基于石墨烯金粒子的肾上腺素分子印迹电化学传感器研究

背景介绍肾上腺素（EP）是一种由神经系统或肾上腺髓质分泌的儿茶氨酚类神经递质，具有加速人体心跳与血液流动，加快代谢转换的作用。国内外检测EP的方法有高效液相色谱法、毛细管电泳法、荧光法和电化学法。其中，电化学法由于具有操作简单、成本低廉、灵敏度高等优点而受到了广泛关注。然而，肾上腺素的检测环境中包含大量的干扰物质，传统的电化学方法缺少特异性，检测效果较差。因此，建立具有准确度高、灵敏度高、选择性好的肾上腺素电化学传感检测方法具有重要意义。分子印迹技术是通过制备具有特定空间结构空穴的分子印迹聚合物，使其对模板分子具有专一性识别的技术。金纳米粒子具有良好的电化学性能，石墨烯（GS）可用于负载活性物质，两者协同作用可以促进电子快速转移，进而极大提高传感器的灵敏度。通过电聚合法可以在纳米材料表面制备分子印迹聚合物膜，使印迹孔穴位于聚合物膜表面，便于模板分子的吸附与解离，因此具有更好的检测选择性和灵敏度。文章亮点1）制备了石墨烯和金纳米粒子的复合物（GS-AuNP），将该复合物和壳聚糖（CS）依次修饰到玻碳电极（GCE）表面，制得CS/GS-AuNP/GCE。以3-氨基苯硼酸盐酸盐为单体，肾上腺素（EP）分子为模板，采用循环伏安法在该修饰电极表面进行电聚合，制备了MIP膜，洗脱掉模板分子EP后得到MIP/CS/GS-AuNP/GCE，用于肾上腺素的检测。2）DPV峰电流分别在1.0×10-7～1.0×10-5

mol/L及1.0×10-5～1.0×10-4

mol/LEP的浓度范围内随EP浓度的增大而呈线性增大，检出限为5×10-8

mol/L。制备的MIP/CS/GS-AuNP/GCE传感器成功应用于实际样品中的肾上腺素含量检测，回收率在99.9%～104.7%之间。内容简介1

实验部分1.1

主要仪器与试剂1.2

石墨烯-金纳米粒子复合物的制备1.3

MIP电化学传感器的制备1.4

测定方法取10mL含有不同浓度肾上腺素的0.1mol/L、pH7.4的磷酸盐缓冲溶液（PBS）置于电解池中，向溶液通入高纯氮气5min，以便除去溶解氧，为了防止空气中的氧气重新溶入溶液，在电化学测定测定过程实行氮气氛保护。2

结果与讨论2.1

CS/GS-AuNP修饰电极的表征图1a为石墨烯-金纳米粒子复合物修饰玻碳电极（GS-AuNP/GCE）的扫描电镜图。从图1a可以看出，AuNP形状单一且呈球形，直径在70～170nm，均匀生长在石墨烯纳米片表面。图1b为CS/GS-AuNP的扫描电镜图。滴涂在电极表面的壳聚糖形成了一层无色的膜，提高了GS-AuNP修饰材料在电极表面的稳定性。2.2

EP和APBA的相互作用本文采用紫外吸收光谱法研究了EP和APBA之间的相互作用。图2为0.1mmol/LEP溶液（曲线1）、0.1mmol/LAPBA溶液（曲线2）、含0.1mmol/LEP和0.1mmol/LAPBA的混合溶液（曲线3）的紫外吸收光谱，以及该混合溶液的模拟紫外吸收光谱（曲线4）。由图2可知，EP和APBA均在250～325nm区域产生强吸收带，该紫外吸收带是由芳环结构的π-π*跃迁引起的特征吸收谱带。2.3

分子印迹膜的表征图3a为3-氨基苯硼酸的电聚合循环伏安曲线。在电聚合制备聚氨基苯硼酸的过程中，0.7V附近有明显的氧化峰，该氧化峰对应被吸附的APBA单体氧化为自由基阳离子，自由基阳离子发生偶合反应，在CS/GS-AuNP/GCE电极表面生成了聚合物薄膜。2.4

修饰电极的电化学特性用循环伏安法（CV）和差分脉冲伏安法（DPV）表征了不同修饰电极。图4a为不同修饰电极在含有5.0×10-5

mol/L肾上腺素的PBS溶液中循环伏安图，扫描电位范围为-0.4～0.8V，可以观察到在0.2V和-0.3V处分别有明显的氧化峰和还原峰。2.5

实验条件优化研究了复合材料中石墨烯/氯金酸的质量比例及电聚合溶液中3-氨基苯硼酸/肾上腺素浓度比例、电聚合扫描圈数、富集时间对修饰电极检测性能的影响。2.6

线性工作曲线在最佳实验条件下制备了MIP/CS/GS-AuNP/GCE传感器，采用差分脉冲伏安法对不同浓度的肾上腺素溶液进行检测。图7为该传感器在不同浓度的肾上腺素溶液中富集10min后，记录到的DPV曲线，小插图为DPV峰电流ip与EP浓度之间的标准曲线。2.7

传感器的重现性、稳定性及干扰实验取5支用相同方法制备的印迹电化学传感器，在0.1mol/LPBS（pH7.4）中采用DPV检测8.0×10-5mol/LEP，计算得到的相对标准偏差（RSD）为4.2%，表明该传感器具有良好的重现性。2.8

实际样品检测采用本文制备的MIP/CS/GS-AuNP/GCE传感器对市售的盐酸肾上腺素注射液（兽用）和正常人血清样品进行检测。3

结论本工作选取了具有良好导电性的GS-AuNP复合材料作为基底材料，以APBA作为功能单体，基于APBA与EP之间可以形成苯硼酸酯结构的原理，采用电聚合法在修饰电极表面制备