磺酸类聚合物修饰电极的制备及其在生物分析中的应用

发布时间：2020-07-30 14:38

【摘要】：在哺乳动物中枢神经系统中,肾上腺素(EP)是一种重要的儿茶酚胺神经递质,其在体液中的浓度变化可导致多种疾病,如精神分裂症、帕金森病等。尿酸(UA)是人体中嘌呤代谢的最终产物,如果人体中UA水平异常,可导致糖尿病、肾病、痛风及高血尿等疾病。亚硝酸盐(NO_2~-)容易生成强致癌性的亚硝胺类物质,人体血液中过高的NO_2~-浓度可导致高铁血红蛋白血症。由此可见,对人体中EP、UA和NO_2~-含量的测定具有十分重要的意义。然而,EP、UA和NO_2~-在常规的玻碳电极上的氧化电位往往很接近且其氧化产物容易吸附在电极表面而污染电极。因此,常规的玻碳电极对EP、UA和NO_2~-难以进行选择性或同时测定。针对上述问题,人们已经将各种各样的材料覆盖在电极表面来制备各种各样的修饰电极,如金属纳米粒子、石墨烯、导电聚合物、碳纳米管等,并应用于对这些生物分子的检测。其中,导电聚合物修饰电极由于有较多优点而备受人们的关注,如:制备方法简单、较强的选择性、较好的稳定性以及在电极表面的厚度可控制等。本文主要包括以下三个方面的工作:1.采用循环伏安法(CV)将2-萘磺酸(2-NSA)聚合修饰在玻碳电极(GCE)表面制备了聚2-萘磺酸修饰的玻碳电极(P2-NSA/GCE)。实验结果表明,P2-NSA/GCE不仅能很好地改善EP、UA和NO_2~-的电化学行为,而且能将其重叠的氧化峰分开,呈现出三个尖锐的氧化峰,故该修饰电极能够用于混合液中EP、UA和NO_2~-的同时测定。在优化的实验条件下,EP、UA和NO_2~-氧化峰电流与其浓度分别在5-200、5-200、10-400μmol L~(-1)范围内呈线性关系,相关系数分别为0.9992、0.9945、0.9994,检出限(3S/N)分别为0.20μmol L~(-1)、0.21μmol L~(-1)、0.52μmol L~(-1)。EP、UA和NO_2~-在不同扫速下的电化学行为表明,EP和UA在P2-NSA/GCE上的电极反应受吸附过程控制,NO_2~-的电极反应受扩散过程控制。将该修饰电极应用于尿样和血清样本中EP、UA和NO_2~-的同时测定,结果满意。2.采用电化学法将2-萘磺酸(2-NSA)和4-氨基-3-联氨-5-巯基-1,2,4-三唑(AHMT)共聚在玻碳电极(GCE)表面制备了2-NSA和AHMT的共聚物(P2-NSA-AHMT)修饰的玻碳电极(P2-NSA-AHMT/GCE),并将其用于EP、UA和NO_2~-的同时测定。结果表明,P2-NSA-AHMT/GCE不仅能够使EP、UA和NO_2~-的氧化峰电位发生负移,峰电流强度增大,而且能将三者的混合溶液在GCE上重叠的弱氧化峰分开形成三个灵敏的氧化峰,并且相邻氧化峰(EP-UA、UA-NO_2~-)之间的电位差(ΔE_(pa))分别为0.12 V和0.48 V,表明P2-NSA-AHMT/GCE对EP、UA和NO_2~-具有良好的电催化活性,且可用于混合溶液中EP、UA和NO_2~-的同时分析。在优化的实验条件下,EP、UA和NO_2~-氧化峰电流与其浓度分别在0.5-120、3-140、8-300μmol L~(-1)范围内呈线性关系,相关系数分别为0.9973、0.9988、0.9952,检出限(3S/N)分别为0.12μmol L~(-1)、0.14μmol L~(-1)、0.38μmol L~(-1)。该修饰电极制备简单,具有较好的选择性和较高的灵敏度,将其应用于实际样品中EP、UA和NO_2~-的同时测定,结果满意。3.采用电化学法将2-萘磺酸(2-NSA)和2-甲氧氨基-2-(2-氨基噻唑)-4-乙酸(AMTA)共聚在玻碳电极(GCE)表面制备了2-NSA和AMTA的共聚物(P2-NSA-AMTA)修饰的玻碳电极(P2-NSA-AMTA/GCE)。实验结果表明,P2-NSA-AMTA/GCE不仅能很好地改善EP、UA和NO_2~-的电化学行为,而且能将其重叠的氧化峰分开,呈现出三个尖锐的氧化峰,因而该修饰电极能够用于混合液中EP、UA和NO_2~-的同时测定。在pH 7.0的磷酸缓冲溶液(PBS)中,P2-NSA-AMTA/GCE展现出了很好的电催化活性。在优化的实验条件下,EP、UA和NO_2~-氧化峰电流与其浓度分别在1-110、2-140、10-180μmol L~(-1)范围内呈线性关系,相关系数分别为0.9976、0.9963、0.9986,检出限(3S/N)分别为0.07μmol L~(-1)、0.12μmol L~(-1)、0.35μmol L~(-1)。该修饰电极表现出了良好的重现性和稳定性,将其应用于尿样和血清中EP、UA和NO_2~-的同时测定,结果满意。
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q503;O657.1
【图文】：

扫速,溶液,萘磺酸,师范大学

海师范大学硕士学位论文第 2 章聚 2-萘磺酸修饰电极的制肾上腺素、尿酸和亚硝酸盐的同大，这不仅表明 2-NSA 已成功地修饰在 GCE 表面，而且也说明电极物 P2-NSA 逐渐增多[100,101]。当扫至第 15 圈时，氧化还原峰电流均趋后在电极表面观察到一层光滑而均匀的深黑色薄膜。

扫描电镜图,电极表面

9图 2-2 P2-NSA/GCE 的扫描电镜图Fig. 2-2. SEM images of P2-NSA/GCE.图 2-2 为电极表面 P2-NSA 膜的 SEM 图。由图 2-2A 可知，在电极表面形成了大量而均匀的 P2-NSA 颗粒；图 2-2B 显示 P2-NSA 颗粒呈不规则的花状，粒径约在 3.5-15μm 范围内。这不仅表明 P2-NSA 能电沉积在电极表面，而且呈均匀的不规则花状结构，这种有序的花状聚合物颗粒结构有利于对 EP、UA 和 NO2

等效电路图,电化学阻抗,内插,等效电路

章聚 2-萘磺酸修饰电极的制备及其对肾素、尿酸和亚硝酸盐的同时测定上海师化氧化。3 P2-NSA/GCE 的电化学阻抗（EIS）表征化学阻抗（EIS）是研究表面修饰电极界面特性的有效过程中电极表面的阻抗变化。以 Fe(CN)63 /4 为探针，抗值变化。为了更清楚地说明溶液/界面之间的电学性给出了理想的 Randle 等效电路图[102]。在 Randle 电路图）和扩散电阻（W）与界面电容（Cdl）是并联的。Rct和学阻抗谱中的半圆，半圆直径的大小可用以表示电荷交3（曲线 a）可知，GCE 的阻抗谱几乎是一条直线，在高 GCE 表面的电子传递速度很快，电极反应受扩散速度 P2-NSA 后，其 Rct值增至 11210Ω，阻抗显著增大。EI的传递具有阻碍作用，同时也表明聚合物 P2-NSA 膜已

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