超微结构金属纳米复合膜高选择性检测氨基酸的方法研究

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氨基酸及一些含氮分子与人类的生命活动,身体机能,新陈代谢密切相关,体内氨基酸含量异常将引发某些疾病。因此,建立一种快速准确检测氨基酸等含氮物质的方法具有重要的意义。基于此,基于新型纳米材料技术的发展,本论文制备了具有灵敏度高、专一性好的超微结构金属纳米材料的复合膜修饰玻碳电极,并建立了对氨基酸等含氮小分子检测的新方法,能实现对L-酪氨酸(L-Tyr)、L-色氨酸(L-Trp)及多巴胺(DA)三种物质进行选择性检测,在生物医学和生命分析领域具有重要的研究价值和理论意义,主要工作内容如下:1.建立了基于超微结构的CuS纳米片复合膜修饰电极对L-酪氨酸的选择性、高灵敏检测方法。纳米级硫化铜具有其显著的类金属性质,如好的导电性和电催化活性。在本项工作中,我们合成了超薄硫化铜纳米片(CuSNS),并结合壳聚糖(CS)和酸化碳纳米管(F-MWCNTs)制得复合膜修饰玻碳电极(CuS NS/CS/F-MWCNTs/GCE)。利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对纳米复合材料的形貌进行表征,结果显示CuS NS的形状是边长为13.33±0.67 nm、厚度为4.50±0.58 nm的六边形纳米片。采用循环伏安法(CV)及差分脉冲伏安法(DPV)对L-酪氨酸的电化学行为进行研究,结果表明CuS NS/CS/F-MWCNTs/GCE对L-酪氨酸具有较好的电催化氧化特性。在0.10 mol/几的PBS缓冲溶液(pH=7.0)中,该修饰电极的响应峰电流与L-Tyr的浓度存在良好的线性关系,检测的线性范围为8.0×10-8 mol/L~1.O×1 0-6 mol/L,检测下限为4.9×10-9 mol/L。并且,共存两倍浓度的L-色氨酸和50倍浓度的其它氨基酸对L-酪氨酸的测定没有明显的干扰,表明该复合膜修饰电极具有良好的选择性。该电极还具有良好的重复性、重现性和稳定性。与高效液相色谱法相比,运用该修饰电极检测猪血清中的L-Tyr浓度,二者测定结果-致,且电极的回收率为95.7%~102.6%,说明该修饰电极在生物分析检测领域有潜在的应用价值。2.借助前述CuS纳米片结构复合膜,建立了一种基于甲醛媒介作用的高选择性检测L-色氨酸的新型电化学传感方法。本文通过媒介物甲醛(HCHO)与L-色氨酸(L-Trp)的Pictet-Spengler反应生成中间产物(2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚-3-羧酸),导致L-Trp的氧化峰电位发生移动,有效地避免了 L-Tyr氧化峰的干扰,从而实现高选择性地检测L-Trp。采用所制备的边长为10.46±0.65 nm、厚度约为5.27±0.74 nm的六边形硫化铜纳米片组装形成硫化铜纳米片/壳聚糖/酸化碳纳米管复合膜(CuS NS/CS/F-MWCNTs)修饰电极,基于甲醛媒介反应方法对L-Trp进行检测,线性范围为8.0× 10-7 mol/L~6.O×1 0-5 mol/L,检测下限达到4.6×10-8 mol/L。该方法对50倍浓度共存的其它氨基酸包括L-酪氨酸均没有干扰,且有良好的重复性、重现性和稳定性。采用该方法对猪血清中的色氨酸进行检测,与高效液相色谱法的结果一致,且测得的回收率为94.5%~102.6%,表明此方法对L-Trp的检测在生物分析领域具有潜在的应用价值,有望成为检测L-Trp的传感平台。3.制备了超微结构的3D八爪形PtCu双金属纳米框架(3D-PtCu),采用自组装法将其负载到碳纳米点(CNDs)/石墨稀量子点(GQDs)复合材料上,形成可选择性检测L-酪氨酸和多巴胺的3D-PtCu/CNDs/GQDs/GCE复合电极。利用透射电子显微镜对3D-PtCu的形貌进行表征,结果显示3D-PtCu的形貌是由边长为8.47±0.47nm的正方体和八个长度为7.20±0.38 nm的对称爪组成。采用循环伏安法(CV)及差分脉冲伏安法(DPV)对L-Tyr和多巴胺(DA)的电化学行为进行研究,结果表明3D-PtCu/CNDs/GQDs/GCE对L-酪氨酸和多巴胺具有较好的可分辨的电催化氧化特性。在0.10 mol/几的PBS缓冲溶液(pH=5.5)中,该修饰电极的DPV响应峰电流与L-Tyr和DA的浓度均存在良好的线性关系,其中L-Tyr的线性范围为2.0× 1 0-7 mol/几~1.0× 1 0-5 mol/L,检测下限达到6.4× 1 0-8 mol/L(S/N=3);DA 的线性范围为 3.0×10-7 mol/几~1.0× 10-5mol/L,检测下限达到 7.2×10-8 mol/L(S/N=3)。将该电极用于猪血清样品中L-Tyr和DA的测定,回收率分别为95.9%~107.4%,97.2%~105.7%。说明该修饰电极在生物分析检测领域有潜在的应用价值。
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