基于石墨烯金粒子的腎上腺素分子印跡電化學傳感器研究

背景介紹腎上腺素（EP）是一種由神經(jīng)系統(tǒng)或腎上腺髓質(zhì)分泌的兒茶氨酚類神經(jīng)遞質(zhì)，具有加速人體心跳與血液流動，加快代謝轉(zhuǎn)換的作用。國內(nèi)外檢測EP的方法有高效液相色譜法、毛細管電泳法、熒光法和電化學法。其中，電化學法由于具有操作簡單、成本低廉、靈敏度高等優(yōu)點而受到了廣泛關(guān)注。然而，腎上腺素的檢測環(huán)境中包含大量的干擾物質(zhì)，傳統(tǒng)的電化學方法缺少特異性，檢測效果較差。因此，建立具有準確度高、靈敏度高、選擇性好的腎上腺素電化學傳感檢測方法具有重要意義。分子印跡技術(shù)是通過制備具有特定空間結(jié)構(gòu)空穴的分子印跡聚合物，使其對模板分子具有專一性識別的技術(shù)。金納米粒子具有良好的電化學性能，石墨烯（GS）可用于負載活性物質(zhì)，兩者協(xié)同作用可以促進電子快速轉(zhuǎn)移，進而極大提高傳感器的靈敏度。通過電聚合法可以在納米材料表面制備分子印跡聚合物膜，使印跡孔穴位于聚合物膜表面，便于模板分子的吸附與解離，因此具有更好的檢測選擇性和靈敏度。文章亮點1）制備了石墨烯和金納米粒子的復(fù)合物（GS-AuNP），將該復(fù)合物和殼聚糖（CS）依次修飾到玻碳電極（GCE）表面，制得CS/GS-AuNP/GCE。以3-氨基苯硼酸鹽酸鹽為單體，腎上腺素（EP）分子為模板，采用循環(huán)伏安法在該修飾電極表面進行電聚合，制備了MIP膜，洗脫掉模板分子EP后得到MIP/CS/GS-AuNP/GCE，用于腎上腺素的檢測。2）DPV峰電流分別在1.0×10-7～1.0×10-5

mol/L及1.0×10-5～1.0×10-4

mol/LEP的濃度范圍內(nèi)隨EP濃度的增大而呈線性增大，檢出限為5×10-8

mol/L。制備的MIP/CS/GS-AuNP/GCE傳感器成功應(yīng)用于實際樣品中的腎上腺素含量檢測，回收率在99.9%～104.7%之間。內(nèi)容簡介1

實驗部分1.1

主要儀器與試劑1.2

石墨烯-金納米粒子復(fù)合物的制備1.3

MIP電化學傳感器的制備1.4

測定方法取10mL含有不同濃度腎上腺素的0.1mol/L、pH7.4的磷酸鹽緩沖溶液（PBS）置于電解池中，向溶液通入高純氮氣5min，以便除去溶解氧，為了防止空氣中的氧氣重新溶入溶液，在電化學測定測定過程實行氮氣氛保護。2

結(jié)果與討論2.1

CS/GS-AuNP修飾電極的表征圖1a為石墨烯-金納米粒子復(fù)合物修飾玻碳電極（GS-AuNP/GCE）的掃描電鏡圖。從圖1a可以看出，AuNP形狀單一且呈球形，直徑在70～170nm，均勻生長在石墨烯納米片表面。圖1b為CS/GS-AuNP的掃描電鏡圖。滴涂在電極表面的殼聚糖形成了一層無色的膜，提高了GS-AuNP修飾材料在電極表面的穩(wěn)定性。2.2

EP和APBA的相互作用本文采用紫外吸收光譜法研究了EP和APBA之間的相互作用。圖2為0.1mmol/LEP溶液（曲線1）、0.1mmol/LAPBA溶液（曲線2）、含0.1mmol/LEP和0.1mmol/LAPBA的混合溶液（曲線3）的紫外吸收光譜，以及該混合溶液的模擬紫外吸收光譜（曲線4）。由圖2可知，EP和APBA均在250～325nm區(qū)域產(chǎn)生強吸收帶，該紫外吸收帶是由芳環(huán)結(jié)構(gòu)的π-π*躍遷引起的特征吸收譜帶。2.3

分子印跡膜的表征圖3a為3-氨基苯硼酸的電聚合循環(huán)伏安曲線。在電聚合制備聚氨基苯硼酸的過程中，0.7V附近有明顯的氧化峰，該氧化峰對應(yīng)被吸附的APBA單體氧化為自由基陽離子，自由基陽離子發(fā)生偶合反應(yīng)，在CS/GS-AuNP/GCE電極表面生成了聚合物薄膜。2.4

修飾電極的電化學特性用循環(huán)伏安法（CV）和差分脈沖伏安法（DPV）表征了不同修飾電極。圖4a為不同修飾電極在含有5.0×10-5

mol/L腎上腺素的PBS溶液中循環(huán)伏安圖，掃描電位范圍為-0.4～0.8V，可以觀察到在0.2V和-0.3V處分別有明顯的氧化峰和還原峰。2.5

實驗條件優(yōu)化研究了復(fù)合材料中石墨烯/氯金酸的質(zhì)量比例及電聚合溶液中3-氨基苯硼酸/腎上腺素濃度比例、電聚合掃描圈數(shù)、富集時間對修飾電極檢測性能的影響。2.6

線性工作曲線在最佳實驗條件下制備了MIP/CS/GS-AuNP/GCE傳感器，采用差分脈沖伏安法對不同濃度的腎上腺素溶液進行檢測。圖7為該傳感器在不同濃度的腎上腺素溶液中富集10min后，記錄到的DPV曲線，小插圖為DPV峰電流ip與EP濃度之間的標準曲線。2.7

傳感器的重現(xiàn)性、穩(wěn)定性及干擾實驗取5支用相同方法制備的印跡電化學傳感器，在0.1mol/LPBS（pH7.4）中采用DPV檢測8.0×10-5mol/LEP，計算得到的相對標準偏差（RSD）為4.2%，表明該傳感器具有良好的重現(xiàn)性。2.8

實際樣品檢測采用本文制備的MIP/CS/GS-AuNP/GCE傳感器對市售的鹽酸腎上腺素注射液（獸用）和正常人血清樣品進行檢測。3

結(jié)論本工作選取了具有良好導(dǎo)電性的GS-AuNP復(fù)合材料作為基底材料，以APBA作為功能單體，基于APBA與EP之間可以形成苯硼酸酯結(jié)構(gòu)的原理，采用電聚合法在修飾電極表面制備