基于多壁碳納米管-聚合物復(fù)合膜修飾電極測(cè)定多巴胺、抗壞血酸和尿酸.pdf

1、生物體液中多巴胺、尿酸和抗壞血酸常常共存,多巴胺含量不足易引發(fā)精神分裂癥和帕金森氏癥等精神疾病；而尿酸不足易引發(fā)通風(fēng),高尿酸血癥和萊施.奈恩二氏癥等疾病；抗壞血酸具有抗氧化的作用,其含量不足與感冒、精神病、不孕、癌癥和艾滋病等有關(guān)。因此,發(fā)展簡(jiǎn)單有效的方法來(lái)測(cè)量它們的含量從而預(yù)防這些疾病具有非常重要的臨床意義。基于多巴胺、尿酸和抗壞血酸均含有活性基團(tuán)易被氧化,所以采用電化學(xué)方法測(cè)定其含量受到了人們的關(guān)注。但是多巴胺、尿酸和抗壞血酸常規(guī)電

2、極上往往具有很相近的氧化電位且其氧化產(chǎn)物會(huì)帶來(lái)污染效應(yīng),因此選擇性和重現(xiàn)性很差。因此發(fā)展簡(jiǎn)單有效的方法用于這類物質(zhì)的常規(guī)分析并且避免相互之間的干擾具有非常重要的臨床意義。各種方法之中,電化學(xué)方法由于其過(guò)程簡(jiǎn)單、響應(yīng)時(shí)間快和靈敏度高受到了最廣泛的使用。
　　 近年來(lái),多壁碳納米管和聚合物修飾電極基于其各自的優(yōu)點(diǎn)受到了人們廣泛的關(guān)注,但是單獨(dú)使用多壁碳納米管和聚合物又有不足,多壁碳納米管雖然導(dǎo)電能力強(qiáng),催化性能高但是溶解性能差、難以

3、分散,而且在電極表面易脫落導(dǎo)致電極壽命短；聚合物修飾電極雖然含有活性官能團(tuán)如-OH、-SO3H、-COOH,但是催化能力有限,不能將相互之間干擾強(qiáng)的物質(zhì)鑒別開(kāi),所以難以達(dá)到選擇性測(cè)定和同時(shí)測(cè)定多巴胺、尿酸和抗壞血酸的目的。
　　 為了充分利用多壁碳納米管和聚合物各自的優(yōu)點(diǎn),將多壁碳納米管和聚合物同時(shí)修飾在電極表面制備成復(fù)合膜修飾電極受到了一定的關(guān)注。這類修飾電極由于對(duì)多巴胺、尿酸和抗壞血酸的催化氧化能力不同,可以達(dá)到或者將多巴胺

4、、尿酸和抗壞血酸相互之間的氧化峰分開(kāi),或者消除其相互之間的干擾。本文研究了聚鄰氨基苯磺酸、茜素紅和磺基水楊酸分別與多壁碳納米管形成的復(fù)合膜修飾電極用于多巴胺、尿酸和抗壞血酸的測(cè)定。該復(fù)合膜均對(duì)多巴胺和尿酸的氧化起到了催化能力,而對(duì)抗壞血酸的氧化卻表現(xiàn)出了抑制的現(xiàn)象。
　　 本文主要包括以下幾個(gè)方面的工作:
　　 1.本文制備了由聚鄰氨基苯磺酸包被的多壁碳納米管修飾的玻碳電極(PABS-MWNT／GCE),并采用差分脈沖伏

5、安法(DPV)將其應(yīng)用于在抗壞血酸(AA)存在下對(duì)多巴胺和尿酸的同時(shí)測(cè)定。掃描電子顯微鏡、傅里葉變換紅外光譜和電化學(xué)技術(shù)均被用于表征(PABS-MWNT復(fù)合膜和聚合在電極表面的鄰氨基苯磺酸的表觀形態(tài)。與裸GCE和多壁碳納米管修飾的玻碳電極相比,PABS-MWNT復(fù)合膜修飾的GCE結(jié)合了MWNT和自摻雜的PABS的優(yōu)點(diǎn),對(duì)在AA存在下對(duì)DA和UA的同時(shí)測(cè)定河選擇性測(cè)定表現(xiàn)出了良好的選擇性和靈敏度。由于AA、DA和UA表現(xiàn)出了不同的電化學(xué)響

6、應(yīng),無(wú)論采用循環(huán)伏安法(CV)還是DPV,PABS-MWNT／GCE均能將DA和UA重疊的氧化峰分為兩個(gè)完全分開(kāi)的伏安峰并且提高了峰電流響應(yīng)值。使用CV和DPV,DA和UA之間的峰電位分離值分別為170 mv和160 mV,這樣大的分離值足以用于對(duì)這類物質(zhì)的選擇性測(cè)定和同時(shí)測(cè)定。在0.5 m mol／L AA存在下,DPV峰電流值隨著UA和DA的濃度分別在6～55μmol／L和9～48μmol／L范圍內(nèi)線性增長(zhǎng),相關(guān)系數(shù)分別為0.997

7、和0.993。UA和DA的檢測(cè)限(3σ)分別為0.44和0.21μmol／L。PABS-MWNT／GCE表現(xiàn)出了良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性,已經(jīng)用于同時(shí)樣品中在AA存在時(shí)對(duì)DA和UA的測(cè)定并且獲得了滿意的結(jié)果。
　　 2.在對(duì)苯二胺(PDA)功能化的玻碳電極(GCE)上通過(guò)三步電沉積法合成了三維(3D)納米網(wǎng)狀聚苯胺,得到了三維聚苯胺帶狀網(wǎng)狀物修飾的GCE(PAN-PDA／GCE)。通過(guò)電化學(xué)氧化法將PDA氧化為PDA陽(yáng)離子自由基,然

8、后PDA陽(yáng)離子自由基和玻碳電極表面形成了穩(wěn)定的C-N鍵的固定在玻碳電極表面。采用X射線光電子能譜(XPS)和循環(huán)伏安法連接在GCE上的PDA進(jìn)行了表征。掃描電鏡(SEM)結(jié)果顯示了3D帶狀PAN網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的有序排布。帶狀PAN的寬度和厚度范圍分別為1.5～5.5μm and0.1～0.8μm。3D帶狀PAN網(wǎng)狀物修飾的GCE(PAN-PDA／GCE)在寬至pH=7的范圍內(nèi)仍然表現(xiàn)出了PAN的較好的電化學(xué)活性。PAN-PDA／GCE不僅能將

9、細(xì)胞色素c(Cyt c)固載在電極表面,而且實(shí)現(xiàn)了其在電極表面的直接電化學(xué)行為。所固載的Cyt c仍然保持了其活性,在PAN-PDA／GCE表面的電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程是一個(gè)表面控制的電極過(guò)程,電荷轉(zhuǎn)移速率常數(shù)(ks)為14.8 s-1,電荷轉(zhuǎn)移系數(shù)(α)為0.48,可用于電催化還原過(guò)氧化氫(H2O2)。
　　 3.在玻碳電極(GCE)上合成了聚茜素紅(PARS)和多壁碳納米管(MWNT)復(fù)合膜,并使用差分脈沖伏安法將該復(fù)合膜用于同時(shí)測(cè)

10、定多巴胺(DA)和尿酸(UA)。與裸GCE和多壁碳納米管修飾的GCE相比,PARS-MWNT復(fù)合膜修飾的GCE表現(xiàn)了較好的靈敏度和選擇性,使用循環(huán)伏安法(CV)可將DA和UA的過(guò)電位分別減少97 mV和56 mV并且提高了電流響應(yīng)值,通過(guò)抑制AA的氧化峰阻止了AA的氧化。使用CV和DPV,DA和UA的電位分離值分別為140 mv和150 mV,如此寬的電位分離值足以用于選擇性和同時(shí)測(cè)定這類分子。在0.5 mmol／L AA存在下,DPV