基于原位氧化還原反應(yīng)的光電化學(xué)方法檢測(cè)多巴胺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及分析檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及氧化石墨烯作為光電化學(xué)傳感材料在光電化學(xué)分析方面的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
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[0002]多巴胺(DA)是哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的一種神經(jīng)遞質(zhì)，腦內(nèi)特定區(qū)域的DA濃度會(huì)影響垂體內(nèi)分泌性能的協(xié)調(diào)，并與神經(jīng)活動(dòng)緊密相關(guān)，因此DA含量的失調(diào)意味著某些疾病如精神分裂癥和帕金森氏病的發(fā)生[Wightman R M, May L J, Michael A C.Anal.Chem.1988，60:769A - 779A.]。靈敏、可靠的檢測(cè)DA方法的構(gòu)建有助于治療帕金森綜合癥等疾病和評(píng)價(jià)其治療效果。目前檢測(cè)DA的方法有色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、分光光度法、熒光法及電化學(xué)法等，這些方法得到的檢測(cè)限較低，但卻比較耗時(shí)，且面臨選擇性差的問(wèn)題，特別是共存物質(zhì)抗壞血酸和尿酸會(huì)對(duì)測(cè)定造成較大干擾[Shang N G, PapakonstantinouP, McMullan M, Chu M, Stamboulis A, Potenza A, Dhesi S S，Marchetto H.Adv.Funct.Mater.2008, 18:3506 - 3514.]。因此，開(kāi)發(fā)靈敏度高，選擇性好的DA測(cè)定方法仍然是目前研究的熱點(diǎn)。
[0003]光電化學(xué)方法是最近剛剛發(fā)展起來(lái)的一種新型分析方法[TokudomeH,Yamada Y,Sonezaki S,Ishikawa H,Bekki M,Kanehira K,Miyauchi M.Appl.Phys.Lett.2005, 87:213901 - 213903 ；Liu S L, Li C，Cheng J, Zhou Y X.Anal.Chem.2006,78:4722 - 4726.]。光電化學(xué)的檢測(cè)過(guò)程和電致化學(xué)發(fā)光正好相反。由于采用不同形式的激發(fā)(光)和檢測(cè)(電)信號(hào)，因而其背景信號(hào)較低，能達(dá)到與電致化學(xué)發(fā)光相當(dāng)?shù)母哽`敏度。并且，光電化學(xué)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、易微型化、響應(yīng)快速等優(yōu)點(diǎn)。因此，光電化學(xué)分析法具有獨(dú)特的優(yōu)越性和廣闊的發(fā)展前景。目前運(yùn)用光電化學(xué)方法檢測(cè)DA的方法不是很多，主要依靠Ti02[Wang L H, Xu L, Sun Z X，Mu Z C.RSCAdv.2013，3:21811 - 21816.]，CdS[Wang G L, Jiao H J, Liu K L, Wu X M, Dong Y M, Li ZJ, Zhang C.Electrochem.Commun.2014, 41:47-50]，CdTe [Hao Q, Wang P, Ma X Y, Su M Q, LeiJ P, Ju H X.Electrochem.Commun.2012，21:39-41]，WS2/Ti02 [Ma ff G, Wang L N, ZhangN, Han D X，Dong X D, Niu L.Anal.Chem.2015, 87:4844 - 4850]等常規(guī)的半導(dǎo)體納米材料對(duì)DA的識(shí)別作用?，F(xiàn)有方法的檢測(cè)限都在幾百納摩爾/升到幾微摩爾/升的靈敏度，還不能夠滿足活體系統(tǒng)中DA(26到40nmol/L甚至更低)的檢測(cè)要求[Jackowska K, KrysinskiP.Anal.B1anal.Chem.2013，405:3753-3771 ;She G ff, Huang X，Jin L L, Qi X P, Mu LX, Shi ff S.Small 2014，10:4685-4692]，且往往容易受到生物體內(nèi)還原性物質(zhì)的干擾[Wang L H, Xu L, Sun Z X，Mu Z C.RSC Adv.2013，3:21811 - 21816.]。
[0004]氧化石墨烯(GO)是一種剛剛興起的新型碳材料，其是由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)，表面有很多含氧官能團(tuán)如環(huán)氧基、羥基、羰基、羧基，所以具有高表面活性、高機(jī)械性能、催化性能、易于制備、水溶性和生物相容性好等優(yōu)點(diǎn)[Lee C, Wei X D, Kysar J ff, HoneJ.Science 2008, 321:385 - 388 ；Zhu Y, Murali S，Cai ff, Li X，Suk J ff, Potts J R, Ruoff RS.Adv.Mater.2010, 22:3906 - 3924.]，近些年被應(yīng)用于細(xì)胞成像學(xué)、藥物傳輸、催化及生物傳感等領(lǐng)域[Dreyer D R, Jia H P, Bielawski C ff.Angew.Chem.2010, 122:6965 - 6968 ；Gao
YJ, Ma D, Wang, C L, Guan J, Bao X H.Chem.Commun.2011，47:2432 - 2434.]。在光電化學(xué)傳感領(lǐng)域，GO主要作為導(dǎo)電材料提高常規(guī)半導(dǎo)體納米材料(作為光電化學(xué)傳感材料)的光電化學(xué)性能從而制備光電化學(xué)傳感器[Li R Z, Liu Y, Cheng L, Yang C Z, Zhang J D.Anal.Chem.2014，86:9372-9375 ;Zeng X X, Tu ff ff, Li J, Bao J C，Dai Z H.ACS App1.Mater.1nter.2014，6:16197-16203]，但是，據(jù)我們所知，利用單純的GO修飾電極作為光電化學(xué)傳感材料構(gòu)建光電化學(xué)傳感器的應(yīng)用還未見(jiàn)報(bào)道。本發(fā)明中，我們利用單純的GO修飾電極成功制備了針對(duì)DA的高靈敏，高選擇性光電化學(xué)傳感器。光照條件下，GO與DA發(fā)生原位氧化還原反應(yīng)，形成還原氧化石墨烯(RGO)以及聚多巴胺(PDA) WDA具有很強(qiáng)的粘合力，能夠吸附在多種固體基體表面[Lee H, Lee B P, Messersmith P B.Nature, 2007, 448:338 - 341.] οRGO與PDA修飾電極與初始的GO修飾電極相比，光電流大大提高。光電流提高的原因有兩方面:一方面，GO表面的含氧官能團(tuán)也同時(shí)破壞了原有石墨結(jié)構(gòu)的完整性，使GO的導(dǎo)電能力下降，還原后的GO(RGO)由于去除了某些含氧官能團(tuán)，部分恢復(fù)了石墨烯的結(jié)構(gòu)而具有更強(qiáng)的導(dǎo)電能力[Stankovich S，Dikin D A, Piner R D, Kohlhaas K A, Kleinhammes A, Jia
YY, Wu Y, Nguyen S T, Ruoff R S.Carbon 2007，45:1558 - 1565.]。另一方面，電極表面粘合的PDA作為RGO的電子受體，抑制了其電子-空穴的復(fù)合，從而導(dǎo)致陰極光電流的增大。由于GO與DA的特異性識(shí)別反應(yīng)及其反應(yīng)產(chǎn)物的特定光電化學(xué)性質(zhì)，該方法對(duì)DA的檢測(cè)具有很高的靈敏度(檢測(cè)限低至0.23nmol/L)和選擇性，常見(jiàn)的干擾物質(zhì)如抗壞血酸和尿酸對(duì)傳感器的影響較小。相比于我們之前發(fā)明的基于量子點(diǎn)的“猝滅型”光電化學(xué)傳感器[王光麗，焦煥軍，董玉明，傅俠，張梁波.用于高靈敏檢測(cè)多巴胺的納米光電化學(xué)傳感器:中國(guó)專利，專利號(hào):ZL201210527678.6 ;授權(quán)公告日:2015.4.22.]，此修飾電極所用材料GO毒性小，采用“增強(qiáng)型”檢測(cè)導(dǎo)致方法的靈敏度更高，非被測(cè)物導(dǎo)致的干擾大大降低。從而，本方法更適于生物樣品的測(cè)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明的目的是提供了一種能夠高靈敏、高選擇性測(cè)定DA的光電化學(xué)分析方法。同時(shí)本發(fā)明拓展了新型碳材料GO作為修飾電極在光電化學(xué)生物小分子多巴胺測(cè)定方面的新用途，為光電化學(xué)分析領(lǐng)域提供了新原理與新方法。
[0006]本發(fā)明的目的可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]a、氧化石墨稀采用化學(xué)氧化法合成，具體步驟為:量取一定量的濃硫酸倒入燒杯中，緩慢加入石墨原料，攪拌均勻并冷卻到O - 4°C ;1.5 - 4h后，緩慢加入一定量的NaNO3與KMnO4的混合物，攪拌2h后水浴加熱至30 - 45°C，繼續(xù)攪拌2h后，升溫至95 - 100°C攪拌15 - 60min，其間緩慢加入去離子水，溶液從棕褐色變?yōu)榱咙S色；緩慢加入質(zhì)量百分比為30%的H2O2溶液，趁熱過(guò)濾；用5%的HCl充分清洗濾餅，直至濾液中無(wú)SO 42 ；30 - 50°C下真空干燥24h，密封保存即得到氧化石墨烯；將所得氧化石墨烯固體加入去離子水中超聲0.5 - 4h即得到分散之后的氧化石墨烯的水溶液；