论文部分内容阅读
聚噻吩类导电聚合物具有很高的电导率和稳定性,通过电化学聚合方法可以比较容易地电沉积到各种电极表面成膜,目前已在电子元件、电催化、电化学检测等方面得到广泛应用。
聚噻吩类导电聚合物修饰电极在电化学检测某些生物分子方面显示出独特的优势,尤其是聚(3-甲基噻吩)(P3MT)修饰电极,这是因为3-甲基噻吩易于电聚合成膜,得到的导电薄膜电导率高、电催化效果好、稳定性高、耐用、抗污染,而且还具有很好的选择性和灵敏性。酚类化合物的测定在环境、工业和临床上有很重要的意义,过去曾用安培法对酚类作灵敏检测,但由于酚类容易在固体电极上氧化形成惰性聚合物膜,严重妨碍了测定;而P3MT修饰电极对酚类化合物呈现出很好的抗污染能力和较高的稳定性,其灵敏度和选择性也得到很大提高。儿茶酚、儿茶酚胺、还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷在普通电极表面的氧化是高度不可逆和强吸附性的,电极易被反应物/反应产物污染;P3MT修饰电极能够催化上述物质的电子转移速度,消除电极污染,即使是血红蛋白大分子和一些表面活性剂的影响也可消除掉。
到目前为止,绝大多数为纯聚噻吩类薄膜修饰电极,有关聚噻吩类复合膜修饰电极的报道很少。本文在本课题组已取得的成果基础上,制备了P3MT膜和P3MT复合膜修饰玻碳电极,分别详细研究了多巴胺、8-羟基-2-脱氧鸟嘌呤核苷、尿酸等生物分子在修饰电极表面的电化学行并用不同的伏安方法对它们进行了定量分析,获得了满意结果。本文具体工作如下:
1.多巴胺在聚(3-甲基噻吩)修饰玻碳电极上的伏安行为及其测定
室温条件下制备了聚(3-甲基噻吩)(P3MT)修饰玻碳电极,研究了多巴胺(DA)在此修饰电极表面的电化学行为并利用示差脉冲伏安法对其进行了定量分析。结果表明:导电聚合物P3MT能显著催化DA的电化学氧化过程并灵敏地检测DA浓度,而且可以有效消除高浓度的抗坏血酸(AA)和尿酸(UA)的干扰。在0.1mol/LpH7.0的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,DA的示差脉冲峰电流与其浓度在1.0×10-6-5.0×10-5mol/L和5.0×10-5-1.8×10-4mol/L两个范围内呈良好线性关系,相关系数分别为0.9994和0.9982,检测下限可达5.0×10-7mol/L(S/N=3)。该电极用于盐酸多巴胺注射液中DA含量的测定,结果满意。该修饰电极具有较好的稳定性和重现性,有望用作流动注射分析系统(FIA)和高效液相色谱仪(HPLC)的安培检测器。
2.多巴胺在Nafion/碳纳米管/聚(3-甲基噻吩)复合膜修饰玻碳电极上的电化学行为及其选择性测定
制备了一种新型的Nafion/单壁碳纳米管/聚(3-甲基噻吩)复合膜修饰玻碳电极(N/S/P/GCE),并用扫描电化学显微镜(SECM)对其表面进行了表征。与P/GCE和N/S/GCE相比,该复合膜修饰电极将P3MT的导电性能,CNTs的独特电子性能和Nafion膜的阳离子交换性能很好地综合在一起,能显著催化DA的电化学过程并高灵敏度、高选择性地检测DA,而且不受高浓度的AA和UA的干扰。在0.1mol/LpH7.0PBS中,DA的示差脉冲峰电流与其浓度在2.0×10-8-1.0×10-7mol/L,1.0×10-7-1.0×10-6mol/L和1.0×10-6-6.0×10-6mol/L三个范围内呈良好线性关系,相关系数分别为0.9993,0.9996和0.9993,检测下限可达5.0×10-9mol/L(S/N=3),比P3MT修饰电极降低了两个数量级。该电极用于评估盐酸多巴胺注射液及人体血清样品中的DA含量,结果满意。这种修饰电极有望用作FIA和HPLC的安培检测器。
3.8-羟基-2-脱氧鸟嘌呤核苷在聚(3-甲基噻吩)修饰玻碳电极上的电化学行为及其伏安测定
8-羟基-2-脱氧鸟嘌呤核苷(8-OH-dG)是公认的DNA氧化损伤标志物。研究了8-OH-dG在聚(3-甲基噻吩)(P3MT)修饰玻碳电极上的电化学行为及其伏安法测定。结果表明导电聚合物P3MT能够有效促进8-OH-dG分子与电极之间的电子交换,降低8-OH-dG的氧化过电位,显著增强其氧化峰电流。在0.1mol/LpH7.0PBS中,可以利用8-OH-dG循环伏安曲线的氧化峰电流对其进行定量分析,峰电流与其浓度在7.0×10-7-3.5×10-5mol/L和3.5×10-5-7.0×10-5mol/L两个范围之间呈良好线性关系,相关系数分别为0.9992和0.9995,检测下限可达1.0×10-7mol/L(S/N=3)。求得8-OH-dG在该修饰电极表面的电子转移系数(≠)为0.57。该修饰电极可以用作FIA和HPLC的安培检测器。
4.碳纳米管/聚(3-甲基噻吩)复合膜修饰玻碳电极示差脉冲伏安法检测尿酸
研究了尿酸(UA)在单壁碳纳米管/聚(3-甲基噻吩)复合膜(SWNTs/P3MT)修饰玻碳电极上的电化学行为及其测定,结果表明此复合膜修饰电极融合了P3MT和SWNTs二者的优点对UA显示出很强的电催化作用,显著增强其氧化峰电流。采用示差脉冲伏安法对其进行测定,UA和AA的氧化峰电位差为210mV,并且AA的氧化信号在P3MT表面得到有效抑制,可消除AA的干扰;UA的氧化峰电流与其浓度在2.0×10-7-3.1×10-5mol/L和3.1×10-5-8.0×10-5mol/L两个范围内呈良好线性关系,相关系数分别为0.9994和0.9987,检测下限可达8.0×10-8mol/L(S/N=3)。该电极用于健康人体尿样中UA的测定,得到的结果与文献报道值一致。该修饰电极可以用作FIA和HPLC的安培检测器。