本發(fā)明屬于電化學(xué)生物傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于含有活性銅的碳點(diǎn)電化學(xué)傳感器及其應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)尿酸的選擇性靈敏檢測(cè)。

背景技術(shù)：

尿酸是人體嘌呤的代謝產(chǎn)物，在人體中含量過(guò)高的話會(huì)導(dǎo)致痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎、高尿酸血癥和leshnyan綜合癥等疾病。近年來(lái)隨著人們生活質(zhì)量的提高，我國(guó)人民從食物中攝取的嘌呤含量提高，越來(lái)越多的人處于尿酸過(guò)高的亞健康狀態(tài)甚至疾病狀態(tài)。因此，人體內(nèi)尿酸濃度的準(zhǔn)確檢測(cè)在臨床診斷領(lǐng)域極為重要。

目前尿酸濃度的測(cè)定方法主要有色譜法、分光光度法、熒光法、化學(xué)發(fā)光法、電化學(xué)法。其中電化學(xué)方法具有選擇性好、靈敏度高、操作簡(jiǎn)單和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于尿酸的測(cè)定。然而現(xiàn)有技術(shù)電化學(xué)傳感器檢測(cè)尿酸的方法主要遇到兩個(gè)問(wèn)題：一方面，傳統(tǒng)電極上其氧化電位與抗壞血酸的電位接近，容易受到抗壞血酸的干擾；另一方面，尿酸檢測(cè)的靈敏度有限不能滿足需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種基于含有活性銅碳點(diǎn)(cu-cds)的尿酸電化學(xué)生物傳感器，將活性銅的選擇性與碳點(diǎn)在提高靈敏度上面的貢獻(xiàn)結(jié)合起來(lái)。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)尿酸的選擇性高靈敏檢測(cè)，具有選擇性好、高靈敏性穩(wěn)定性且制備工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明提供的基于含有活性銅的碳點(diǎn)電化學(xué)傳感器,采用以下方法步驟制備而成：

1)采用水熱法一步合成含有活性銅碳點(diǎn)：

將富含羧基的高分子聚合物、含二價(jià)銅鹽加入到反應(yīng)容器中，然后加入50ml去離子水稀釋，混合均勻后得到混合反應(yīng)液；再將混合反應(yīng)液倒入水熱反應(yīng)釜中，200～240℃下反應(yīng)2～18h，得到混合液；將所得混合液13000rpm離心30分鐘去除溶液中的大顆粒殘?jiān)?；用分子量?00～3000d的透析袋透析10～30h以達(dá)到純化的目的，最終在4℃下避光保存，得到含有活性銅碳點(diǎn)的溶液；

所述的含二價(jià)銅鹽為cu(no3)2、cucl2、cuso4等；

所述的高分子聚合物為聚甲基丙烯酸鈉(pmaa)、聚丙烯酸鈉(paas)等；

所述的高分子聚合物與含二價(jià)銅鹽的質(zhì)量比為1：0.02～0.1；

所述的混合反應(yīng)液中二價(jià)銅離子的濃度為1～10.2mg·ml^-1。

2)電化學(xué)生物傳感器的制備：

①玻碳電極的預(yù)處理：分別用粒徑為1.0、0.3、0.05μm的氧化鋁粉末配合麂皮打磨電極，在0.65mm(濃度范圍在0.1mmol～1mmol內(nèi)均可)k3[fe(cn)6]/k4[fe(cn)6]溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安表征，當(dāng)氧化峰和還原峰的峰值差△ep＜75mv后，再依次用丙酮、乙醇和去離子水超聲清洗，最后用氮?dú)獯蹈纱谩?/p>

②電化學(xué)生物傳感器的制備：采用三電極體系，以玻碳電極為工作電極，鉑絲電極為對(duì)電極，飽和甘汞電極為參比電極，將上述預(yù)處理過(guò)的玻碳電極置入步驟(1)制備的含有活性銅碳點(diǎn)的溶液中，利用電沉積法在0～2v的電位范圍50～500mv/s的掃速下循環(huán)掃描2～20圈，從而制得基于含有活性銅碳點(diǎn)的電化學(xué)生物傳感器。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述基于含有活性銅碳點(diǎn)的電化學(xué)生物傳感器，在檢測(cè)尿酸上的應(yīng)用，具體包括以下步驟：

1)以磷酸緩沖溶液作為底液，配置不同ph的尿酸待測(cè)液，將電化學(xué)生物傳感器的三電極連接電化學(xué)工作站插入該溶液中，采用循環(huán)伏安法進(jìn)行測(cè)試，得到具有電化學(xué)響應(yīng)的循環(huán)伏安曲線，對(duì)比尿酸峰電流大小與ph的關(guān)系，找出最佳ph值。

2)以磷酸緩沖溶液作為底液，配置尿酸待測(cè)液，將電化學(xué)生物傳感器的三電極連接電化學(xué)工作站插入該溶液中，改變掃描速度采用循環(huán)伏安法進(jìn)行測(cè)試，得到具有電化學(xué)響應(yīng)的循環(huán)伏安曲線，對(duì)比尿酸峰電流大小與掃描速度的關(guān)系，找出最佳掃速值。

3)以磷酸緩沖溶液作為底液，配置一系列最佳ph值下不同尿酸待測(cè)液，將電化學(xué)生物傳感器的三電極連接電化學(xué)工作站插入待測(cè)液中，在最佳掃描速度下采用示差脈沖法進(jìn)行測(cè)試，得到具有電化學(xué)響應(yīng)特征峰的電壓-電流工作曲線，從中獲得濃度-峰電流關(guān)系的工作曲線。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用含有活性銅碳點(diǎn)這種納米材料不僅具有碳點(diǎn)大的比表面積和高的電子傳遞速率，還具有活性銅對(duì)電極界面上基質(zhì)的電子轉(zhuǎn)移速率的促進(jìn)作用以及對(duì)尿酸的非常強(qiáng)的選擇性?；诖嗽碇苽渖飩鞲衅?，實(shí)現(xiàn)了對(duì)尿酸靈敏性、特異性和穩(wěn)定性的測(cè)定。

附圖說(shuō)明

圖1為基于cu-cds電化學(xué)傳感器檢測(cè)尿酸的實(shí)驗(yàn)原理示意圖；

圖2為cu-cds的熒光光譜和紫外可見(jiàn)吸收光譜(插圖為cu-cds在紫外燈照射下的圖片)；

圖3為不同修飾電極的交流阻抗圖譜；

圖4為不同電極在尿酸溶液中的循環(huán)伏安圖；

圖5為ph對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響圖；

圖6為掃描速度對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響圖；

圖7為不同濃度的尿酸對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響圖；

圖8為不同濃度的尿酸與峰電流的線性關(guān)系圖；

圖9為該方法對(duì)多巴胺，抗壞血酸和尿酸的選擇性對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的分析。

實(shí)施例1

基于含有活性銅的碳點(diǎn)電化學(xué)生物傳感器的制備方法，包括以下步驟：

a、含有活性銅碳點(diǎn)的制備：采用水熱法一步合成含有活性銅的碳點(diǎn)：首先稱取2.5gpmaa和50mgcu(no3)2于燒杯中，加入50ml去離子水稀釋，待混合均勻后倒入水熱反應(yīng)釜中，240℃反應(yīng)9h。將所得產(chǎn)物13000rpm離心30分鐘去除溶液中的大顆粒殘?jiān)?。用分子量?000d的透析袋透析12h以達(dá)到純化的目的，最終在4℃下避光保存。采用熒光光譜和紫外可見(jiàn)吸收光譜對(duì)得到的含有活性銅碳點(diǎn)進(jìn)行了表征，結(jié)果如圖2所示。

b、玻碳電極的預(yù)處理：分別用粒徑為1.0、0.3、0.05μm的氧化鋁粉末配合麂皮打磨電極，在0.65mmk3[fe(cn)6]/k4[fe(cn)6]溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安表征，當(dāng)氧化峰和還原峰的峰值差△ep＜75mv后，再依次用丙酮、乙醇和去離子水超聲清洗，最后用氮?dú)獯蹈纱谩?/p>

c、電化學(xué)生物傳感器的制備：采用三電極體系，以玻碳電極為工作電極，鉑絲電極為對(duì)電極，飽和甘汞電極為參比電極，將上述預(yù)處理過(guò)的玻碳電極置入步驟1制備的含有活性銅的碳點(diǎn)溶液中，利用電沉積法在0～2v的電位范圍100mv/s的掃速下循環(huán)掃描10圈，從而制得基于含有活性銅碳點(diǎn)的電化學(xué)生物傳感器。

與實(shí)施例1相同的實(shí)驗(yàn)條件下，將電化學(xué)生物傳感器置于鐵氰化鉀溶液中，在0.01～100khz的掃描頻率范圍內(nèi)掃描，結(jié)果如圖3所示。

與實(shí)施例1相同的實(shí)驗(yàn)條件下，將電化學(xué)生物傳感器置于0.1mol/lpbs溶液(ph7.0)中，在-0.4～0.6的電位范圍內(nèi)進(jìn)行，100mv/s的掃速下進(jìn)行，記錄相應(yīng)的循環(huán)伏安圖，結(jié)果如圖4所示。

實(shí)施例2

將50mgcu(no3)2變?yōu)?500mgcu(no3)2,其他條件同實(shí)施例1制得基于含有活性銅碳點(diǎn)的電化學(xué)生物傳感器。

實(shí)施例3

將50mgcu(no3)2變?yōu)?6.4mgcucl2,其他條件同實(shí)施例1制得基于含有活性銅碳點(diǎn)的電化學(xué)生物傳感器。

實(shí)施例4

將50mgcu(no3)2變?yōu)?092mgcucl2,其他條件同實(shí)施例1制得基于含有活性銅碳點(diǎn)的電化學(xué)生物傳感器。

實(shí)施例5

將50mgcu(no3)2變?yōu)?2.6mgcuso4,其他條件同實(shí)施例1制得基于含有活性銅碳點(diǎn)的電化學(xué)生物傳感器。

實(shí)施例6

將50mgcu(no3)2變?yōu)?278mgcuso4,其他條件同實(shí)施例1制得基于含有活性銅碳點(diǎn)的電化學(xué)生物傳感器。

實(shí)施例7

利用上述制備的傳感器檢測(cè)尿酸的濃度，如圖1所示：

a、制備尿酸溶液：將購(gòu)買的尿酸用磷酸鹽緩沖溶液溶解，配制成濃度為100μmol/l的溶液，4℃保存待用；0.1mol/l磷酸鹽緩沖溶液(pbs)的配制：用nah2po4，na2hpo4和kcl配制，并用0.10mol/lh3po4或naoh調(diào)節(jié)ph值，4℃保存待用。

b、玻碳電極的預(yù)處理：分別用粒徑為1.0、0.3、0.05μm的氧化鋁粉末配合麂皮打磨電極，在0.65mmk3[fe(cn)6]/k4[fe(cn)6]溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安表征，當(dāng)氧化峰和還原峰的峰值差△ep＜75mv后，再依次用丙酮、乙醇和去離子水超聲清洗，最后用氮?dú)獯蹈纱谩?/p>

c、電化學(xué)生物傳感器的制備：采用三電極體系，以玻碳電極為工作電極，鉑絲電極為對(duì)電極，飽和甘汞電極為參比電極，將上述預(yù)處理過(guò)的玻碳電極置入實(shí)施例1步驟a制備的含有活性銅的碳點(diǎn)溶液中，利用電沉積法在0～2v的電位范圍100mv/s的掃速下循環(huán)掃描10圈，從而制得基于含有活性銅的碳點(diǎn)的電化學(xué)生物傳感器。

d、以磷酸緩沖溶液(ph＝7.0)作為底液，配置一系列不同濃度的尿酸待測(cè)液，將上述電化學(xué)生物傳感器連接電化學(xué)工作站插入待測(cè)液中，通氮除氧，在100mv/s的掃描速度下采用示差脈沖法進(jìn)行測(cè)試(參數(shù)為：掃描速率50mv/s，增幅0.05v，脈沖寬度0.05s，掃描范圍-0.12～0.25v)。測(cè)得的峰電流與濃度建立線性關(guān)系(圖7和圖8)，然后相同條件下實(shí)驗(yàn)，測(cè)量未知濃度尿酸的峰電流，根據(jù)建立的濃度-峰電流關(guān)系工作曲線得出尿酸的濃度。

實(shí)施例8

改變緩沖溶液的ph值，其他步驟同實(shí)施例2，ph值對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響如圖5所示；

改變掃描速度，其他步驟同實(shí)施例2，掃描速度對(duì)本實(shí)驗(yàn)的影響如圖6所示；

實(shí)施例9

將檢測(cè)對(duì)象尿酸分別改為抗壞血酸和多巴胺，在同實(shí)驗(yàn)例2相同的條件下，結(jié)果如圖9所示。

上述實(shí)施例并非是對(duì)于本發(fā)明的限制，本發(fā)明并非僅限于上述實(shí)施例，只要符合本發(fā)明要求，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。