一種黑色素納米微球－石墨烯電化學(xué)傳感器及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種黑色素納米微球－石墨烯納米復(fù)合材料修飾的電化學(xué)傳感器，它主要包括玻碳電極表面涂有黑色素納米微球－石墨烯敏感膜；基于黑色素納米微球－石墨烯納米復(fù)合材料修飾的電化學(xué)傳感器的制備；用于鳥嘌呤和腺嘌呤的同時、靈敏檢測。本發(fā)明電化學(xué)傳感器的制備材料為全固態(tài)的、不含對人體有毒的、污染環(huán)境的無機(jī)納米材料，制備方法簡單、快速、成本低。制備的電化學(xué)傳感器具有穩(wěn)定性好、靈敏度高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。利用該傳感器可實(shí)現(xiàn)鳥嘌呤和腺嘌呤的同時、靈敏檢測，其檢出限分別達(dá)到1×10-7mol/L和5×10-8mol/L，二者氧化峰電位的差值達(dá)到0.316V。
【專利說明】—種黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器及其制備方法
和應(yīng)用
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及電化學(xué)傳感器領(lǐng)域和電分析化學(xué)領(lǐng)域，具體為一種黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0003]脫氧核糖核酸在生物體內(nèi)遺傳信息的存儲和蛋白質(zhì)的生物合成方面起著至關(guān)重要的作用。鳥嘌呤(Guanine)和腺嘌呤(Adenine)是脫氧核糖核酸的重要組成部分,在細(xì)胞能量轉(zhuǎn)移和酶催化的信號傳遞等生命過程中都起著重要作用。它們廣泛地影響著冠狀動脈和腦循環(huán)中血液流量的控制、心律失常的預(yù)防、抑制性神經(jīng)遞質(zhì)的釋放以及腺苷酸環(huán)化酶活性的調(diào)制。鳥嘌呤和腺嘌呤的異常變化表明有機(jī)體內(nèi)免疫系統(tǒng)的缺陷和突變，并可能導(dǎo)致產(chǎn)生各種疾病。鳥嘌呤和腺嘌呤的濃度水平是用于評估癌癥和愛滋病診斷、心肌細(xì)胞能量狀態(tài)、疾病進(jìn)展和治療響應(yīng)的重要參數(shù)。因此鳥嘌呤和腺嘌呤的定量檢測和分析都顯得至關(guān)重要。
[0004]目前，文獻(xiàn)報道嘌呤堿基的定量檢測方法主要有高效液相色譜、毛細(xì)管電泳。光譜法、化學(xué)發(fā)光、質(zhì)譜等方法。但是這些方法不但費(fèi)時費(fèi)力，操作繁瑣，普遍靈敏度不高，而且需要專門的儀器設(shè)備和昂貴的試劑。電化學(xué)傳感技術(shù)具有儀器簡單價廉、測定快速準(zhǔn)確、方法靈敏、準(zhǔn)確度高、選擇性和重現(xiàn)性較好、穩(wěn)定性和抗干擾能力強(qiáng)、樣品不需經(jīng)過預(yù)處理可直接測定等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，發(fā)展簡單、快速、高靈敏的嘌呤堿基定量檢測的電化學(xué)傳感新方法已經(jīng)顯得十分迫切。
[0005]石墨烯是一種新型的單層原子厚度的二維碳納米材料，它是由SP2雜化碳原子形成的單層的六方蜂巢狀二維結(jié)構(gòu)。石墨烯的特殊結(jié)構(gòu)使其表現(xiàn)出許多優(yōu)異的性質(zhì)，如良好的導(dǎo)電性能、較大的表面積、化學(xué)和物理穩(wěn)定性以及較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，同時它還具有成本低廉、可加工性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使它在導(dǎo)電材料、催化材料、儲能材料和納米電子器件等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)景。目前，已有不少基于石墨烯納米復(fù)合材料制備技術(shù)及其應(yīng)用的報道。
[0006]黑色素是廣泛存在于生物體中的生物聚合物，且具有獨(dú)特的功能，主要包括:保護(hù)人體和動物免受紫外線的傷害、抗菌、溫度調(diào)節(jié)、自由基猝滅和參與一些神經(jīng)系統(tǒng)的活動。黑色素膠狀納米微球完全由自然生成的多巴胺-黑色素組成，其合成方法簡單高效。黑色素膠狀納米微球與天然存在的黑色素在性質(zhì)及結(jié)構(gòu)方面有許多相似之處，對人體的毒副作用較小，因此已經(jīng)成為治療活體癌細(xì)胞的有效方法。已有文獻(xiàn)報道，黑色素膠狀納米微球可作為有效的近紅外光熱治療試劑用于人體內(nèi)癌癥的光熱治療，其在癌癥的早期診斷和有效治療方面具有重要作用。但對于黑色素膠狀納米微球的電化學(xué)性質(zhì)研究幾乎沒有報道。
[0007]因此，提供一種將黑色素膠狀納米微球和石墨烯的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來將黑色素膠狀納米微球一石墨烯納米復(fù)合物，將其用于構(gòu)建新型電化學(xué)傳感器，同時用于鳥嘌呤和腺嘌呤的快速、同時檢測，并提高檢測靈敏度的電化學(xué)傳感器，已經(jīng)是一個值得研究的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種能同時檢測鳥嘌呤和腺嘌呤的高靈敏的全固態(tài)電化學(xué)傳感器及其制備方法。
[0009]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器，包括玻碳電極及其表面涂有的敏感膜，玻碳電極基底表面涂有黑色素納米微球一石墨烯納米復(fù)合材料敏感膜。
[0010]所述的黑色素納米微球一石墨烯敏感膜的制備方法為:稱取I?10 mg的黑色素納米微球固體和I?10 mg的石墨烯固體超聲均勻分散在10?20 mL的二次蒸懼水中。
[0011]所述的黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器，其特征在于其制備方法，包括以下步驟:
(1)玻碳電極預(yù)處理；
(2)將黑色素納米微球和石墨烯固體溶入二次蒸餾水中經(jīng)超聲分散得到濃度為0.1?I mg/mL的均勻分散液；
(3)將步驟(2)中得到的分散均勻的黑色素納米微球一石墨烯分散液滴涂到步驟(I)中預(yù)處理過的玻碳電極表面，氮?dú)饬鞲稍锏玫胶谏丶{米微球一石墨烯納米材料修飾玻碳電極。
[0012]步驟(I)中玻碳電極預(yù)處理過程為:用拋光粉對玻碳電極進(jìn)行打磨，然后在無水乙醇和二次蒸餾水中進(jìn)行超聲清洗。
[0013]步驟(2)中黑色素納米微球一石墨烯分散液的濃度為0.1?I mg/mL，滴涂到玻碳電極表面的黑色素納米微球一石墨烯分散液的體積為5?10微升。
[0014]傳感器可用于同時、高靈敏檢測鳥嘌呤和腺嘌呤，測定介質(zhì)為0.1 mol/L醋酸鹽緩沖溶液(pH 4.5);采用差分脈沖伏安法(DPV)，其測定參數(shù)為:脈沖振幅0.05 V，脈沖周期
0.5 S，電位掃描范圍:0.5?1.5 V。
[0015]積極有益效果:
(1)使用價格低廉的碳材料制備電極敏感物質(zhì)，制備材料為全固態(tài)，對人體無毒、對環(huán)境無污染；
(2)采用黑色素納米微球一石墨烯納米復(fù)合物作為敏感材料，可以獲得高靈敏度的敏感膜，實(shí)現(xiàn)了鳥嘌呤和腺嘌呤的同時測定；
(3)制備的傳感器穩(wěn)定性好、靈敏度高、選擇性好、便于攜帶、成本較低；
(4)鳥嘌呤和腺嘌呤的檢出限分別達(dá)到IX10_7 mol/L和5X10_8 mol/L，二者氧化峰電位的差值達(dá)到0.316 V。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為黑色素納米微球的掃描電鏡圖；
圖2為黑色素納米微球一石墨烯納米復(fù)合物的掃描電鏡圖；
圖3為鳥嘌呤和腺嘌呤在不同修飾電極上的差分脈沖伏安圖；
其中曲線a為裸玻碳電極對鳥嘌呤和腺嘌呤同時測定的差分脈沖伏安圖，曲線b為石墨烯修飾的玻碳電極對鳥嘌呤和腺嘌呤同時測定的差分脈沖伏安圖，曲線C為黑色素納米微球修飾的玻碳電極對鳥嘌呤和腺嘌呤同時測定的的差分脈沖伏安圖，曲線d為黑色素納米微球一石墨烯納米復(fù)合物修飾的玻碳電極對鳥嘌呤和腺嘌呤同時測定的的差分脈沖伏安圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
一種黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器，包括玻碳電極及其表面涂有的敏感膜，玻碳電極基底表面涂有黑色素納米微球一石墨烯納米復(fù)合材料敏感膜。
[0018]所述的黑色素納米微球一石墨烯敏感膜的制備方法為:稱取I?10 mg的黑色素納米微球固體和I?10 mg的石墨烯固體超聲均勻分散在10?20 mL的二次蒸懼水中。
[0019]所述的黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器，其特征在于其制備方法，包括以下步驟:
(1)玻碳電極預(yù)處理；
(2)將黑色素納米微球和石墨烯固體溶入二次蒸餾水中經(jīng)超聲分散得到濃度為0.1?
Img/mL的均勻分散液；
(3)將步驟(2)中得到的分散均勻的黑色素納米微球一石墨烯分散液滴涂到步驟(I)中預(yù)處理過的玻碳電極表面，氮?dú)饬鞲稍锏玫胶谏丶{米微球一石墨烯納米材料修飾玻碳電極。
[0020]步驟(I)中玻碳電極預(yù)處理過程為:用拋光粉對玻碳電極進(jìn)行打磨，然后在無水乙醇和二次蒸餾水中進(jìn)行超聲清洗。
[0021]步驟(2)中黑色素納米微球一石墨烯分散液的濃度為0.1?I mg/mL，滴涂到玻碳電極表面的黑色素納米微球一石墨烯分散液的體積為5?10微升。
[0022]傳感器可用于同時、高靈敏檢測鳥嘌呤和腺嘌呤，測定介質(zhì)為0.1 mol/L醋酸鹽緩沖溶液(pH 4.5);采用差分脈沖伏安法(DPV)，其測定參數(shù)為:脈沖振幅0.05 V，脈沖周期
0.5 S，電位掃描范圍:0.5?1.5 V。
[0023]實(shí)施例1
本發(fā)明黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器，包括玻碳電極及其表面涂有的敏感膜，玻碳電極基底表面涂有多巴胺一黑色素納米微球敏感膜；
黑色素納米微球一石墨烯敏感膜由I mg的黑色素納米微球固體和I mg石墨烯固體超聲均勻分散在20 mL的二次蒸餾水中得到；
黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器制備方法:將黑色素納米微球和石墨烯固體溶入二次蒸餾水中經(jīng)超聲分散得到濃度為0.1 mg/mL的均勻分散液，玻碳電極預(yù)處理后，將5微升的黑色素納米微球一石墨烯分散液滴涂到其表面，氮?dú)饬鞲稍锏玫胶谏丶{米微球一石墨烯納米復(fù)合物修飾玻碳電極。
[0024]實(shí)施例2
本發(fā)明黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器，包括玻碳電極及其表面涂有的敏感膜，玻碳電極基底表面涂有多巴胺一黑色素納米微球敏感膜；
黑色素納米微球一石墨烯敏感膜由5 mg的黑色素納米微球固體和5 mg石墨烯固體超聲均勻分散在20 mL的二次蒸餾水中得到；
黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器制備方法:將黑色素納米微球和石墨烯固體溶入二次蒸餾水中經(jīng)超聲分散得到濃度為0.5 mg/mL的均勻分散液，玻碳電極預(yù)處理后，將8微升的黑色素納米微球一石墨烯分散液滴涂到其表面，氮?dú)饬鞲稍锏玫胶谏丶{米微球一石墨烯納米復(fù)合物修飾玻碳電極。
[0025]實(shí)施例3
本發(fā)明黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器，包括玻碳電極及其表面涂有的敏感膜，玻碳電極基底表面涂有多巴胺一黑色素納米微球敏感膜；
黑色素納米微球一石墨烯敏感膜由10 mg的黑色素納米微球固體和10 mg石墨烯固體超聲均勻分散在20 mL的二次蒸餾水中得到；
黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器制備方法:將黑色素納米微球和石墨烯固體溶入二次蒸餾水中經(jīng)超聲分散得到濃度為I mg/mL的均勻分散液，玻碳電極預(yù)處理后，將10微升的黑色素納米微球一石墨烯分散液滴涂到其表面，氮?dú)饬鞲稍锏玫胶谏丶{米微球一石墨烯納米復(fù)合物修飾玻碳電極。
[0026]實(shí)施例4
黑色素納米微球的表征:圖1為黑色素納米微球的掃描電鏡圖，從圖可以看出，制備的黑色素納米微球?yàn)榱郊s為200 nm左右的球狀結(jié)構(gòu)。圖2為黑色素納米微球一石墨烯納米復(fù)合材料的掃描電鏡圖，從圖可以看出，球狀的黑色素膠狀納米微球緊密的嵌在石墨烯的片狀結(jié)構(gòu)中，說明成功地制備了納米復(fù)合材料。
[0027]實(shí)施例5
如圖3所示，本發(fā)明黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器用于同時、靈敏檢測鳥嘌呤和腺嘌呤，測定介質(zhì)為0.1 mol/L醋酸鹽緩沖溶液(pH 4.5);采用差分脈沖伏安法(DPV)，其測定參數(shù)為:脈沖振幅0.05 V，脈沖周期0.5 S，電位掃描范圍:0.5?1.5 V。
[0028]其中曲線a為裸玻碳電極對鳥嘌呤和腺嘌呤同時測定的差分脈沖伏安圖，曲線b為石墨烯修飾的玻碳電極對鳥嘌呤和腺嘌呤同時測定的差分脈沖伏安圖，曲線c為黑色素納米微球修飾的玻碳電極對鳥嘌呤和腺嘌呤同時測定的的差分脈沖伏安圖，曲線d為黑色素納米微球一石墨烯納米復(fù)合物修飾的玻碳電極對鳥嘌呤和腺嘌呤同時測定的的差分脈沖伏安圖。
[0029]從圖中可知，相對于裸玻電極、石墨烯和黑色素納米微球修飾的玻碳電極，鳥嘌呤和腺嘌呤在黑色素納米微球一石墨烯復(fù)合物修飾的玻碳電極上的電化學(xué)響應(yīng)得到了顯著的提高，峰形最好，二者氧化峰電位的差值達(dá)到0.316 V，說明該修飾電極可用于鳥嘌呤和腺嘌呤的同時檢測。
[0030]以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在所述領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替代和改進(jìn)等，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請求保護(hù)的技術(shù)方案范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器，包括玻碳電極及其表面涂有的敏感膜，其特征在于:玻碳電極基底表面涂有的敏感膜為黑色素納米微球一石墨烯復(fù)合材料敏感膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器，其特征在于，所述的黑色素納米微球一石墨烯敏感膜的制備方法為:稱取I?10 mg的黑色素納米微球固體和I?10 mg的石墨烯固體超聲均勻分散在10?20 mL的二次蒸懼水中。
3.如要求I所述的一種黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器，其特征在于其制備方法，包括以下步驟: (1)玻碳電極預(yù)處理； (2)將黑色素納米微球和石墨烯固體溶入二次蒸餾水中經(jīng)超聲分散得到濃度為0.1?I mg/mL的均勻分散液； (3)將步驟(2)中得到的分散均勻的黑色素納米微球一石墨烯分散液滴涂到步驟(I)中預(yù)處理過的玻碳電極表面，氮?dú)饬鞲稍锏玫胶谏丶{米微球一石墨烯納米材料修飾玻碳電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于:所述的步驟(I)中玻碳電極預(yù)處理過程為:用拋光粉對玻碳電極進(jìn)行打磨，然后在無水乙醇和二次蒸餾水中進(jìn)行超聲清洗。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于:所述的步驟(2)中黑色素納米微球一石墨烯分散液的濃度為0.1?I mg/mL，滴涂到玻碳電極表面的黑色素納米微球一石墨烯分散液的體積為5?10微升。
6.如權(quán)利要求1所述的一種黑色素納米微球一石墨烯電化學(xué)傳感器，其特征在于其應(yīng)用:用于同時、靈敏檢測鳥嘌呤和腺嘌呤，測定介質(zhì)為0.1 mol/L醋酸鹽緩沖溶液(pH 4.5)；采用差分脈沖伏安法(DPV)，其測定參數(shù)為:脈沖振幅0.05 V，脈沖周期0.5 S，電位掃描范圍:0.5 ?1.5 V。
【文檔編號】G01N27/30GK103592350SQ201310600457
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】王海波, 張紅定, 黃克靖, 劉彥明 申請人:信陽師范學(xué)院