一種黃酮類化合物傳感器及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種黃酮類化合物傳感器及其制備方法和應(yīng)用。將碳纖維微盤電極橫截面打磨平滑，將打磨好的碳纖維微盤電極超聲清洗，然后將碳纖維微盤電極打磨的橫截面，浸入到氯金酸溶液中，電沉積電位在-0.2V，電沉積時間為10-30s，取出晾干；將上述金納米碳纖維微盤電極，浸入到的氧化石墨烯和多壁碳納米管的混合溶液中5s～15s，晾干；將碳纖維微盤電極所沾的氧化石墨烯電還原，還原電位在恒電位-0.7～-1.2V，電還原時間150～370s，所得電極即為黃酮類化合物傳感器。本發(fā)明傳感器電極的線性范圍寬，靈敏度高，響應(yīng)速度快，可用于毛細(xì)管電泳電化學(xué)法檢測植物中的一種或幾種可分離的黃酮類化合物。
【專利說明】一種黃酮類化合物傳感器及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電分析化學(xué)檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種黃酮類化合物傳感器及其制 備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 化學(xué)修飾電極是20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的一門新興的、也是目前最活躍的 電化學(xué)和電分析化學(xué)的前沿領(lǐng)域。化學(xué)修飾電極是在導(dǎo)體或者是半導(dǎo)體電極上進(jìn)行各種修 飾，從而賦予電極某種特殊的性質(zhì)，克服了未修飾電極測定時出現(xiàn)的過電位偏高、靈敏度低 等缺點(diǎn)，在分析化學(xué)領(lǐng)域尤其是在生物傳感器的制備方面得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 常用的化學(xué)修飾電極有化學(xué)修飾碳糊微電極、金屬和非金屬的納米顆粒修飾微電 極，表面分子膜修飾微電極、粉末微電極、酶電極等。金化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，金納米粒子由于小尺 寸效應(yīng)等表現(xiàn)出優(yōu)良的電催化活性，其在化學(xué)修飾電極研究中表現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。石 墨烯修飾電極是將石墨烯以吸附、蘸涂等方式將石墨烯附著到電極表面上，從而改善原電 極的性質(zhì)，擴(kuò)大電極的應(yīng)用范圍。碳納米管自從被人類發(fā)現(xiàn)以來，就一直被譽(yù)為未來的材 料，是近年來國際科學(xué)的前沿領(lǐng)域之一。它以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、電子特性、機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn) 定性而成為世界的研究熱點(diǎn)之一。
[0004] 黃酮類化合物在植物的發(fā)育和生長過程中起著重要的作用。黃酮類化合物是冠心 病、心血管疾病、抗炎鎮(zhèn)痛和抗腫瘤活性的化學(xué)"保健品"，它的抗氧化能力對白內(nèi)障和黃褐 斑也有一定的抑制作用。黃酮類化合物在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域起著越來越重要的作用，電分析化學(xué)方 法具有選擇性好、靈敏度高、操作方便、分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，在黃酮類化合物的檢測中具有 廣泛的發(fā)展和應(yīng)用前景。
[0005] 目前，所報道檢測黃酮類化合物的檢測方法有紫外分光光度法、紅外光譜 法、熒光分光光度法、薄層掃描法和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)、液相色譜等。如： M. NavarroEscamilla, F. RodenasSanz, H. Li, S. A. Schonbichlcr, B. Yang b, G. K. Bonn, C. W. HucL Talanta, 2013, 114:304-310，該文獻(xiàn)使用的紅外光譜法。Carvalho, JM; Leandro, KC ；da Silva, AR ；AuceIio, RQ. Selective determination of rutin by fluorescence attenuation of the CdS-2-mercaptopropionic acid nanocrystal probe. Analytical Letters，2013, 46:207-224,該文獻(xiàn)使用的是熒光光度法。但是這些方 法具有操作復(fù)雜、成本較高等缺點(diǎn)。毛細(xì)管電泳電化學(xué)檢測法通常只需要測定電流，該法操 作簡單，并且對電活性物質(zhì)具有高靈敏度和高選擇性，因此也常用來檢測黃酮類化合物。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種黃酮類化合物傳感器及其制備方法。本發(fā)明的另一個目 的是提供該種黃酮類化合物傳感器在毛細(xì)管電泳安培檢測中的應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0008] -種黃酮類化合物傳感器的制備方法，包括步驟如下：
[0009] (1)將碳纖維微盤電極橫截面打磨平滑、超聲清洗、晾干、浸入到氯金酸溶液電沉 積，電沉積電位在-0. 1?-0. 7V，電沉積時間為5-60S，晾干，即得金納米碳纖維微盤電極；
[0010] (2)將金納米碳纖維微盤電極，浸入到氧化石墨烯和多壁碳納米管的混合溶液中 5s?60s，瞭干，即得浸漬后的微盤電極；
[0011] (3)將浸漬后的微盤電極上所沾的氧化石墨烯電還原，還原電位在-0. 2?-I. 2V， 電還原時間30?500s，即得黃酮類化合物傳感器；
[0012] 所述的氧化石墨烯和多壁碳納米管的質(zhì)量比為：0. 5-1:1-5。
[0013] 步驟（1)中，所述的超聲清洗為分別在二次水、無水乙醇、二次水中各超聲 3_5min〇
[0014] 上述方法制得的黃酮類化合物傳感器（如圖1)
[0015] 本發(fā)明制得黃酮類化合物傳感器在毛細(xì)管電泳電化學(xué)檢測黃酮類化合物中的應(yīng) 用以及作為毛細(xì)管分析儀檢測器的應(yīng)用。
[0016] 毛細(xì)管電泳電化學(xué)檢測可用于植物和藥物中黃酮類化合物黃芪苷、蘆丁和槲皮素 的定性、定量測定，由遷移時間和出峰的峰面積可以對植物中黃酮類化合物，如黃芪苷、蘆 丁和槲皮素進(jìn)行定性和定量。毛細(xì)管在每次使用前都分別用〇. 2mol/L的NaOH溶液、二次 水、10-50mmol/L的硼砂緩沖液各清洗5min。將高壓電源的正極與毛細(xì)管的進(jìn)樣端一起插 入盛有10-50mmol/L的硼砂緩沖液的進(jìn)樣池中，毛細(xì)管的出口端固定在檢測池上，工作電 極固定在三維操作儀上，調(diào)節(jié)三維操作儀，在顯微鏡下使工作電極與分離毛細(xì)管的出口端 對齊，進(jìn)樣池與高壓電源的負(fù)極相連，高壓電源與充滿緩沖液的毛細(xì)管形成回路，構(gòu)成毛細(xì) 管區(qū)帶電泳的分離系統(tǒng)。打開CHI810C電化學(xué)分析儀，連接參比電極和對電極，蓋上屏蔽 箱，調(diào)節(jié)高壓電源至18kV，待基線平穩(wěn)后，調(diào)節(jié)高壓電源至5kV，進(jìn)樣所需濃度黃酮類化合 物樣品10s，然后將高壓電源調(diào)回至18kV，運(yùn)行實(shí)驗(yàn)并記錄電泳圖。
[0017] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示本發(fā)明傳感器電極對于常見的黃酮類化合物黃芪苷、蘆丁和槲 皮素分別在 5. OXKT7 ?3. 7Xl(T4mol/L、5· OXKT7 ?3. 2Xl(T4mol/L 和 I. OXKT6 ? 3. 0Xl(T4mol/L內(nèi)線性關(guān)系良好，其線性相關(guān)系數(shù)分別為0. 9993、0. 999U0. 9989。在最佳 條件下，該電極對于黃芪苷、蘆丁和槲皮素的檢測限分別為5.0XKT7m〇l/L、5.0Xl(T 7m〇l/ L和LOX l(T6m〇l/L，與現(xiàn)有技術(shù)比較檢測限較低，由此可見該電極的檢測限低、靈敏度高， 將該電極作為毛細(xì)管電泳的檢測器，實(shí)現(xiàn)了植物和藥物中黃酮類化合物的定性、定量檢測。
[0018] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果：
[0019] 1.本發(fā)明制得的傳感器表面有很多褶皺，這種結(jié)構(gòu)增大了該修飾電極的比表面 積，從而使催化活性點(diǎn)大量增加，促進(jìn)了電子的轉(zhuǎn)移速率，提高了電活性物質(zhì)尤其是黃酮類 化合物如黃芪苷、蘆丁和槲皮素響應(yīng)的靈敏度（如圖2)。
[0020] 2.本發(fā)明傳感器電極的線性范圍寬，靈敏度高，響應(yīng)速度快。由于黃酮類化合物具 有相似的結(jié)構(gòu)，所以黃酮類化合物的性質(zhì)具有一定的相似性。因此該傳感器可用于毛細(xì)管 電泳電化學(xué)法檢測植物和藥物中的一種或幾種可分離的黃酮類化合物。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明傳感器電極的掃描電子顯微鏡圖。
[0022] 圖2為本發(fā)明中黃芪苷、蘆丁和槲皮素在毛細(xì)管電泳安培檢測中所得的電泳譜 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明。
[0024] 實(shí)施例1黃酮類化合物傳感器的制備
[0025] 在進(jìn)行化學(xué)修飾之前，碳纖維電極的表面必須處理干凈，具體方法是，將其在金相 砂紙上仔細(xì)打磨，使電極表面平整，然后依次在二次水、乙醇、二次水中各超聲5min，在室溫 下晾干。將碳纖維微盤電極打磨的橫截面，浸入到氯金酸溶液中，電沉積電位在-〇. 2V，電沉 積時間為l〇s，取出晾干。氧化石墨烯多壁碳納米管混合溶液每次試驗(yàn)前，先置于超聲清洗 儀中超聲分散30min。為制取金納米-氧化石墨烯多壁碳納米管修飾碳纖維電極，我們將碳 纖維電極的橫截面浸于氧化石墨烯碳納米管混合溶液中l(wèi)〇s，要避免碳纖維電極浸入氧化 石墨烯多壁碳納米管混合溶液中太深，以免使電極活性表面擴(kuò)大。取出電極，室溫下晾干。 然后將晾干的金-氧化石墨烯多壁碳納米管修飾電極放入含有pH 4. 0的0. lmol/L的磷酸 鹽緩沖溶液中，在-〇. 9V電壓下電沉積250s。取出后，用二次水沖洗干凈，自然晾干，即制得 了黃酮類化合物傳感器。
[0026] 實(shí)施例2黃酮類化合物傳感器的制備
[0027] 在進(jìn)行化學(xué)修飾之前，碳纖維電極的表面必須處理干凈，具體方法是，將其在金相 砂紙上仔細(xì)打磨，使電極表面平整，然后依次在二次水、乙醇、二次水中各超聲5min，在室溫 下晾干。將碳纖維微盤電極打磨的橫截面，浸入到氯金酸溶液中，電沉積電位在-〇. 2V，電沉 積時間為20s，取出晾干。氧化石墨烯多壁碳納米管混合溶液每次試驗(yàn)前，先置于超聲清洗 儀中超聲分散30min。為制取金納米-氧化石墨烯多壁碳納米管修飾碳纖維電極，我們將碳 纖維電極的橫截面浸于氧化石墨烯碳納米管混合溶液中l(wèi)〇s，要避免碳纖維電極浸入氧化 石墨烯多壁碳納米管混合溶液中太深，以免使電極活性表面擴(kuò)大。取出電極，室溫下晾干。 然后將晾干的金-氧化石墨烯多壁碳納米管修飾電極放入含有pH 4. 0的0. lmol/L的磷酸 鹽緩沖溶液中，在-I. OV電壓下電沉積200s。取出后，用二次水沖洗干凈，自然晾干，即制得 了黃酮類化合物傳感器。
[0028] 實(shí)施例3黃酮類化合物傳感器的制備
[0029] 在進(jìn)行化學(xué)修飾之前，碳纖維電極的表面必須處理干凈，具體方法是，將其在金相 砂紙上仔細(xì)打磨，使電極表面平整，然后依次在二次水、乙醇、二次水中各超聲5min，在室溫 下晾干。將碳纖維微盤電極打磨的橫截面，浸入到氯金酸溶液中，電沉積電位在-〇. 5V，電沉 積時間為30s，取出晾干。氧化石墨烯多壁碳納米管混合溶液每次試驗(yàn)前，先置于超聲清洗 儀中超聲分散30min。為制取金納米-氧化石墨烯多壁碳納米管修飾碳纖維電極，我們將碳 纖維電極的橫截面浸于氧化石墨烯碳納米管混合溶液中30s，要避免碳纖維電極浸入氧化 石墨烯多壁碳納米管混合溶液中太深，以免使電極活性表面擴(kuò)大。取出電極，室溫下晾干。 然后將晾干的金-氧化石墨烯多壁碳納米管修飾電極放入含有pH 4. 0的0. lmol/L的磷酸 鹽緩沖溶液中，在-〇. 8V電壓下電還原300s。取出后，用二次水沖洗干凈，自然晾干，即制得 了黃酮類化合物傳感器。
[0030] 上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種黃酮類化合物傳感器的制備方法，其特征是，包括步驟如下： (1) 將碳纖維微盤電極橫截面打磨平滑、超聲清洗、晾干、浸入到氯金酸溶液電沉積，電 沉積電位在-〇. 2?-0. 7V，電沉積時間為10-30S，晾干，即得金納米碳纖維微盤電極； (2) 將金納米碳纖維微盤電極，浸入到氧化石墨烯和多壁碳納米管的混合溶液中5? 15s，晾干，即得浸漬后的微盤電極； (3) 將浸漬后的微盤電極上所沾的氧化石墨烯電還原，還原電位在-0. 7?-I. 2V，電還 原時間150?370s，即得黃酮類化合物傳感器； 所述的氧化石墨烯和多壁碳納米管的質(zhì)量比為：〇. 5-1:1-5。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種黃酮類化合物傳感器的制備方法，其特征是，步驟（1) 中，所述的超聲清洗為分別在二次水、無水乙醇、二次水中各超聲3-5min。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種黃酮類化合物傳感器的制備方法，其特征是，步驟（3) 中，所述的電還原電位為-〇. 9V，電還原時間為250s。
4. 權(quán)利要求1-3任一所述的方法制得的黃酮類化合物傳感器。
5. 權(quán)利要求4所述的黃酮類化合物傳感器在毛細(xì)管電泳電化學(xué)檢測黃酮類化合物中 的應(yīng)用。
6. 權(quán)利要求4所述的黃酮類化合物傳感器在制備毛細(xì)管分析儀檢測器的應(yīng)用。
【文檔編號】G01N27/447GK104316588SQ201410636546
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】王曉蕾, 劉冬菊, 趙滿, 叢欣欣 申請人:山東師范大學(xué)