專利名稱：用于高靈敏檢測多巴胺的納米光電化學(xué)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分析檢測領(lǐng)域，尤其涉及水溶性量子點作為光電化學(xué)探針及其在光電化學(xué)檢測人體尿液中多巴胺方面的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
多巴胺(DA)是哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的一種神經(jīng)遞質(zhì)。腦內(nèi)多巴胺在特定區(qū)域的濃度分布直接影響著垂體內(nèi)分泌性能的協(xié)調(diào)，并與神經(jīng)活動緊密相關(guān)。其含量的改變或失調(diào)會導(dǎo)致某些疾病如帕金森氏病和精神分裂癥的發(fā)生[R. M. ffightman, L. J. May,A.C.Michael, Anal.Chem. , 1988,60,769A-779A ；A.Heinz, H.Przuntek, G.Winterer,A. Pietzcker, Nervenarzt,1995，66，662-669 ；C. Martin, Chem.Br. ,1998，34，40-42 ；J. ff. Mo, B. Ogorevc, Anal. Chem.，2001，3，1196-1202.]。因此，對 DA 分析方法的研究對于
神經(jīng)生理學(xué)、相關(guān)藥物控制及疾病診斷有著重要意義。目前，常用的多巴胺檢測方法有光度法[Y. Long, D. H. Li, J. Z. Feng, Anal. Chem.，1997，25，916-918.]、色譜法[A. Z. Zhu，J. Liu,C. G. Fu, J.1nstrum. Anal. 1997，16，47-49.]以及電化學(xué)方法[J. M. Zen, P J. Chen, Anal.Chem.，1997，69，5087-5093.]等，但是這些方法比較耗時，且往往受到共存物質(zhì)抗壞血酸和尿酸的很大干擾[H. M. Zhang, N. Q. Li, Z. Zhu，Microchem. J.，2000，64，277-282.]。光電化學(xué)方法是最近幾年發(fā)展起來的一種新型分析方法[H. Tokudome, Y. Yamada,S. Sonezaki, H.1shikawa, M. Bekki, K. Kanehira, M. Miyauchi, Appl. Phys. Lett. , 2005,87,213901-213901-3 ；S. L. Liu，C. Li, J. Cheng, Y. X. Zhou, Anal. Chem.，2006，78，4722-4726.]。光電化學(xué)作為一種分析手段，它的檢測過程和電致化學(xué)發(fā)光正好相反。由于采用不同形式的激發(fā)和檢測信號，因而其背景信號較低，能達到與電致化學(xué)發(fā)光相當(dāng)?shù)母哽`敏度。并且，光電化學(xué)的儀器比較簡單，容易微型化；由于采用電化學(xué)檢測，同光學(xué)檢測方法相比，其設(shè)備更加價廉。因此，光電化學(xué)是一種非常有發(fā)展前景的分析方法，并且受到了廣泛的關(guān)注。半導(dǎo)體納米粒子(又稱量子點)，由于其量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，使納米粒子在光電化學(xué)方面的應(yīng)用展現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。如更強的氧化還原能力以及更高的表面活性[M. S. Liu, Μ. Z. Yang, S. M. Cai, Chem. Bulletin, 1997,1,20-24 ；L. Shu, S. H. Yu, Y. T. Qian,J.1norg. Chem. 1999，15，1-7.]。因此，應(yīng)用半導(dǎo)體納米材料作光電極的光電化學(xué)方法受到廣泛的關(guān)注。并且，半導(dǎo)體納米材料在光電化學(xué)生物傳感器方面有很好的應(yīng)用，例如對乙酸膽喊酯酶抑制劑[V. Pardo-Yissar, E.Katz, J. Wasserman and1. Willner, J. Am. Chem.Soc.，2003，125，622-623.]、谷氨酸[L. H. Tang, Y. H. Zhu, X. L. Yang, J. J. Sun and C. Z. L1.Biosens. Bioelectron.，2008, 24, 319-323.]、絡(luò)氨酸[Η. B. Yildiz, R. Freeman, R. Gill and1. Willner, Electrochemical, Anal. Chem. , 2008,80, 2811-2816. ] >NADH[G. L. Wang, J. J. Xuand Η. Y. Chen, Biosens. Bioelectron.，2009，24，2494-2498]的測定方面具有很好的效果。據(jù)我們所知，到目前為止，并未有采用光電化學(xué)方法測定多巴胺的報道。我們利用量子點優(yōu)異的光電化學(xué)性質(zhì)建立了多巴胺的光電化學(xué)測定方法。該方法靈敏度高，選擇性好。有望用于人體尿液中多巴胺的檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效的多巴胺測定方法；尤其是提供量子點修飾的ITO玻璃電極在生物小分子測定方面的新用途。本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)a、一定量的表面修飾劑與50ml O. 02mol/L的水溶性鎘鹽溶液混合后，加入Imol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為中性到堿性；然后通入高純氮氣30分鐘后，加入5mlO. lmol/L的Na2S (或者NaHSe、NaHTe)水溶液，繼續(xù)通氮氣攪拌反應(yīng)4小時，得水溶性CdX (X代表硫、硒、締)納米材料；b、將ITO玻璃片浸在含有2mol/L NaCl的2% PDDA聚合物溶液中，幾分鐘后用去離子水沖洗電極表面；然后再浸入到水溶性CdX(X代表硫、硒、碲)納米材料中，幾分鐘后用去離子水清洗電極表面。以上步驟重復(fù)一定次數(shù)制備多層膜修飾電極。所制得的電極可儲 存在室溫下。C、將制得的CdX(X代表硫、硒、碲)修飾的電極作為工作電極，浸在由一定濃度的電子供體和一定PH的O. lmol/L磷酸緩沖溶液組成的電解質(zhì)溶液中，加入待測的多巴胺溶液，采用氧化法將溶液中的多巴胺氧化聚合到電極表面，使其在表面形成一層氧化聚合物膜，然后在一定電壓下用光電化學(xué)方法在自制的光電化學(xué)儀器上進行光電流測定。本發(fā)明所制備的量子點探針可以修飾到ITO電極表面，然后當(dāng)多巴胺氧化聚合到電極表面之后，可以使光電流強度降低，從而多巴胺得到測定。此傳感器將量子點的優(yōu)異光電化學(xué)特性巧妙應(yīng)用于生物小分子的測定中，表現(xiàn)出了選擇性好、靈敏度高的優(yōu)勢。本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)所述的CdX(X代表硫、硒、碲)納米材料的表面修飾劑，分別選自巰基乙酸，巰基丙酸，半胱氨酸，檸檬酸三鈉、多聚磷酸鈉、PSS，表面修飾劑的量為鎘離子的物質(zhì)的量的O. 1-5倍；所述的多層膜修飾電極的層數(shù)為1-6層；光電流測定時所使用的電子供體為抗壞血酸，三乙醇胺，三乙基胺，電子供體的濃度為O. 05-0. 5mol/L ;光電流測定時所使用的磷酸緩沖溶液的PH為4. 0-10. O ;采用化學(xué)氧化，循環(huán)伏安氧化，恒電壓沉積將多巴胺氧化聚合到電極表面；光電流測定時采用的電壓為-O. 2-+0. 3V(相對于Ag/AgCl參比電極)。


圖1是發(fā)明制備的巰基乙酸修飾的CdS量子點修飾電極的光電流(a)及其加入2. OX 10_5mol/L經(jīng)過循環(huán)伏安氧化之后的多巴胺的光電流(b)。圖2是發(fā)明制備的檸檬酸三鈉修飾的CdS量子點修飾電極的光電流強度隨多巴胺濃度變化的關(guān)系圖。圖3是電化學(xué)循環(huán)伏安法掃描圈數(shù)對多巴胺光電化學(xué)測定效果的影響。圖4是隨電化學(xué)循環(huán)伏安法掃描圈數(shù)的增加，多巴胺氧化還原峰的變化圖。
具體實施例方式實施實例1:a、250 μ L的巰基乙酸溶液與50ml O. 02mol/L的Cd (ClO4) 2溶液混合后，加入lmol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為7，通入高純氮氣30分鐘后，加入5ml O. IM的Na2Se水溶液，繼續(xù)通氮氣攪拌反應(yīng)4小時，得水溶性CdSe納米材料；b、將ITO玻璃片浸在含2mol/L NaCl的2% PDDA聚合物溶液中，5分鐘后用去離子水沖洗表面，然后再浸入到水溶性CdSe納米材料中，5分鐘后用去離子水清洗電極表面。所制得的電極儲可存在室溫下。C、將制得的CdSe修飾的電極作為工作電極，浸在O. lmol/L三乙醇胺與O. lmol/L的磷酸緩沖溶液(pH = 7.0)組成的電解質(zhì)溶液中，加入不同濃度的多巴胺，先用循環(huán)伏安法將溶液中的多巴胺電氧化到電極表面，使其在表面形成一種氧化聚合物膜，然后在自制的光電化學(xué)測定儀器上采用OV電壓(相對于Ag/AgCl參比電極)進行光電流測定。實施實例2:a、0. 527g的半胱氨酸鹽酸鹽與50ml O. 02mol/L的CdCl2溶液混合后，加入Imol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為11，通入高純氮氣30分鐘后，加入5ml O. IM的Na2S水溶液,繼續(xù)通氮氣攪拌反應(yīng)4小時，得水溶性CdS納米材料；b、將ITO玻璃片浸在含2mol/LNaCl的2% PDDA聚合物溶液中，10分鐘后用去離子水沖洗表面，然后再浸入到水溶性CdS納米材料中，10分鐘后用去離子水清洗電極表面。以上步驟重復(fù)5次，制得由5層CdS納米材料修飾的電極。所制得的電極儲存在室溫下。C、將制得的CdS修飾的電極作為工作電極，浸在O. 05mol/L抗壞血酸與O. lmol/L的磷酸緩沖溶液(PH = 9.0)組成的電解質(zhì)溶液中，加入不同濃度的多巴胺，空氣條件下將多巴胺氧化聚合到電極表面，使其在表面形成一種氧化聚合物膜，然后在自制的光電化學(xué)測定儀器上采用O. 2V電壓(相對于Ag/AgCl參比電極)進行光電流測定。實施實例3 a、0. 588g的二水合檸檬酸三鈉與50ml O. 02mol/L的Cd (NO3) 2溶液混合后，加入lmol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為7. 5 ;通入高純氮氣30分鐘后，加入5ml 0. IM的NaHTe水溶液，繼續(xù)通氮氣攪拌反應(yīng)4小時，得水溶性CdTe納米材料；b、將ITO玻璃片浸在含2mol/L NaCl的2% PDDA聚合物水溶液中，8分鐘后用去離子水沖洗表面，然后再浸入到水溶性CdTe納米材料中，10分鐘后用去離子水清洗電極表面。以上步驟重復(fù)5次，制得由5層CdTe納米材料修飾的電極。所制得的電極可儲存在室溫下。C、將制得的CdTe修飾的電極作為工作電極，浸在0. 05mol/L三乙基胺與0. Imol/L的磷酸緩沖溶液(pH = 9. 0)組成的電解質(zhì)溶液中，加入不同濃度的多巴胺，用0. 5V恒電位沉積法將溶液中的多巴胺氧化到電極表面，使其在表面形成一種氧化聚合物膜，在自制的光電化學(xué)測定儀器上采用0. 3V電壓(相對于Ag/AgCl參比電極)進行光電流測定。
權(quán)利要求
1.用于高靈敏檢測多巴胺的納米光電化學(xué)傳感器，其特征在于a、一定量的表面修飾劑與50mlO. 02mol/L的水溶性鎘鹽溶液混合后，加入lmol/L的 NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH為中性到堿性；然后通入高純氮氣30分鐘后，加入5ml O. lmol/L 的Na2S (或者NaHSe、NaHTe)水溶液，繼續(xù)通氮氣攪拌反應(yīng)4小時，得水溶性CdX (X代表硫、 硒、締)納米材料；b、將ITO玻璃片浸在含有2mol/LNaCl的2% I3DDA聚合物溶液中，幾分鐘后用去離子水沖洗電極表面；然后再浸入到水溶性CdX(X代表硫、硒、碲)納米材料中，幾分鐘后用去離子水清洗電極表面。以上步驟重復(fù)一定次數(shù)制備多層膜修飾電極。所制得的電極可儲存在室溫下。C、將制得的CdX(X代表硫、硒、碲)修飾的電極作為工作電極，浸在由一定濃度的電子供體和一定pH的O. lmol/L磷酸緩沖溶液組成的電解質(zhì)溶液中，加入待測的多巴胺溶液，采用氧化法將溶液中的多巴胺氧化聚合到電極表面，使其在表面形成一層氧化聚合物膜，然后在一定電壓下用光電化學(xué)方法在自制的光電化學(xué)儀器上進行光電流測定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高靈敏檢測多巴胺的納米光電化學(xué)傳感器，其特征在于所述的CdX(X代表硫、硒、碲)納米材料的表面修飾劑為巰基乙酸，巰基丙酸，半胱氨酸，檸檬酸三鈉、多聚磷酸鈉、PSS，表面修飾劑的量為鎘離子的物質(zhì)的量的O. 1-5倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高靈敏檢測多巴胺的納米光電化學(xué)傳感器，其特征在于多層膜修飾電極的層數(shù)為1-6層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高靈敏檢測多巴胺的納米光電化學(xué)傳感器，其特征在于光電流測定時所使用的電子供體為抗壞血酸，三乙醇胺，三乙基胺，電子供體的濃度為O.05-0. 5mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高靈敏檢測多巴胺的納米光電化學(xué)傳感器，其特征在于光電流測定時所使用的磷酸緩沖溶液的PH為4. 0-10. O。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高靈敏檢測多巴胺的納米光電化學(xué)傳感器，其特征在于采用化學(xué)氧化，循環(huán)伏安氧化，恒電壓沉積將多巴胺氧化聚合到電極表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于高靈敏檢測多巴胺的納米光電化學(xué)傳感器，其特征在于光電流測定時采用的電壓為-O. 2-+0. 3V(相對于Ag/AgCl參比電極)。
全文摘要
本發(fā)明提供用于高靈敏檢測多巴胺的納米光電化學(xué)傳感器。多巴胺可以通過化學(xué)氧化或者電化學(xué)氧化方法沉積到電極表面形成聚合物膜，使量子點的光電流強度降低。與最常用的通過電化學(xué)循環(huán)伏安法測定多巴胺的方法相比，本發(fā)明能夠提高多巴胺測定的選擇性，常見的共存物質(zhì)抗壞血酸以及尿酸在較高濃度時也不干擾測定。據(jù)我們所知，這是光電化學(xué)方法在多巴胺測定中的首次應(yīng)用。本發(fā)明能夠?qū)Χ喟桶穼崿F(xiàn)高靈敏測定，線性范圍為2×10-10mol/L到2×10-5mol/L，檢測限為1×10-10mol/L。該方法對人體尿液中的多巴胺的測定結(jié)果令人滿意，有望應(yīng)用于人體尿液中多巴胺的測定。
文檔編號G01N27/30GK102980929SQ201210527678
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者王光麗, 焦煥軍, 董玉明, 傅俠, 張梁波 申請人:江南大學(xué)