碳纤维微电极表面负载含氧官能团及PDDA-纳米金粒子用于神经递质多巴胺的检测

Vo1_392018年8月高等学校化学学报CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIESNo．81656～1661碳纤维微电极表面负载含氧官能团及PDDA-纳米金粒子用于神经递质多巴胺的检测李元，王婷婷，李梅，程寒(1．中南民族大学药学院，2．民族药学国家级实验教学示范中心，武汉430074)摘要将碳纤维微电极(CFME)置于超纯水中进行恒电位电沉积，在其表面修饰含氧基团(RO)；再采用恒电位法在电极表面负载以聚二烯二甲基氯化铵(PDDA)为保护剂制备的纳米金粒子(AuNPs)，制得RO／AuNPs—PDDA／CFME修饰电极．利用扫描电子显微镜对修饰前后碳纤维电极的表面形貌进行了表征，探讨了修饰电极在多巴胺(DA)溶液中的电化学行为．结果表明，在20mmo~LpH=7．0的Tris—HC1缓冲溶液中，复合修饰膜RO／AuNPs—PDDA对DA具有显著的电催化活性．在最优实验条件下，采用差示脉冲伏安技术(DPV)对DA进行定量分析，DA的氧化峰电流与其浓度在1×10～一5×10mol／L范围内呈良好的线性关系，相关系数R0．9912，检出限达3．3x10moL／L(S／N=3)．该修饰方法重现性好，电极稳定性佳，制备方便，可广泛应用于生物样品中DA的高灵敏分析．关键词聚二烯二甲基氯化铵(PDDA)；功能化纳米金；碳纤维微电极；多巴胺中图分类号0657．1文献标志码A多巴胺(DA)是下丘脑和脑垂体腺中的一种重要的神经递质，中枢神经系统中DA的浓度受精神因素的影响，神经末梢的促性腺激素释放激素(GnRH)与DA之间存在着轴突联系并相互作用，DA有抑制GnRH分泌的作用¨J．目前，测定DA的常用方法有分光光度法J、液相色谱法』、荧光法J、伏安法和毛细管电泳结合电化学检钡0法等．其中，电化学法可以准确、快速检测DA，且灵敏度高j．碳纤维具有质量轻、尺寸小、比表面积大、吸附性好及电化学性能稳定等优点，是一种优良的电极材料’．碳纤维在生物分析领域已成为探测脑内甚至单个细胞内神经递质的一种有效工具，为临床医学的诊断和测试提供了更加高效、准确的技术方法和手段’mj．纳米材料具有独特的表面效应和体积效应，大比表面积和高表面自由能使其吸附性能优异；纳米材料的表面效应使其表面存在许多悬空键，具有高的化学活性；因此，纳米材料修饰电极具有优异的电化学性能．通过对纳米材料的结构、尺寸进行调控或对纳米材料进一步修饰有机或生物配体，不仅可以显著提高修饰电极的灵敏度和选择性，还能更好地消除共存组分的干扰，提高检测选择性．如，Kumar等¨对活性炭(AC)与碳纳米点(cD)进行改性制备复合材料作为超级电容器电极材料；Chen等¨用碳纳米角和聚(2．氨基吡啶)纳米复合材料对玻碳电极进行修饰改性，用于非酶法电化学检测过氧化氢；Sharma等¨使用金纳米粒子／聚吡咯／还原氧化石墨烯(AuNPs／PPy／rGO)复合材料对玻碳电极进行改性，应用于非酶法电化学检测草酸．迄今，结合官能团以及纳米材料的复合修饰法鲜见报道．本文将碳纤维微电极(CFME)在超纯水中进行电沉积处理，使其表面键合含氧官能团，再进一步修饰以聚二烯二甲基氯化铵(PDDA)为保护收稿日期：2018—0l一09．网络出版Et期：2018—06—27．基金项目：国家自然科学基金(批准号：21205144)、中南民族大学学术团队资助项目(批准号：XTZ15013)、中央高校基本科研业务费专项资金(批准号：CZY18036，CZZ16004)、中南民族大学大学生创新训练计划(批准号：201710524029)和中南民族大学研究生创新基金计划(批准号：2018SYCXJJ214)资助．联系人简介：程寒，女，博士，副教授，主要从事药物分析方面的研究．E-mail：chenghan@mail．scuec．edu．cnNo．8李元等：碳纤维微电极表面负载含氧官能团及⋯⋯用于神经递质多巴胺的检测1657剂制备的AuNPs，制得RO／AuNPs-PDDA／CFME电极．该修饰电极对DA的检测灵敏度显著提高，可用于生物微环境中DA的测定．1实验部分1．1试剂与仪器碳纤维(直径6txm，吉林市神舟碳纤维有限责任公司)；氯金酸(HAuC1·4HO)和硼氢化钠(NaBH)购自国药集团化学试剂有限公司；聚二烯二甲基氯化铵(PDDA，上海阿拉丁公司)；无水乙醇(分析纯，天津医药公司)；多巴胺(DA，美国Sigma公司)用无水乙醇配制成1．0x10mol／L的母液；碳粉导电胶(自制)；AB胶(广东爱必达胶黏剂有限公司)；小鼠血清(平睿生物科技有限公司)；实验用水为二次去离子水．PHS一3C型pH计(上海仪器科学仪器股份有限公司)；CHI660D化学工作站(上海辰华仪器公司)；AR224CN型分析天平(奥豪斯上海责