一种毛细管电泳安培检测用石墨烯修饰电极及其制备方法

摘要

本发明涉及一种毛细管电泳安培检测的石墨烯修饰电极及其制备方法，该电极分为两部分碳纤维微电极，表面被石墨烯附着的碳纤维电极，碳纤维制备是将一簇碳纤维插入石英毛细管中，然后经过一系列步骤制得，然后把制得的电极进行处理，运用一步电化学法-循环伏安扫描法，制得石墨烯碳纤维电极，石墨烯分散体系浓度为0.25-1mg/ml，扫描圈数为2-10圈。本发明制得的传感器表面有很多褶皱，这种结构增大了该修饰电极的比表面积，从而使催化活性点大量增加，促进了电子的转移速率，提高了色氨酸、谷胱甘肽以及尿酸响应的灵敏度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学修饰电极，特别涉及一种毛细管电泳安培检测用石墨烯修饰电极及其制备方法，属于电分析化学检测技术领域。

背景技术

色氨酸对人食草动物来说是一种基本氨基酸，如果人们不能正常代谢的话可能会引发精神病；谷胱甘肽(GSH)在代谢和细胞体内平衡中扮演着重要的角色。人们已经发现服务多样化的生物功能，如氧化还原调控和解毒；尿酸(UA)是嘌呤核苷酸的代谢分解的产物，在临床领域是非常重要的，监测UA是至关重要的，因为高血尿酸浓度可以导致一些疾病如痛风和高尿酸血。这三种物质通常存在于一些生物样品中例如血浆中。因为都是电活性物质，所以检测方法最常用的是电化学方法，如循环伏安法和微分脉冲伏安法。然而传统的方法通常比较复杂，成本较高，灵敏度及选择性不高。如果同时测定三种物质，由于电极污染，三种物质的峰会重叠，重现性不高。运用电化学方法制取还原性石墨烯由于它的建构方式，绿色，高效，节省成本而吸引了大批人的眼光。毛细管电泳法具有明显的优势，如高灵敏度、低成本和低功耗等优势，毛细管电泳的检测受电极材料的影响很大。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种毛细管电泳安培检测用石墨烯修饰电极及其制备方法，能够同时检测色氨酸、谷胱甘肽和尿酸。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种毛细管电泳安培检测用石墨烯修饰电极包括1碳纤维微电极，2表面被石墨烯附着的碳纤维电极，其特征是：

所述的1是将一簇碳纤维插入石英毛细管中，然后经过一系列步骤制得。

所述的2是由所述1在石墨烯分散系中，运用循环伏安法扫描所得。

一种毛细管电泳安培检测用石墨烯修饰电极的制备方法，步骤如下：

1)将一束碳纤维，穿入石英毛细管中，使石英毛细管的两端露出碳纤维，然后将毛细管内充满环氧树脂胶，将铜丝与毛细管用胶粘在一起，将露出的碳纤维缠绕在铜丝上，在碳纤维与铜丝上涂上导电银胶后，烘干固化，最后用石英玻璃管套在碳纤维和铜丝接口处，将石英玻璃管的两端用环氧树脂胶封住固定，静置待胶固化，备用，制得碳纤维微盘电极。

2)将清洗过的碳纤维微盘电极，利用三电极体系，置于利用缓冲溶液分散得到的氧化石墨烯分散体系中，进行循环伏安法扫描，所得电极即为目标传感器。

本发明相比于将碳纤维微盘电极沾上氧化石墨烯溶液，制得的传感器石墨烯膜更均匀，而且更容易控制其厚度，另外也减少了再进行还原的步骤，大大节省了制备的时间，传感器的灵敏度更高。

优选的，步骤2)中，所述缓冲溶液为碱性缓冲溶液，石墨烯分散体系浓度为0.25-1mg/ml。

进一步优选的，所述缓冲溶液为Na₂CO₃-NaHCO₃，缓冲溶液的pH值为7.0-9.0，优选为pH值为9.0。在进行循环伏安扫描时，缓冲液中带电离子可以增强导电性。

进一步优选的，步骤2)中，所述的氧化石墨烯浓度为0.5mg/ml。

优选的，步骤2)中，所述循环伏安法扫描的扫描圈数为2-10圈。由于扫描的圈数不同，会使石墨烯在电极上附着的厚度不同，从而影响传感器的灵敏度，该扫描圈数下的灵敏度更好。

优选的，步骤2)中，循环伏安法的电位设置为-1.4-0.6V。

上述方法制得的色氨酸、谷胱甘肽和尿酸传感器。

上述的色氨酸、谷胱甘肽和尿酸传感器作为检测器在毛细管电泳安培检测色氨酸、谷胱甘肽和尿酸中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明制得的传感器表面有很多褶皱，这种结构增大了该修饰电极的比表面积，从而使催化活性点大量增加，促进了电子的转移速率，提高了色氨酸、谷胱甘肽以及尿酸响应的灵敏度。

2、本发明传感器电极的线性范围宽，灵敏度高，响应速度快，多巴胺、肾上腺素、半胱氨酸等实际样品中可能存在的电活性物质对色氨酸谷胱甘肽尿酸的测定没有干扰，能完成三种物质的同时检测。

3、本发明传感器利用一步循环伏安法让石墨烯附着在电极上，而且更好控制其附着的厚度及均匀程度，从而能更好的控制灵敏度，大大节省了时间。

附图说明

图1为本发明实施例1的传感器电极的扫描电子显微镜图；

图2为本发明实施例1中在毛细管电泳安培检测中运用标准加入法所得的电泳谱图；其中色氨酸谷胱甘肽尿酸血浆中稀释后的进样图为a，外加法三次所得电泳图分别为b、c、d。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。

实施例1色氨酸、谷胱甘肽及尿酸传感器的制备

本电极的制备分为两部分，首先是碳纤维微型电极的制备，而后是利用一步电化学方法制得石墨烯碳纤维电极。

取一束碳纤维，穿入石英毛细管中，两端露出碳纤维，一端涂满环氧树脂胶，从另一端将碳纤维慢慢拉出，使毛细管内充满环氧树脂胶，然后与一段铜丝用胶粘在一起，将露出的碳纤维缠绕在铜丝上涂上导电银胶，放入烘箱中固化。最后用石英玻璃管套在碳纤维和铜丝接口处，两端用环氧树脂胶封住固定，静置待胶固化，备用，制得碳纤维微盘电极。

氧化石墨烯溶液每次试验前，先置于超声清洗仪中超声分散。为制取氧化石墨烯修饰碳纤维电极，将碳纤维电极置于用pH为7.0-9.0的缓冲溶液分散的氧化石墨烯分散体系中，浓度为0.25-1mg/ml，循环伏安法扫描2-10圈，制得色氨酸谷胱甘肽尿酸传感器。

如图1所示，本发明制得的传感器表面有很多褶皱，这种结构增大了该修饰电极的比表面积，从而使催化活性点大量增加，促进了电子的转移速率，提高了色氨酸、谷胱甘肽以及尿酸响应的灵敏度。

色氨酸、谷胱甘肽及尿酸传感器的定量、定性测定：

毛细管电泳电化学检测可用于人血浆中的色氨酸、谷胱甘肽及尿酸的定量、定性测定，将离心，去蛋白的人血浆过滤、稀释、进样，三次标准加入法后得到了电泳谱图(如图2)，由迁移时间和出峰的峰电流可以对人血浆中色氨酸、谷胱甘肽及尿酸进行定性和定量。通过计算可以得到三种物质的含量。将抗凝新鲜人血2mL加入适量磺基水杨酸上下晃动混匀几分钟，然后高速离心5分钟，取上清液，用0.22μm的过滤器过滤。把样品稀释5倍，安装毛细管电泳系统，调节电化学分析仪的检测电位及分离电压至合适的数值，进样10-13s，在毛细管电泳中进行分离，运用该色氨酸谷胱甘肽尿酸电极进行检测。运用标准加入法，通过计算得出人血浆中的色氨酸、谷胱甘肽和尿酸的含量。所得到的电泳谱图如图2。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。