膠束識別的人體血清中多巴胺的電化學傳感器及測定方法

2023-06-03 14:31:26 1

專利名稱：膠束識別的人體血清中多巴胺的電化學傳感器及測定方法
技術領域：
本發明涉及一種人體血清多巴胺測定方法及裝置，特別涉及一種膠束識別的人體血清中多巴胺的生物電化學傳感器以及利用其測定人體血清中多巴胺的方法，屬於電化學分析檢測技術領域。
背景技術：
多巴胺是重要的神經傳遞物質，人體中多巴胺失調將會導致帕金森氏綜合症以及 精神分裂症等疾病。研究表明，多巴胺還具有增強心肌收縮力、擴張內臟血管的作用。它還能應用於治療支氣管哮喘、高血壓、心臟病等疾病。多巴胺與其它藥物聯合還可治療肝硬化難治性腹水。因此，建立簡單、快速、靈敏的測定多巴胺的方法具有十分重要的意義。但是，多巴胺常常與抗壞血酸同時共存，並且抗壞血酸在人體中的濃度是多巴胺的100-1000倍。這就給多巴胺的測定產生了困難和幹擾。此外，多巴胺在人體血清中的濃度較低(1乂10_6!1101/1數量級)這就需要開發高靈敏度、高選擇性的分析測定方法。目前已報導的測定多巴胺的測定方法主要有酶促反應動力學分析法、高效液相色譜法、毛細管電泳法、螢光光度法和紫外-可見分光光度法等。在電化學分析方面，目前報導的有基於￠-環糊精-碳納米管-殼聚糖自組裝膜修飾電極(《分析試驗室》，2009年,28 (9) :5-8)、石墨烯碳糊電極(《陝西科技大學學報》，2010年，28 (5) 37-40)和碳納米管電極(《分析試驗室》，2010,29(11) 87-90)等。目前雖然有幾個專利也公布了多巴胺的電化學測定方法，如CN101576530A公開了一種利用石墨納米片/Nafion複合薄膜修飾電極測定多巴胺的方法，CN102313768A公開了一種鉬/鈷酞菁/多壁碳管修飾玻璃碳電極測定多巴胺的方法。但是這些方法事實上均不涉及人體血清樣品中多巴胺的測定，其之所以不能測定實際人體血清中多巴胺的含量的主要原因是靈敏度和選擇性不夠高。

發明內容
本發明的目的在於針對現有技術中的不足提供一種膠束識別的人體血清中多巴胺的電化學傳感器及其測定方法，它能實現在含有抗壞血酸的環境中對多巴胺的直接測定，且操作簡單易行。為實現上述發明目的，本發明採用了如下技術方案一種膠束識別的人體血清中多巴胺的電化學傳感器，包括灌裝於一絕緣容器開口部的導電材料，所述導電材料與金屬導線連接，所述導電材料包括均勻混合的石墨烯和石蠟油，石墨烯和石蠟油的質量比為I : 2. 5-3. 3。優選的，所述絕緣容器採用聚四氟乙烯管。作為最為優選的方案，所述導電材料中石墨烯和石蠟油的質量比為I : 3。一種膠束識別的人體血清中多巴胺的測定方法(I)取如權利要求I所述電化學傳感器與鉬電極、甘汞電極或Ag/AgCl電極組裝成三電極體系，並將電化學傳感器置於含0. 2mmol/L十六烷基三甲基溴化銨的人體血清樣品中，靜置IOmin以上，而後在-0. 2V 0. 8V的測試電位範圍內用微分脈衝伏安法進行測定，並記錄測定結果；(2)向前述人體血 清樣品中逐次加入多巴胺，使該血清樣品中的多巴胺濃度在6.0X10_7mOl/L-5.0X10_5mOl/L的範圍內逐漸增加，且每次加入多巴胺後，即按照步驟(I)的操作進行測定，並記錄測定結果，再繪製出該血清樣品中多巴胺的標準加入法線性關係曲線，進而根據步驟(I)的測定結果，獲知原始人體血清樣品中所含多巴胺的濃度。作為一種優選方案，所述電化學傳感器優選被置於血清樣品中10 20min之後再進行測試。


圖I是本發明中電化學傳感器在測試時膠束的形成及對多巴胺的分子識別的原理圖，其中，I代表十六烷基三甲基溴化銨，Ia代表十六烷基三甲基溴化銨頭部基團(三甲基銨基團)、Ib代表十六烷基三甲基溴化銨尾部基團(烷基)、II代表空隙、III代表多巴胺；圖2是本發明中電化學傳感器在12 ii M多巴胺與I. 2mM抗壞血酸pH = 6. 5的混合溶液中的微分伏安曲線，其中曲線I :不含十六烷基三甲基溴化銨；曲線2 :含0. 2mM的十六
燒基二甲基漠化按；圖3是本發明中電化學傳感器的結構示意圖，其中，I-金屬導線，2-聚四氟乙烯，3-導電單元；圖4是本發明中實施例I中第一號血清樣品中多巴胺的微分脈衝伏安法測定曲線圖；圖5是本發明中實施例I中第一號血清樣品的標準加入法線性關係曲線圖；圖6是本發明中實施例2中第二號血清樣品中多巴胺的微分脈衝伏安法測定曲線圖；圖7是本發明中實施例2中第二號血清樣品的標準加入法線性關係曲線圖；圖8是本發明中實施例3中第三號血清樣品中多巴胺的微分脈衝伏安法測定曲線圖；圖9是本發明中實施例3中第三號血清樣品的標準加入法線性關係曲線圖。
具體實施例方式如前論述，現有的各種多巴胺測定方法及設備均存在諸多不足，為此，本案發明人提出了一種基於石墨烯-表面活性劑的生物電化學傳感器，並發展出以該傳感器進行多巴胺測定的方法，具體說明如下。本發明電化學傳感器的構建過程為以石墨粉為原料，採用Hummers氧化還原法(當然，亦可採用其它本領域人員習見的方法)製備石墨烯，優選按照石墨烯石蠟油=I 3的質量比進行混合，攪拌均勻，即得對多巴胺具有電信號放大功能的導電材料，再將上述導電材料灌注於絕緣容器的開口部(如，直徑為3mm的聚四氟乙烯管中)，以貴金屬絲或銅絲作為導線，封裝後即得對多巴胺具有高度電子傳導能力的電化學傳感器(參見圖3)。而與該傳感器配合的測定方法的原理是基於石墨烯的優異的導電特性，並以此作為電化學傳感器的導電單元，因此增加了電化學傳感器的靈敏度。同時以十六烷基三甲基溴化銨為區分試劑，使其在電化學傳感器表面組裝成膠束。根據相似相溶原理，膠束可以識別多巴胺，其識別過程如圖I所示。這種識別增加了多巴胺在電極表面的濃度，因此它既可提高分析檢測的靈敏度，也可提高分析檢測的選擇性。膠束的形成對多巴胺和抗壞血酸有顯著的區分作用。將上述系統組裝成三電極體系，以鉬片為對電極，以飽和甘汞電極為參比電極，用 微分脈衝伏安法在-0. 2至+0. 8伏的電位範圍內進行掃描，其峰電流的大小與多巴胺濃度成正比。多巴胺的濃度越大，則掃描的峰電流越大；反之，峰電流越大，則多巴胺的濃度也越大。據此，可以測定多巴胺在溶液中的含量。結果表明，峰電流的大小與多巴胺濃度在
6.0Xl(T7mol/L-5. 0Xl(T5mol/L的範圍內呈良好的線性關係，檢出限可達到I. 0Xl(T7mol/L0參見圖2，本案發明人將製備的電化學傳感器置於pH值6. 5-7. 0含多巴胺的待測溶液中靜置10-20min以便在電極表面形成膠束並識別多巴胺。此處所述的多巴胺溶液是指含0. 2mol/L的十六烷基三甲基溴化銨、0. lmol/L的pH值6. 5-7. 0磷酸一氫鈉-磷酸二氫鈉緩衝體系、以及不同濃度的抗壞血酸和多巴胺的混合溶液。另外，藉由本發明的傳感器及測定方法，在抗壞血酸濃度均為1.6mmol/L，多巴胺濃度均為2. OX 10_6mol/L，十六烷基三甲基溴化銨濃度均為0. 2mmol/L的4個溶液中進行回收實驗，其平均回收率可達91. 25%。以下結合若干較佳實施例對本發明的技術方案作進一步的說明。實施例I :電化學傳感器的製備I、採用Hummers氧化還原法製備石墨烯。2、稱取60mg的石墨，加入180mg的石蠟油，攪拌均勻。3、將上述混有石蠟油的石墨烯混合物灌注於直徑為3mm的聚四氟乙烯管中，插入銅絲，封裝乾燥12小時後即得對多巴胺具有信號放大功能的電化學傳感器。實施例2 :第一號人體血清中多巴胺的測定I、取第一號人體血清I. OmL，加入等體積的緩衝溶液並使十六烷基三甲基溴化銨的濃度為0. 2mmol/L02、將石墨烯電化學傳感器置於上述血清溶液中，待10分鐘後用微分脈衝伏安法進行測定，測試電位範圍是-0. 2伏至0. 8伏。3、採用標準加入法在上述血清溶液中依次加入多巴胺，使加入的多巴胺濃度分別為 I. 25Xl(T6mol/L、5. 00 X l(T6mol/L、7. 50 X 10_6mol/L、10. 00 X l(T6mol/L。分別靜置 IOmin後進行微分脈衝伏安測定，得如圖4所示的伏安曲線。4、將法拉第電流與濃度作圖如圖5所示，得第一號人體血清樣品的標準加入曲線。該曲線的線性回歸方程為I = 0.32593+0. 29206C(iiM)，線性相關係數R = 0.99844，相對標準偏差RSD = 0. 07897，在濃度軸上的截住為-I. 12，所產生的血清樣品中多巴胺的濃度為 2. 24Xl(T6mol/L。實施例3 :第二號人體血清中多巴胺的測定
I、取第二號人體血清I. OmL，加入等體積的緩衝溶液並使十六烷基三甲基溴化銨的濃度為0. 2mmol/L02、將石墨烯電化學傳感器置於上述溶液中，待10分鐘後用微分脈衝伏安法進行測定，測試電位範圍是-0. 2伏至0. 8伏。3、採用標準加入法在上述血清溶液中依次加入多巴胺，使加入的多巴胺濃度分別為 2. 00Xl(T6mol/L、5. 00 X l(T6mo l/L、7. 50 X 10_6mol/L、10. 00 X l(T6mol/L。分別靜置 IOmin後進行微分脈衝伏安測定，得如圖6所示的伏安曲線。4、將法拉第電流與濃度作圖如圖7所示，得第二號人體血清樣品的標準加入曲線。該曲線的線性回歸方程為I = 0. 36359+0. 311IC (ii M)，線性相關係數R = O. 99282，相對標準偏差RSD = 0. 1748，在濃度軸上的截住為-I. 18，所產生的血清樣品中多巴胺的濃度為 2. 36Xl(T6mol/L。實施例4 :第三號人體血清中多巴胺的測定I、取第三號人體血清I. OmL，加入等體積的緩衝溶液並使十六烷基三甲基溴化銨的濃度為0. 2mmol/L02、將石墨烯電化學傳感器置於上述溶液中，待10分鐘後用微分脈衝伏安法進行測定，測試電位範圍是-0. 2伏至0. 8伏。3、採用標準加入法在上述血清溶液中依次加入多巴胺，使加入的多巴胺濃度分別為 2. 50 X l(T6mol/L、7. 50 X l(T6mol/L、10. 00 X l(T6mol/L、12. 50 X l(T6mol/L。分別靜置IOmin後進行微分脈衝伏安測定，得如圖8所示的伏安曲線。4、將法拉第電流與濃度作圖如圖9所示，得第三號人體血清樣品的標準加入曲線。該曲線的線性回歸方程為I = 0. 2983+0. 34315C(iiM)，線性相關係數R = 0. 99785，相對標準偏差RSD = 0. 1349，在濃度軸上的截住為-0. 87，所產生的血清樣品中多巴胺的濃度為 I. 74Xl(T6mol/L。這些測定的結果與文獻(《Talanta》，80(2010)，pl657_1664)所報導的結果非常
一致，表明這個方法是可靠的。需要指出是對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明技術方案和技術構思做出其它各種相應的改變和變形，而這些改變和變形都應屬於本發明權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種膠束識別的人體血清中多巴胺的電化學傳感器，其特徵在於，它包括灌裝於一絕緣容器開口部的導電材料，所述導電材料與金屬導線連接，所述導電材料包括均勻混合的石墨烯和石蠟油，石墨烯和石蠟油的質量比為I : 2. 5-3. 3。
2.根據權利要求I所述的膠束識別的人體血清中多巴胺的電化學傳感器，其特徵在於，所述絕緣容器採用聚四氟乙烯管。
3.根據權利要求I所述的膠束識別的人體血清中多巴胺的電化學傳感器，其特徵在於，所述導電材料中石墨烯和石蠟油的質量比優選為I : 3。
4.一種膠束識別的人體血清中多巴胺的測定方法，其特徵在於，該方法為 (1)取如權利要求I所述電化學傳感器與鉬電極、甘汞電極或Ag/AgCl電極組裝成三電極體系，並將電化學傳感器置於含O. 2mmol/L十六烷基三甲基溴化銨的人體血清樣品中，靜置IOmin以上，而後在-O. 2V O. 8V的測試電位範圍內用微分脈衝伏安法進行測定，並記錄測定結果； (2)向前述人體血清樣品中逐次加入標準多巴胺，使該血清樣品中的多巴胺濃度在6.0X10_7mOl/L-5.0X10_5mOl/L的範圍內逐漸增加，且每次加入多巴胺後，即按照步驟(I)的操作進行測定，並記錄測定結果，再繪製出該血清樣品中多巴胺的標準加入法線性關係曲線，進而根據步驟(I)的測定結果，獲知原始人體血清樣品中所含多巴胺的濃度。
5.根據權利要求I所述的膠束識別的人體血清中多巴胺的測定方法，其特徵在於，所述電化學傳感器優選被置於血清樣品中10 20min之後再進行測試。
全文摘要
本發明公開了一種膠束識別的人體血清中多巴胺的電化學傳感器及測定方法。該傳感器包括灌裝於一絕緣容器開口部的導電材料，所述導電材料與金屬導線連接，所述導電材料主要由石墨烯和石蠟油組成。該方法是通過將上述電化學傳感器與鉑電極、甘汞電極等組裝成三電極體系，並將電化學傳感器置於含十六烷基三甲基溴化銨的待測人體血清樣品中靜置後，在-0.2V～0.8V的測試電位範圍內用微分脈衝伏安法進行測定，從而獲知樣品中的多巴胺濃度。本發明的傳感器結構簡單，成本低廉，能特異性識別多巴胺，靈敏度高，並不受抗壞血酸的幹擾，同時，本發明操作簡單易行，準確度高。
文檔編號G01N27/48GK102636549SQ20121004524
公開日2012年8月15日 申請日期2012年2月27日 優先權日2012年2月27日
發明者劉守清, 孫為慧 申請人:蘇州科技學院