專利名稱：一種基于分子印跡聚合物膜的修飾電極、電化學(xué)系統(tǒng)及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)多巴胺的分子印跡傳感器及其制備方法。
技術(shù)背景
分子印跡技術(shù)是指制備對(duì)某一特定目標(biāo)分子(模板)具有特異選擇性的分子印跡聚合物，即將某個(gè)模板分子加入到功能單體中，二者通過(guò)共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵發(fā)生作用，然后通過(guò)各種方法(如加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑或電化學(xué)方法)進(jìn)行聚合反應(yīng)，形成高度交聯(lián)的聚合物。利用化學(xué)或物理方法將印跡分子從聚合膜中移出，在高分子內(nèi)部形成大量的空腔結(jié)構(gòu)， 它們的形狀以及空腔內(nèi)各官能團(tuán)的位置都與該模板分子互補(bǔ)，可以與印跡分子發(fā)生特殊作用。
與其它方法相比，基于分子印跡技術(shù)的多巴胺電化學(xué)系統(tǒng)具有檢測(cè)時(shí)間短、選擇性高、成本小、檢出限低、物理尺寸可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，有望實(shí)現(xiàn)對(duì)多巴胺分子的快速靈敏的檢測(cè)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種簡(jiǎn)單、靈敏、快速的檢測(cè)多巴胺分子的檢測(cè)電極、其制備方法，及其應(yīng)用的電化學(xué)系統(tǒng)及其用途。
一種修飾電極，其用于檢測(cè)多巴胺，所述電極包括基底電極、涂覆于所述基底電極表面的碳納米管膜和涂覆于所述碳納米管膜表面的分子印跡聚合物膜，所述分子印跡聚合物膜是以多巴胺為模板的分子印跡聚合物膜。此修飾電極對(duì)多巴胺有高度的靈敏性和顯著的選擇性，可以很好的避免其他類似物質(zhì)的干擾。
所述基底電極是玻碳電極；和/或所述碳納米管膜選自多壁碳納米管。
上述修飾電極的制備方法，包括如下步驟(1)將碳納米管涂覆到基底電極的表面，形成表面涂覆有碳納米管的基底電極；(2)將上述涂覆碳納米管膜的基底電極浸入到包含多巴胺分子的鄰苯二胺聚合液中， 在以基底電極為工作電極、以鉬為對(duì)電極、以Ag/AgCl為參比電極的三電極體系中，在OV到 0.8 V電位范圍下循環(huán)伏安掃描5-13圈，掃速50-100 mVs 1,用二次蒸餾水沖洗，晾干，得到聚鄰苯二胺-多巴胺-多壁碳納米管/玻碳修飾電極；(3)將上述所得聚鄰苯二胺-多巴胺-多壁碳納米管/玻碳修飾電極浸入到PH 4. 6-5. 2的鹽酸溶液中150-250秒左右，移除印跡分子和吸附在印跡膜表面未聚合的鄰苯二胺分子，得到所述修飾電極。
上述修飾電極的用途，用于檢測(cè)溶液中多巴胺的含量。
一種檢測(cè)多巴胺用電化學(xué)系統(tǒng)，所述的電化學(xué)系統(tǒng)中含有工作電極，所述的工作電極為權(quán)利要求1所述的修飾電極。所述的電化學(xué)系統(tǒng)中還可含有參比電極，和對(duì)電極。
一種檢測(cè)多巴胺的方法，方法如下，將待測(cè)多巴胺樣品加入到權(quán)利要求5所述的電化學(xué)系統(tǒng)中，在-0. 2-0. 6V電位范圍下進(jìn)行差示脈沖掃描，將測(cè)得的峰電流對(duì)多巴胺濃度作線性關(guān)系圖得到標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)峰電流即可得到待測(cè)多巴胺濃度。
本研究采用易于成膜且膜厚易于控制的電化學(xué)聚合技術(shù)，以鄰苯二胺為交聯(lián)劑， 制備了多巴胺分子印跡聚合膜傳感器，并對(duì)其性能進(jìn)行了研究。碳納米管可以實(shí)現(xiàn)直接電子傳遞，一方面是因?yàn)樘技{米管的表面缺陷導(dǎo)致了較高的表面活性，有利于多巴胺和碳納米管之間的電子傳遞；另一方面，由于處理好的碳納米管上存在大量的羧基及羥基可以與多巴胺分子形成氫鍵，有效的提高了聚合膜中模板分子的數(shù)量。多巴胺(dopamine，DA，又名3-羥酪胺)是神經(jīng)中樞系統(tǒng)內(nèi)重要的神經(jīng)遞質(zhì)，心臟病、帕金森氏癥、甲狀腺荷爾蒙含量、神經(jīng)肌肉失調(diào)和各種精神疾病都與體內(nèi)多巴胺的失調(diào)有關(guān)。因此，發(fā)展快速簡(jiǎn)便、費(fèi)用較低，而且靈敏的多巴胺檢測(cè)方法非常重要。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、由于本發(fā)明采用電化學(xué)差示脈沖法、循環(huán)伏安法和交流阻抗法等多種電化學(xué)方法對(duì)修飾電極進(jìn)行了制備及表征，因此，與其他檢測(cè)多巴胺方法相比，本發(fā)明靈敏度高(檢測(cè)下限1X10—9 molL—1)、掃描得到的曲線相關(guān)性較好(R=O. 99973)、精密度較高。
2、和其他的檢測(cè)DA的方法相比較，修飾電極的過(guò)程比較簡(jiǎn)單，成本低。
3、碳納米管是晶形碳的一種同素異形體，因其獨(dú)特的原子結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)為金屬性或半導(dǎo)體性。經(jīng)過(guò)處理過(guò)碳納米管表面存在大量羧基和羥基，所以碳納米管的水溶性非常好， 可以用二次蒸餾水分散，并且碳納米管表面大量羧基和羥基可以與多巴胺分子之間形成氫鍵，經(jīng)過(guò)浸泡步驟，可以有效的提高了聚合膜中模板分子的數(shù)量。這種獨(dú)特的電子特性使得它能夠促進(jìn)實(shí)現(xiàn)多巴胺分子與電極之間的直接電子轉(zhuǎn)移，成功構(gòu)建了碳納米管-聚鄰苯二胺-多巴胺納米復(fù)合膜。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
圖1為三種不同修飾電極的循環(huán)伏安圖，A裸玻碳電極；B多壁碳納米管修飾的玻碳電極；C聚鄰苯二胺修飾的玻碳電極；圖2為圖1的內(nèi)嵌圖，是不同修飾電極的阻抗圖，A裸玻碳電極；B多壁碳納米管-聚鄰苯二胺修飾的玻碳電極；圖3為本發(fā)明的修飾電極與裸電極在相同濃度的多巴胺溶液中的循環(huán)伏安圖，其中，A 本發(fā)明的修飾電極；B裸玻碳電極；圖4為修飾電極在不同階段的循環(huán)伏安圖A.裸玻碳電極，B.分子印跡玻碳修飾電極，C.非印記玻碳修飾電極(即在聚合鄰苯二胺時(shí)不添加模板分子多巴胺)，D.重新結(jié)合模板分子的印跡玻碳電極，E.移除模板分子的印跡玻碳電極；圖5為除去模板分子的電化學(xué)系統(tǒng)檢測(cè)不同濃度的多巴胺得到的差示脈沖曲線(A到 H多巴胺濃度依次減小)；圖6為圖5的內(nèi)嵌圖，是不同濃度多巴胺與其峰電流的線性關(guān)系(R=O. 99973)圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用的水均為二次蒸餾水，實(shí)驗(yàn)所用的試劑均為分析純。實(shí)驗(yàn)均在室溫下進(jìn)行。
使用的儀器和試劑多通道電化學(xué)工作站(VMP2，美國(guó)Princeton儀器公司)用于交流阻抗實(shí)驗(yàn)；石英管加熱式自動(dòng)雙重純水蒸餾器(1810B，上海亞太技術(shù)玻璃公司)用于蒸二次蒸餾水；電子天平 (北京賽多利斯儀器有限公司)用于稱量藥品；超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司);三氧化二鋁打磨粉(0.30 ym, 0. 05 μ m,上海辰華儀器試劑公司)用于處理金電極；CHI832 電化學(xué)工作站(CHI III，美國(guó)CHI儀器公司);Ag/AgCl為參比電極；鉬為對(duì)電極；鹽酸多巴胺 (阿拉丁試劑公司)，鄰苯二胺(天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)公司);高純氮?dú)?純度為99. 999% (02 ^ 0. 001%))。
包括以下步驟(1)碳納米管分散液的制備將多壁碳納米管研細(xì)，酸化，用二次蒸餾水洗滌至中性，烘干，稱取處理后的多壁碳納米管10 mg，超聲分散在5 mL水中，配制成2 mg πιΓ1的碳納米管分散液。
(2)將玻碳電極依次用0. 3 μ m、0. 05 μ m的三氧化二鋁懸濁液拋光成鏡面，再依次經(jīng)體積分?jǐn)?shù)為95 %的乙醇、二次蒸餾水超聲清洗5分鐘。最后將電極放入0.5 molL—1 H2SO4 溶液中在-0. 1-1. 5V電位范圍下采用以玻碳電極為工作電極、鉬為對(duì)電極、Ag/AgCl為參比電極的三電極體系進(jìn)行循環(huán)伏安掃描10圈(掃速100 HiVsm)得到處理干凈的玻碳電極；(3)將上述處理好碳納米管用移液槍取5μ L滴涂到玻碳電極表面在紅外燈下烘干；(4)將滴涂碳納米管的玻碳電極浸在50mmolL-1多巴胺水溶液中1小時(shí)；(5)電聚合鄰苯二胺將上述滴涂了多壁碳納米管的電極浸入到包含模板分子的鄰苯二胺聚合液中，以修飾的玻碳電極為工作電極、以鉬為對(duì)電極、以Ag/AgCl為參比電極的三電極體系在0. 0 V-0. 8 V電位范圍下循環(huán)伏安掃描9圈(掃速50-100 HiVsm),用二次蒸餾水沖洗，晾干，得到聚鄰苯二胺-多巴胺-多壁碳納米/玻碳修飾電極。鄰苯二胺聚合液的配置pH 5. 2的醋酸緩沖液(0. 1 rnolL"1的氯化鈉為支持電解質(zhì))包含30 mmolL"1的多巴胺和90 mmolL—1的鄰苯二胺。
(6)將上述處理好分子印跡修飾電極浸入到pH 5. 0的鹽酸溶液中200秒，移除印跡分子和吸附在印跡膜表面未聚合的鄰苯二胺分子；(7)將洗脫了模板分子的分子印跡修飾電極浸入到10_6mmolL-1的多巴胺溶液(標(biāo)準(zhǔn)多巴胺溶液)中300秒左右，以修飾的玻碳電極為工作電極、以鉬為對(duì)電極、以Ag/AgCl為參比電極的三電極體系進(jìn)行差示脈沖掃描，得到峰電流；(8)將除去模板分子的印記傳感器浸入到不同濃度的多巴胺溶液中，以除去模板的修飾電極為工作電極、以鉬為對(duì)電極、以Ag/AgCl為參比電極的三電極體系在-0. 2 V到0. 6 V電位范圍下進(jìn)行差示脈沖掃描，得到不同濃度多巴胺的的差示脈沖曲線；，將測(cè)得的峰電流對(duì)多巴胺濃度作線性關(guān)系圖得到標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)峰電流即可得到待測(cè)多巴胺濃度。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)多巴胺溶液的濃度與峰電流即可得到待測(cè)多巴胺濃度。
實(shí)踐中，可選擇^加？ Win電化學(xué)交流阻抗擬合軟件，采用軟件中的R(Q(RW)電路模型對(duì)上述步驟中阻抗值(Rct)進(jìn)行擬合，得到交流阻抗擬合曲線；采用origin軟件作圖， 繪制所述步驟中所得的循環(huán)伏安、差示脈沖和交流阻抗擬合曲線。
其中，抗干擾測(cè)定的數(shù)據(jù)如表1所示， 表1.抗干擾測(cè)定數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
權(quán)利要求
1.一種修飾電極，其用于檢測(cè)多巴胺，所述電極包括基底電極、涂覆于所述基底電極表面的碳納米管膜和涂覆于所述碳納米管膜表面的分子印跡聚合物膜，其特征在于，所述分子印跡聚合物膜是以多巴胺為模板的分子印跡聚合物膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的修飾電極，其特征在于，所述基底電極是玻碳電極；和/或所述碳納米管膜選自多壁碳納米管。
3.權(quán)利要求1或2所述的修飾電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將碳納米管涂覆到基底電極的表面，形成表面涂覆有碳納米管的基底電極；(2)將上述涂覆碳納米管膜的基底電極浸入到包含多巴胺分子的鄰苯二胺聚合液中， 在以基底電極為工作電極、以鉬為對(duì)電極、以Ag/AgCl為參比電極的三電極體系中，在0. 0 V到0. 8 V電位范圍下循環(huán)伏安掃描5-13圈，掃速50-100 mVs 1,用二次蒸餾水沖洗，晾干，得到聚鄰苯二胺-多巴胺-多壁碳納米管/玻碳修飾電極；(3)將上述所得聚鄰苯二胺-多巴胺-多壁碳納米管/玻碳修飾電極浸入到PH 4. 6-5. 2的鹽酸溶液中150-250秒左右，移除印跡分子和吸附在印跡膜表面未聚合的鄰苯二胺分子，得到所述修飾電極。
4.權(quán)利要求1所述的修飾電極在檢測(cè)溶液中多巴胺含量中的應(yīng)用。
5.一種檢測(cè)多巴胺的方法用電化學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述的電化學(xué)系統(tǒng)中含有工作電極，所述的工作電極為權(quán)利要求1所述的修飾電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電化學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述的電化學(xué)系統(tǒng)中還含有參比電極，和對(duì)電極。
7.—種檢測(cè)多巴胺的方法，其特征在于方法如下，將待測(cè)多巴胺樣品加入到權(quán)利要求5所述的電化學(xué)系統(tǒng)中，在-0. 2-0. 6V電位范圍下進(jìn)行差示脈沖掃描，將測(cè)得的峰電流對(duì)多巴胺濃度作線性關(guān)系圖得到標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)峰電流即可得到待測(cè)多巴胺濃度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于分子印跡聚合物膜的修飾電極、電化學(xué)系統(tǒng)及其應(yīng)用，通過(guò)碳納米管分散液的制備，電極的處理，電聚合鄰苯二胺-多巴胺復(fù)合膜，模板分子的洗脫與富集，修飾電極后處理等步驟得到納米復(fù)合膜修飾電極。本發(fā)明通過(guò)在修飾了多壁碳納米管的玻碳電極表面浸泡多巴胺，實(shí)現(xiàn)了多巴胺分子的預(yù)富集，有效的提高了聚合膜中結(jié)合位點(diǎn)的數(shù)量，并在聚合鄰苯二胺的過(guò)程中加入了模板分子，再次提高了聚合膜中結(jié)合位點(diǎn)的數(shù)量，多壁碳納米管與聚鄰苯二胺均有良好的導(dǎo)電性，成功構(gòu)建了一種高靈敏度選擇性好的多巴胺電化學(xué)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01N27/333GK102507697SQ201110331848
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者仵博萬(wàn), 盧小泉, 李慧, 王志華, 陜多亮 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)