聚谷氨酸修飾電極及其在檢測藥物對乙酰氨基酚含量中的應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及電化學分析檢測技術領域，特別是一種聚谷氨酸修飾電極及其在檢測藥物對乙酰氨基酚含量中的應用。
【背景技術】
[0002]對乙酰氨基酚是一種常見的乙酰苯胺類物質，它具有解熱鎮痛作用，且其對胃腸道刺激小，安全持久，可用于感冒發燒、關節痛、神經痛、手術后止痛，甚至可以一定程度上緩解癌癥引起的劇烈疼痛感，是目前市售的許多退熱止疼藥物(如日夜百服嚀、撲熱息痛、泰諾止疼片等)的主要成分之一。一般認為，在規定劑量范圍內對乙酰氨基酚對人體幾乎無毒副作用，但有研究發現過量的對乙酰氨基酚會對人體的消化系統、泌尿系統和呼吸系統產生不良影響，嚴重時可能會導致肝壞死，因此對對乙酰氨基酚含量的準確檢測具有重要的現實意義。
[0003]目前檢測對乙酰氨基酚的主要方法有滴定法、分光光度法、高效液相色譜法、熒光光譜法和毛細管電泳法等。然而這些儀器分析方法都存在很多缺點和局限性，例如需要復雜的前處理過程，操作復雜耗時，成本高昂，更難以實現便攜化和在線監測的要求。近年來，基于新型電化學傳感器的電化學分析法因其高靈敏度、低檢出限和響應迅速等優點成為分析化學領域的一個研究熱點。
[0004]目前，許多基于新型納米碳材料(如多壁碳納米管、石墨烯/碳納米管復合物)、納米金屬(如氮摻雜碳納米管/納米金復合物)、納米氧化物(如氧化鈷、氧化鋯)等的對乙酰氨基酚電化學傳感器已經被開發出來，然而這些傳感器都存在一定的缺陷，如制備過程復雜、重現性較差、檢測限較高等。
[0005]谷氨酸是構成生物體內各種蛋白質的20種基本氨基酸之一，是含有一個氨基和兩個羧基的α-氨基酸。谷氨酸有一定的水溶性，可以在不同基底上通過電化學聚合法制備聚谷氨酸。當聚谷氨酸修飾到電極表面上時，其聚合物鏈段上谷氨酸單體含有大量羧基，這些游離的質子化羧基可以與許多基團相互作用，并體現出良好的電化學催化作用。目前，聚谷氨酸已經成功用于電化學檢測水合肼(Analytical Letters, 30 (1997) 599-607)、葡萄糖(Electrochimica Acta, 107(2013) 164-9)和咖啡酸(MicrochimicaActa, 151 (2005) 127-34)等。目前將聚谷氨酸直接修飾到玻碳電極上用于藥物對乙酰氨基酚電化學檢測還未見報道。

【發明內容】

[0006]本發明的目的是提供一種快速、可靠的聚谷氨酸修飾電極及其在檢測藥物對乙酰氨基酚含量中的應用。
[0007]實現本發明目的的技術解決方案為:一種聚谷氨酸修飾電極，所述聚谷氨酸修飾電極是由一步電化學法合成的:
[0008]步驟1，將玻碳電極先后在粒徑為0.1 μ m和0.03 μ m的氧化鋁粉末上研磨至光滑，再依次在超純水、無水乙醇中超聲處理，經氮氣干燥，即得潔凈玻碳電極；
[0009]步驟2，將谷氨酸單體加入到緩沖液中，經超聲后形成無色透明溶液，將溶液轉移至電解池中，通氮氣；
[0010]步驟3，將步驟I潔凈的玻碳電極放置于步驟2所得溶液中，使用電化學聚合法聚合得到聚谷氨酸修飾電極，制得的修飾電極經蒸餾水沖洗，并用氮氣干燥。
[0011]所述的聚谷氨酸修飾電極在檢測藥物對乙酰氨基酚含量中的應用。
[0012]本發明與現有技術相比，其顯著優點為:(I)采用一步電化學聚合法，制備方法簡單、快速、可控，重現性好；(2)采用人工氨基酸單體谷氨酸，其原料來源廣泛，廉價易得，且合成的聚谷氨酸薄膜生物相容性好，電催化性能優異；(3)成本低廉，操作簡單，方便快捷，避免了使用傳統的昂貴、耗時、操作繁瑣的分析檢測儀器。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明實施例1制備的聚谷氨酸修飾電極對對乙酰氨基酚的(a)CV圖，(b)DPV 圖。
[0014]圖2是本發明實施例2制備的聚谷氨酸修飾電極在不同pH值的緩沖液中對對乙酰氨基酚的(a) CV圖，(b)電位-pH值圖。
[0015]圖3是本發明實施例3制備的聚谷氨酸修飾電極在不同掃速下對對乙酰氨基酚的(a) CV圖，(b)電流-掃速圖。
[0016]圖4是本發明實施例3制備的聚谷氨酸修飾電極在連續滴加對乙酰氨基酚時的(a)電流-時間曲線圖，(b)相應峰電流和濃度的擬合曲線。
[0017]圖5是本發明實施例4、5、6制備的聚谷氨酸修飾電極在不同施加電位下對對乙酰氨基酚的電流-時間曲線圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0019]本發明聚谷氨酸修飾電極，所述聚谷氨酸修飾電極是由一步電化學法合成的:
[0020]步驟1，將玻碳電極先后在粒徑為0.1 μ m和0.03 μ m的氧化鋁粉末上研磨至光滑，再依次在超純水、無水乙醇中超聲處理，經氮氣干燥，即得潔凈玻碳電極。
[0021]步驟2，將谷氨酸單體加入到緩沖液中，經超聲后形成無色透明溶液，將溶液轉移至電解池中，通氮氣；步驟2所述緩沖液是pH值為7.0的磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉緩沖液，步驟2所述超聲時間為2?3min。
[0022]步驟3，將步驟I潔凈的玻碳電極放置于步驟2所得溶液中，使用電化學聚合法聚合得到聚谷氨酸修飾電極，制得的修飾電極經蒸餾水沖洗，并用氮氣干燥；所述電化學聚合法是循環伏安法，電位窗口為-0.8?2.0V，掃速為10mVs \掃描圈數為2?15圈；該循環伏安法采用三電極體系，以玻碳電極為工作電極、飽和甘汞電極為參比電極、鉬絲為對電極。
[0023]上述聚谷氨酸修飾電極在檢測藥物對乙酰氨基酚含量中的應用。所述聚谷氨酸修飾電極對藥物對乙酰氨基酚含量的檢測采用三電極體系，以修飾電極為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉬絲為對電極。所述聚谷氨酸修飾電極對藥物對乙酰氨基酚含量的檢測方法為電流-時間曲線法，包括如下步驟:將修飾電極放置于PH7.0的磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉混合緩沖液的電解池中，連續加入濃度為0.2?27 μ M的對乙酰氨基酚，使用電流-時間曲線法，設定施加電位，檢測修飾電極對對乙酰氨基酚的響應。所述施加電位為0.2 ?0.5V。
[0024]實施例1
[0025]1.聚谷氨酸修飾電極的制備，所述聚谷氨酸修飾電極是由一步電化學法合成的:
[0026]步驟1，將玻碳電極先后在粒徑為0.1 μ m和0.03 μ m的氧化鋁粉末上研磨至光滑，再依次在超純水、無水乙醇中超聲處理2?3min，經氮氣干燥，即得潔凈玻碳電極；
[0027]步驟2，將谷氨酸單體加入pH值7.0的0.1M磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉緩沖液中，經超聲后形成無色透明溶液，將溶液轉移至電解池中，通氮氣15min ；
[0028]步驟3，將步驟I潔凈的玻碳電極放置于步驟2所得溶液中，在該溶液中，使用三電極體系，玻碳電極為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉬絲電極為對電極。使用電化學聚合法聚合得到聚谷氨酸修飾電極，采用循環伏安法，設定電位窗口為-0.8-2.0V，掃速為10mVs \掃描圈數為2。制得的修飾電極經大量蒸餾水沖洗，并用氮氣干燥，即得聚谷氨酸修飾電極。
[0029]2.聚谷氨酸修飾電極在檢測藥物對乙酰氨基酚含量中的應用
[0030]將步驟3所得修飾電極置于pH值7.0的磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉緩沖液中，加入濃度0.2mM對乙酰氨基酚并攪拌2min后，分別使用循環伏安法(電位窗口 O - 0.8V,掃速10mVs ')和差分脈沖法(電位窗口 0-0.8V，電位增量0.004V,振幅0.05V,脈沖寬度0.05s)檢測修飾電極對對乙酰氨基酚的響應。
[0031]由圖1 (a)可見，對乙酰氨基酚在聚谷氨酸修飾電極上的CV曲線呈現一對可逆的氧化還原峰，峰形尖銳對稱，峰-峰電位差為23mV，氧化峰電流約為裸玻碳電極的3倍，這表明制備的修飾電極對對乙酰氨基酚有著顯著的電催化作用，可以顯著地降低其氧化還原反應的過電位，提高其峰電流。由圖1(b)可見，在DPV曲線中修飾電極對對乙酰氨基酚的催化作用表現的更加明顯，其峰電流約為GCE的10倍。
[0032]實施例2
[0033]1.聚谷氨酸修飾電極的制備，所述聚谷氨酸修飾電極是由一步電化學法合成的:
[0034]步驟1，將玻碳電極先后在粒徑為0.1 μ m和0.03 μ m的氧化鋁粉末上研磨至光滑，再依次在超純水、無水乙醇中超聲處理2?3min，經氮氣干燥，即得潔凈玻碳電極；
[0035]步驟2，將谷氨酸單體加入pH值7.0的0.1M磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉緩沖液中，經超聲后形成無色透明溶液，將溶液轉移至電解池中，通氮氣15min ；
[0036]步驟3，將步驟I潔凈的玻碳電極放置于步驟2所得溶液中，在該溶液中，使用三電極體系，玻碳電極為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉬絲電極為對電極。使用電化學聚合法聚合得到聚谷氨酸修飾電極，采用循環伏安法，設定電位窗口為-0.8-2.0V，掃速為10mVs \掃描圈數為8。制得的修飾電極經大量蒸餾水沖洗，并用氮氣干燥，即得聚谷氨酸修飾電極。
[0037]2.聚谷氨酸修飾電極在檢測藥物對乙酰氨基酚含量中的應用
[0038]將步驟3所得修飾電極置于不同pH值的磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉緩沖液中，分別加入濃度0.1mM對乙酰氨基酚并攪拌2min后，采用循環伏安法(電位窗口 0-0.8V，掃速10mVs:)檢測修飾電極對對乙酰氨基酸的響應。
[0039]由圖2 (a)可見，隨著溶液pH值由8.0逐漸降低到2.2，對乙酰氨基酚在修飾電極上的氧化還原峰電位也逐漸正移，且在PH7.0時有最大氧化峰電流。由圖2(b)可見，對乙酰氨基酚的氧化峰電位和還原峰電位均和PH值成線性關系，為兩電子兩質子反應。
[0040]實施例3
[0041]1.聚谷氨酸修飾電極的制備，所述聚谷氨酸修飾電極是由一步電化學法合成的:
[0042]步驟1，將玻碳電極先后在粒徑為0.1 μ m和0.03 μ m的氧化鋁粉末上研磨至光滑，再依次在超純水、無水乙醇中超聲處理2?3min，經氮氣干燥，即得潔凈玻碳電極；