专利名称：胶束识别的人体血清中多巴胺的电化学传感器及测定方法
技术领域：
本发明涉及一种人体血清多巴胺测定方法及装置，特别涉及一种胶束识别的人体血清中多巴胺的生物电化学传感器以及利用其测定人体血清中多巴胺的方法，属于电化学分析检测技术领域。
背景技术：
多巴胺是重要的神经传递物质，人体中多巴胺失调将会导致帕金森氏综合症以及 精神分裂症等疾病。研究表明，多巴胺还具有增强心肌收缩力、扩张内脏血管的作用。它还能应用于治疗支气管哮喘、高血压、心脏病等疾病。多巴胺与其它药物联合还可治疗肝硬化难治性腹水。因此，建立简单、快速、灵敏的测定多巴胺的方法具有十分重要的意义。但是，多巴胺常常与抗坏血酸同时共存，并且抗坏血酸在人体中的浓度是多巴胺的100-1000倍。这就给多巴胺的测定产生了困难和干扰。此外，多巴胺在人体血清中的浓度较低(1乂10_6!1101/1数量级)这就需要开发高灵敏度、高选择性的分析测定方法。目前已报道的测定多巴胺的测定方法主要有酶促反应动力学分析法、高效液相色谱法、毛细管电泳法、荧光光度法和紫外-可见分光光度法等。在电化学分析方面，目前报道的有基于￠-环糊精-碳纳米管-壳聚糖自组装膜修饰电极(《分析试验室》，2009年,28 (9) :5-8)、石墨烯碳糊电极(《陕西科技大学学报》，2010年，28 (5) 37-40)和碳纳米管电极(《分析试验室》，2010,29(11) 87-90)等。目前虽然有几个专利也公布了多巴胺的电化学测定方法，如CN101576530A公开了一种利用石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰电极测定多巴胺的方法，CN102313768A公开了一种钼/钴酞菁/多壁碳管修饰玻璃碳电极测定多巴胺的方法。但是这些方法事实上均不涉及人体血清样品中多巴胺的测定，其之所以不能测定实际人体血清中多巴胺的含量的主要原因是灵敏度和选择性不够高。

发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足提供一种胶束识别的人体血清中多巴胺的电化学传感器及其测定方法，它能实现在含有抗坏血酸的环境中对多巴胺的直接测定，且操作简单易行。为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案一种胶束识别的人体血清中多巴胺的电化学传感器，包括灌装于一绝缘容器开口部的导电材料，所述导电材料与金属导线连接，所述导电材料包括均匀混合的石墨烯和石蜡油，石墨烯和石蜡油的质量比为I : 2. 5-3. 3。优选的，所述绝缘容器采用聚四氟乙烯管。作为最为优选的方案，所述导电材料中石墨烯和石蜡油的质量比为I : 3。一种胶束识别的人体血清中多巴胺的测定方法(I)取如权利要求I所述电化学传感器与钼电极、甘汞电极或Ag/AgCl电极组装成三电极体系，并将电化学传感器置于含0. 2mmol/L十六烷基三甲基溴化铵的人体血清样品中，静置IOmin以上，而后在-0. 2V 0. 8V的测试电位范围内用微分脉冲伏安法进行测定，并记录测定结果；(2)向前述人体血 清样品中逐次加入多巴胺，使该血清样品中的多巴胺浓度在6.0X10_7mOl/L-5.0X10_5mOl/L的范围内逐渐增加，且每次加入多巴胺后，即按照步骤(I)的操作进行测定，并记录测定结果，再绘制出该血清样品中多巴胺的标准加入法线性关系曲线，进而根据步骤(I)的测定结果，获知原始人体血清样品中所含多巴胺的浓度。作为一种优选方案，所述电化学传感器优选被置于血清样品中10 20min之后再进行测试。


图I是本发明中电化学传感器在测试时胶束的形成及对多巴胺的分子识别的原理图，其中，I代表十六烷基三甲基溴化铵，Ia代表十六烷基三甲基溴化铵头部基团(三甲基铵基团)、Ib代表十六烷基三甲基溴化铵尾部基团(烷基)、II代表空隙、III代表多巴胺；图2是本发明中电化学传感器在12 ii M多巴胺与I. 2mM抗坏血酸pH = 6. 5的混合溶液中的微分伏安曲线，其中曲线I :不含十六烷基三甲基溴化铵；曲线2 :含0. 2mM的十六
烧基二甲基漠化按；图3是本发明中电化学传感器的结构示意图，其中，I-金属导线，2-聚四氟乙烯，3-导电单元；图4是本发明中实施例I中第一号血清样品中多巴胺的微分脉冲伏安法测定曲线图；图5是本发明中实施例I中第一号血清样品的标准加入法线性关系曲线图；图6是本发明中实施例2中第二号血清样品中多巴胺的微分脉冲伏安法测定曲线图；图7是本发明中实施例2中第二号血清样品的标准加入法线性关系曲线图；图8是本发明中实施例3中第三号血清样品中多巴胺的微分脉冲伏安法测定曲线图；图9是本发明中实施例3中第三号血清样品的标准加入法线性关系曲线图。
具体实施例方式如前论述，现有的各种多巴胺测定方法及设备均存在诸多不足，为此，本案发明人提出了一种基于石墨烯-表面活性剂的生物电化学传感器，并发展出以该传感器进行多巴胺测定的方法，具体说明如下。本发明电化学传感器的构建过程为以石墨粉为原料，采用Hummers氧化还原法(当然，亦可采用其它本领域人员习见的方法)制备石墨烯，优选按照石墨烯石蜡油=I 3的质量比进行混合，搅拌均匀，即得对多巴胺具有电信号放大功能的导电材料，再将上述导电材料灌注于绝缘容器的开口部(如，直径为3mm的聚四氟乙烯管中)，以贵金属丝或铜丝作为导线，封装后即得对多巴胺具有高度电子传导能力的电化学传感器(参见图3)。而与该传感器配合的测定方法的原理是基于石墨烯的优异的导电特性，并以此作为电化学传感器的导电单元，因此增加了电化学传感器的灵敏度。同时以十六烷基三甲基溴化铵为区分试剂，使其在电化学传感器表面组装成胶束。根据相似相溶原理，胶束可以识别多巴胺，其识别过程如图I所示。这种识别增加了多巴胺在电极表面的浓度，因此它既可提高分析检测的灵敏度，也可提高分析检测的选择性。胶束的形成对多巴胺和抗坏血酸有显著的区分作用。将上述系统组装成三电极体系，以钼片为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极，用 微分脉冲伏安法在-0. 2至+0. 8伏的电位范围内进行扫描，其峰电流的大小与多巴胺浓度成正比。多巴胺的浓度越大，则扫描的峰电流越大；反之，峰电流越大，则多巴胺的浓度也越大。据此，可以测定多巴胺在溶液中的含量。结果表明，峰电流的大小与多巴胺浓度在
6.0Xl(T7mol/L-5. 0Xl(T5mol/L的范围内呈良好的线性关系，检出限可达到I. 0Xl(T7mol/L0参见图2，本案发明人将制备的电化学传感器置于pH值6. 5-7. 0含多巴胺的待测溶液中静置10-20min以便在电极表面形成胶束并识别多巴胺。此处所述的多巴胺溶液是指含0. 2mol/L的十六烷基三甲基溴化铵、0. lmol/L的pH值6. 5-7. 0磷酸一氢钠-磷酸二氢钠缓冲体系、以及不同浓度的抗坏血酸和多巴胺的混合溶液。另外，藉由本发明的传感器及测定方法，在抗坏血酸浓度均为1.6mmol/L，多巴胺浓度均为2. OX 10_6mol/L，十六烷基三甲基溴化铵浓度均为0. 2mmol/L的4个溶液中进行回收实验，其平均回收率可达91. 25%。以下结合若干较佳实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。实施例I :电化学传感器的制备I、采用Hummers氧化还原法制备石墨烯。2、称取60mg的石墨，加入180mg的石蜡油，搅拌均匀。3、将上述混有石蜡油的石墨烯混合物灌注于直径为3mm的聚四氟乙烯管中，插入铜丝，封装干燥12小时后即得对多巴胺具有信号放大功能的电化学传感器。实施例2 :第一号人体血清中多巴胺的测定I、取第一号人体血清I. OmL，加入等体积的缓冲溶液并使十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0. 2mmol/L02、将石墨烯电化学传感器置于上述血清溶液中，待10分钟后用微分脉冲伏安法进行测定，测试电位范围是-0. 2伏至0. 8伏。3、采用标准加入法在上述血清溶液中依次加入多巴胺，使加入的多巴胺浓度分别为 I. 25Xl(T6mol/L、5. 00 X l(T6mol/L、7. 50 X 10_6mol/L、10. 00 X l(T6mol/L。分别静置 IOmin后进行微分脉冲伏安测定，得如图4所示的伏安曲线。4、将法拉第电流与浓度作图如图5所示，得第一号人体血清样品的标准加入曲线。该曲线的线性回归方程为I = 0.32593+0. 29206C(iiM)，线性相关系数R = 0.99844，相对标准偏差RSD = 0. 07897，在浓度轴上的截住为-I. 12，所产生的血清样品中多巴胺的浓度为 2. 24Xl(T6mol/L。实施例3 :第二号人体血清中多巴胺的测定
I、取第二号人体血清I. OmL，加入等体积的缓冲溶液并使十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0. 2mmol/L02、将石墨烯电化学传感器置于上述溶液中，待10分钟后用微分脉冲伏安法进行测定，测试电位范围是-0. 2伏至0. 8伏。3、采用标准加入法在上述血清溶液中依次加入多巴胺，使加入的多巴胺浓度分别为 2. 00Xl(T6mol/L、5. 00 X l(T6mo l/L、7. 50 X 10_6mol/L、10. 00 X l(T6mol/L。分别静置 IOmin后进行微分脉冲伏安测定，得如图6所示的伏安曲线。4、将法拉第电流与浓度作图如图7所示，得第二号人体血清样品的标准加入曲线。该曲线的线性回归方程为I = 0. 36359+0. 311IC (ii M)，线性相关系数R = O. 99282，相对标准偏差RSD = 0. 1748，在浓度轴上的截住为-I. 18，所产生的血清样品中多巴胺的浓度为 2. 36Xl(T6mol/L。实施例4 :第三号人体血清中多巴胺的测定I、取第三号人体血清I. OmL，加入等体积的缓冲溶液并使十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0. 2mmol/L02、将石墨烯电化学传感器置于上述溶液中，待10分钟后用微分脉冲伏安法进行测定，测试电位范围是-0. 2伏至0. 8伏。3、采用标准加入法在上述血清溶液中依次加入多巴胺，使加入的多巴胺浓度分别为 2. 50 X l(T6mol/L、7. 50 X l(T6mol/L、10. 00 X l(T6mol/L、12. 50 X l(T6mol/L。分别静置IOmin后进行微分脉冲伏安测定，得如图8所示的伏安曲线。4、将法拉第电流与浓度作图如图9所示，得第三号人体血清样品的标准加入曲线。该曲线的线性回归方程为I = 0. 2983+0. 34315C(iiM)，线性相关系数R = 0. 99785，相对标准偏差RSD = 0. 1349，在浓度轴上的截住为-0. 87，所产生的血清样品中多巴胺的浓度为 I. 74Xl(T6mol/L。这些测定的结果与文献(《Talanta》，80(2010)，pl657_1664)所报道的结果非常
一致，表明这个方法是可靠的。需要指出是对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明技术方案和技术构思做出其它各种相应的改变和变形，而这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种胶束识别的人体血清中多巴胺的电化学传感器，其特征在于，它包括灌装于一绝缘容器开口部的导电材料，所述导电材料与金属导线连接，所述导电材料包括均匀混合的石墨烯和石蜡油，石墨烯和石蜡油的质量比为I : 2. 5-3. 3。
2.根据权利要求I所述的胶束识别的人体血清中多巴胺的电化学传感器，其特征在于，所述绝缘容器采用聚四氟乙烯管。
3.根据权利要求I所述的胶束识别的人体血清中多巴胺的电化学传感器，其特征在于，所述导电材料中石墨烯和石蜡油的质量比优选为I : 3。
4.一种胶束识别的人体血清中多巴胺的测定方法，其特征在于，该方法为 (1)取如权利要求I所述电化学传感器与钼电极、甘汞电极或Ag/AgCl电极组装成三电极体系，并将电化学传感器置于含O. 2mmol/L十六烷基三甲基溴化铵的人体血清样品中，静置IOmin以上，而后在-O. 2V O. 8V的测试电位范围内用微分脉冲伏安法进行测定，并记录测定结果； (2)向前述人体血清样品中逐次加入标准多巴胺，使该血清样品中的多巴胺浓度在6.0X10_7mOl/L-5.0X10_5mOl/L的范围内逐渐增加，且每次加入多巴胺后，即按照步骤(I)的操作进行测定，并记录测定结果，再绘制出该血清样品中多巴胺的标准加入法线性关系曲线，进而根据步骤(I)的测定结果，获知原始人体血清样品中所含多巴胺的浓度。
5.根据权利要求I所述的胶束识别的人体血清中多巴胺的测定方法，其特征在于，所述电化学传感器优选被置于血清样品中10 20min之后再进行测试。
全文摘要
本发明公开了一种胶束识别的人体血清中多巴胺的电化学传感器及测定方法。该传感器包括灌装于一绝缘容器开口部的导电材料，所述导电材料与金属导线连接，所述导电材料主要由石墨烯和石蜡油组成。该方法是通过将上述电化学传感器与铂电极、甘汞电极等组装成三电极体系，并将电化学传感器置于含十六烷基三甲基溴化铵的待测人体血清样品中静置后，在-0.2V～0.8V的测试电位范围内用微分脉冲伏安法进行测定，从而获知样品中的多巴胺浓度。本发明的传感器结构简单，成本低廉，能特异性识别多巴胺，灵敏度高，并不受抗坏血酸的干扰，同时，本发明操作简单易行，准确度高。
文档编号G01N27/48GK102636549SQ20121004524
公开日2012年8月15日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者刘守清, 孙为慧 申请人:苏州科技学院