专利名称：离子色谱-碳纳米管修饰电极电化学检测分析系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化学仪器分析的使用系统。特别是涉及同时检测叶酸和甲氨蝶呤的离子色谱-碳纳米管修饰电极电化学检测分析系统。
背景技术：
叶酸(Flolic acid, FA)化学名为“蝶酰谷氨酸”，属于B族水溶性维生素的一种，参与体内很多重要反应，是维持生命活动的重要物质。它广泛存在于绿色蔬菜中，是人体细胞生长和分裂所必须的物质之一，主要参与核酸合成和促进氮基酸合成蛋白质，还参与血红蛋白、胆碱、肌酸及肾上腺素等重要化合物的合成。甲氨蝶呤(Methotrexate，MTX)为叶酸同系物，主要用于治疗肿瘤、类风湿疾病。在类风湿临床治疗中，患者在服用甲氨蝶呤后24小时再服用叶酸进行解毒。因此，同时检测体液中叶酸及甲氨蝶呤对疾病的诊断、治疗及预后判断具有重要价值。叶酸和甲氨蝶呤常见的分析方法为高效液相色谱法、电化学法、毛细管电泳法等。高效液相色谱分离，通常以紫外、荧光及质谱等作为检测器进行分析，紫外灵敏度低且干扰性大，较难满足血清等生物样品中低浓度叶酸及甲氨蝶呤的检测；荧光检测通常需要通过衍生化步骤，较为繁琐；而质谱所使用仪器价格昂贵，运行成本高。甲氨蝶呤和叶酸结构相似，都具有电活性，基于各种修饰电极对甲氨蝶呤和叶酸的分别检测已有报道，但由于电化学氧化电位相近，因此单纯电分析方法无法满足两者的同时检测。碳纳米管由于具有巨大的比表面积，良好的导电性及能促进电子传递，被广泛应用于修饰电极的研究，碳纳米管修饰电极能使氧化过电位降低，电化学信号大大增强。通过离子色谱的分离与基于碳纳米管修饰电极的电化学检测的联用，可实现甲氨蝶呤与叶酸的高灵敏度同时检测。迄今为止，未见以离子色谱-碳纳米管修饰电极电化学检测法同时测定叶酸和甲氨蝶呤的报道。

发明内容
本发明正是针对现有技术的改进，提供一种离子色谱-碳纳米管修饰电极电化学高效同时检测甲氨蝶呤及叶酸的分析系统，本发明的技术方案如下
本发明是一种离子色谱-碳纳米管修饰电极电化学检测分析系统，碳纳米管通过共价修饰带正电荷，吸附在裸玻碳电极表面，形成新型碳纳米管薄膜修饰电极，以该修饰电极作为工作电极，更易吸附呈阴离子态的甲氨蝶呤及叶酸，相对裸玻碳电极，极大促进甲氨蝶呤和叶酸的电催化氧化。本发明所述的系统可应用到电化学检测器中与离子色谱联用可实现甲氨蝶呤和叶酸的快速分离及检测，适合复杂基体生物类样品中低浓度甲氨蝶呤及叶酸的同时检测。碳纳米管进行共价修饰后带正电荷，通过静电作用牢固地吸附在带负电荷的裸玻碳电极表面，形成一层牢固的碳纳米管薄膜，以功能化碳纳米管修饰的玻碳电极作为工作电极，通过循环伏安法(Cyclic voltammetry, CV)在各pH磷酸缓冲溶液中对甲氨蝶呤以及叶酸进行测定优化并选择电位，将该修饰电极应用到离子色谱的电化学检测器中与离子色谱联用，实现了甲氨蝶呤及叶酸的快速高效同时检测，并成功应用于血液及尿液样品的检测。本发明具有如下优点和效果
I.本发明利用碳纳米管具有粒径小，比表面积大，易修饰，导电性良好，能促进电子的传递，碳纳米管修饰电极能使反应过电位大大降低，电化学信号增强等优点，将碳纳米管共价修饰后带正电荷，与带负电荷的玻碳电极表面静电作用，制得更稳定的碳纳米管薄膜修饰电极，与裸玻碳电极相比，该碳纳米管修饰电极活性大大增加，由于碳纳米管带正电，因此更容易吸附呈阴离子形态的甲氨蝶呤和叶酸，促进甲氨蝶呤及叶酸的电催化氧化，极大地提高了灵敏度。2.本发明将该修饰电极应用到离子色谱的电化学检测器中与离子色谱联用，实现 了甲氨蝶呤与叶酸的快速分离检测，既解决了单纯电分析无法分离的问题，又克服了其他检测方法灵敏度低，干扰性强及操作繁琐等缺点，适合复杂基体生物样品中低浓度甲氨蝶呤及叶酸的检测。


图I为裸玻碳电极和碳纳米管修饰电极作为工作电极在pH=5缓冲溶液中对甲氨蝶呤催化氧化的循环伏安对比 图2为裸玻碳电极和碳纳米管修饰电极作为工作电极在pH=5缓冲溶液中对叶酸催化氧化的循环伏安对比 图3为采用离子色谱-电化学检测分析系统，分别以裸玻碳电极和碳纳米管修饰电极作为工作电极的标准样品(叶酸、甲氨蝶呤)对比色谱 图4为离子色谱-碳纳米管修饰电极电化学检测分析系统的实际及加标样品(血液)色谱 图5为离子色谱-碳纳米管修饰电极电化学检测分析系统的实际及加标样品(尿液)色谱图。
图I中标记为
I-裸玻碳电极；2_碳纳米管修饰电极；3_甲氨蝶呤(10 mg L-1)
图2中标记为
I-裸玻碳电极；2_碳纳米管修饰电极；3_叶酸(10 mg L—1)
图3中标记为
I-裸玻碳电极;2-碳纳米管修饰电极；3-甲氨蝶呤(2 mg L—1) ；4-叶酸(2 mg L—1) 图4中标记为
I-空白血液样品；2_加标血液样品；3-甲氨蝶呤(加标0.5 mg I1M-叶酸(加标0.5mg L-1)
图5中标记为
I-空白尿液样品；2_加标尿液样品；3-甲氨蝶呤(加标0.5 mg I1M-叶酸(加标0.5mg L-1)
具体实施方案下面结合说明书附图对本发明作进一步具体的说明
裸玻碳电极依次用0.3 V- m,0. 05 y m的a-Al2O3抛光，并先后在无水乙醇和去离子水中超声清洗5 min, Ag/AgCl (饱和KCl溶液)为参比电极，钼丝电极为对电极。首先将MWNTs在浓HNO3溶液中加热回流8小时，然后将所得黑色悬浮液过滤，并用去离子水充分洗涤，最后在红外灯下干燥得羧基化碳纳米管。准确称取50 mg羧基化碳纳米管，加入到5. 00mL氯化亚砜，氮气保护在45°C下加热回流24 h,用四氢呋喃洗涤并真空干燥，得到酰氯化的碳纳米管。40 mg酰氯化碳纳米管与3 ml乙二胺混合在60°C加热回流24 h，用甲醇洗涤残余的乙二胺，干燥后得到胺基化的碳纳米管，最后胺基化碳纳米管与碘甲烷反应，得到带正电荷的季铵化碳纳米管。取10 mg季铵化碳纳米管到10 ml去离子水中超声波振荡20 min，使其分散成黑色溶液，取5 u L该溶液滴注到玻碳电极上自然展开铺平，在红外灯下干燥，即得到修饰好的碳纳米管修饰的玻碳电极。图I为采用循环伏安法，分别用裸玻碳电极和所制得的碳纳米管修饰电极作为工作电极，Ag/AgCl (饱和KCl溶液)为参比电极，钼丝电极为对电极，在pH=5. 0的磷酸缓冲溶液中对甲氨蝶呤的电催化氧化循环伏安对比图(其中甲氨蝶呤浓度为10 mg L-1),由对比图可看出，碳纳米管修饰电极对抗坏血酸有极好的电催化氧化效果。图2为采用循环伏安法，分别用裸玻碳电极和所制得的碳纳米管修饰电极作为工作电极，Ag/AgCl (饱和KCl溶液)为参比电极，钼丝电极为对电极，在pH=5. 0的磷酸缓冲溶液中对叶酸的电催化氧化循环伏安对比图(其中叶酸浓度为10 mg I71)，由对比图可看出，碳纳米管修饰电极对叶酸有极好的电催化氧化效果，且相同条件下甲氨蝶呤与叶酸的的氧化电位相近。以美国戴安公司(Dionex)的离子色谱仪Dionex ICS-1500, IonpacAGll (50mmX 4mm)保护柱，Ionpac ASll (50mmX 4mm)分离柱，以pH=5. 0憐酸缓冲溶液加15%乙腈(v/v)为流动相，流动相流速为I. 0 mL/min，进样量为25 ML。ED40电化学检测器直流安培检测，以碳纳米管修饰电极或裸玻碳电极(对比)为工作电极，Ag/AgCl (饱和KCl溶液)为参比电极，钼丝电极为对电极，检测电位为0.9 V。在该实验条件下，用本发明的离子色谱-碳纳米管修饰电极电化学检测分析系统，可以对叶酸、甲氨蝶呤快速分离检测。图3为采用该系统分别以裸玻碳电极和碳纳米管修饰电极作为工作电极对甲氨蝶呤及叶酸标准样品(2 mg .171)的对比色谱图，图4和图5分别为血液和尿液的加标样品色谱图。该方法甲氨蝶呤和叶酸的检测限分别为I. 109 u g U\2. 805 iig*!/1。
权利要求
1.一种离子色谱-碳纳米管修饰电极电化学检测分析系统，其特征在于，碳纳米管通过共价修饰带正电荷，吸附在裸玻碳电极表面，形成新型碳纳米管薄膜修饰电极，以该修饰电极作为工作电极，更易吸附呈阴离子态的甲氨蝶呤及叶酸，相对裸玻碳电极，极大促进甲氨蝶呤和叶酸的电催化氧化。
2.根据权利要求I所述的离子色谱-碳纳米管修饰电极电化学检测分析系统，其特征在于该系统可应用到电化学检测器中与离子色谱联用可实现甲氨蝶呤和叶酸的快速分离及检测，适合复杂基体生物类样品中低浓度甲氨蝶呤及叶酸的同时检测。
全文摘要
本发明涉及一种化学仪器分析的使用系统，特别是涉及同时检测叶酸和甲氨蝶呤的离子色谱-碳纳米管修饰电极电化学检测分析系统，是一种离子色谱-碳纳米管修饰电极电化学检测分析系统，碳纳米管通过共价修饰带正电荷，吸附在裸玻碳电极表面，形成新型碳纳米管薄膜修饰电极，以该修饰电极作为工作电极，更易吸附呈阴离子态的甲氨蝶呤及叶酸，相对裸玻碳电极，极大促进甲氨蝶呤和叶酸的电催化氧化。本发明将该修饰电极应用到离子色谱的电化学检测器中与离子色谱联用，实现了甲氨蝶呤与叶酸的快速分离检测，既解决了单纯电分析无法分离的问题，又克服了其他检测方法灵敏度低，干扰性强及操作繁琐等缺点，适合复杂基体生物样品中低浓度甲氨蝶呤及叶酸的检测。
文档编号G01N30/02GK102735769SQ20121020501
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者习玲玲, 朱作艺 申请人:浙江大学