修饰碳纤维簇微盘电极在毛细管电泳中的应用

摘要

毛细管电泳是单细胞分析中最常用的分离技术，而碳纤维簇微盘电极由于具有很高的灵敏度常常被用作电化学检测、电化学发光检测等检测技术的工作电极。对碳纤维簇微盘电极进行修饰，并将修饰碳纤维簇微盘电极应用到毛细管电泳中，有助于检测生物样品中的痕量物质；同时，对碳纤维簇微盘电极表面进行化学修饰，可以在进一步提高灵敏度的前提下降低吸附能力，延长碳纤维簇微盘电极的使用寿命。本论文围绕开发对碳纤维簇微盘电极进行修饰的新方法以延长使用寿命并应用于毛细管电泳中这一目标展开研究。本论文共分为四章，内容如下： 第一章，首先对化学修饰电极、毛细管电泳基本原理进行了简单的介绍。然后对毛细管电泳的研究应用进展进行了详细的综述，并介绍了修饰碳纤维簇微盘电极在毛细管电泳中的应用近况。 第二章，采用了区带毛细管电泳-电化学检测法在线分离检测莱克多巴胺（racdopamine，RAC）、沙丁胺醇（salbutomal，SAL）和克仑特罗（clenbuterol，CLB）三种β2-肾上腺素受体激动剂，考察了缓冲液种类、缓冲液pH值与浓度、分离电压、电动进样参数等实验参数对于莱克多巴胺等三种β2-肾上腺素受体激动剂分离检测的影响。最终选定的最佳实验条件为分离电压12 kV，进样电压10 kV，进样时间10 s，检测电势+1.00 V，运行缓冲液体系为50 mmol·L-1（pH=9.3）硼砂-氢氧化钠缓冲体系。在此条件下得到出三种β2-肾上腺素受体激动剂的检测限（S/N=3）分别是1.5×10-8 mol·L-1（RAC），4.8×10-9 mol·L-1（SAL）和3.8×10-8 mol·L-1 （CLB），线性范围是1.0×10-7-1.0×10-2 mol·L-1（RAC），1.3×10-7-1.3×10-2 mol·L-1 （SAL）和1.4×10-7-1.4×10-2 mol·L-1（CLB）。使用该方法检测市售猪肉样品测得其中RAC含量为0.19 mg/g，其他两种待测物未检出。可以应用该方法快速分离检测猪肉制品中残留的RAC、SAL和CLB。 第三章，采用了电解法在碳纤维簇微盘电极表面修饰聚二烯丙基二甲基氯化铵（poly dimethyl diallyl ammonium chloride，PDDA）保护的纳米普鲁士蓝，用莱克多巴胺、沙丁胺醇和克仑特罗三种β2-肾上腺素受体激动剂作为待测物，市售猪肉样品模拟复杂组织样品验证自制修饰电极的性能，同时确定了最佳的缓冲液种类、缓冲液pH值与浓度、分离电压、电动进样参数等实验参数。最终所选定的最佳修饰条件为电解电压+0.9 V ，电解时间 250 s ，电解液为 PDDA （0.025 mmol·L-1）和氯化铁（6.25 mmol·L-1）的混合溶液与0.025 mmol·L-1的铁氰化钾溶液按体积比4:1的比例混合后的混合液；选定的最佳检测实验条件为分离电压10 kV，进样电压12 kV，进样时间10 s，检测电势+1.00 V，运行缓冲液体系为25 mmol·L-1（pH=6.0）的硼酸-盐酸缓冲体系。实验观察可得，该法制备的修饰电极使用寿命至少一个月，是未经修饰的裸碳纤维簇微盘电极使用寿命的两倍长。在最终确定的最佳检测条件下，采用该修饰电极为工作电极所得到的检测限（S/N=3）分别是2.1×10-10 mol·L-1（SAL），1.0×10-10 mol·L-1（CLB）和5.2×10-10 mol·L-1（RAC），比相同实验条件下裸碳纤维簇微盘电极的检测限降低了3~4个数量级，与第二章所得的实验结果相比检测限降低了了1~2个数量级。该法制备的修饰电极与裸碳纤维簇微盘电极相比，使用寿命大大延长，灵敏度也更高，可以在实验应用中替代后者。 第四章，采用略微改进后的修饰碳纤维簇微盘电极作为工作电极，建立了毛细管电泳-电化学检测法检测环磷腺苷（cyclic adenosine monophosphate ，cAMP），研究了分离电压、缓冲液种类、缓冲液pH值与浓度、电动进样参数等实验参数对于检测环磷腺苷的影响，同时采用猪肉组织样品模拟复杂生物组织用以进一步检验该修饰电极。最终确定的最佳检测条件是分离电压12 kV，进样电压10 kV，进样时间5 s ，检测电势+1.10 V ，运行缓冲液体系为20 mmol·L-1硼砂-盐酸（pH=7.1）缓冲体系。在此条件下对猪肉组织样品进行加标检测，得到的检测限为8.3×10-10 mmol·L-1（S/N=3），线性范围是1.0×10-9-1.0×10-2 mmol·L-1。实验证明该法制备的修饰电极在检测生物小分子时抗干扰能力强，检测限比裸碳纤维簇微盘电极检测限更低，线性范围更宽。

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