基于硼氮化合物的电化学发光检测多巴胺的方法与流程

本发明涉及一种电化学发光检测领域。具体涉及一种基于硼氮化合物的电化学发光检测多巴胺的方法。

背景技术：

在发光领域中，有机材料的研究日益受到人们的重视。有机化合物具有种类繁多、可调性好、色彩丰富、色纯度高以及分子设计相对灵活等优点，所以在发光材料中具有很好的应用前景。现如今硼氮杂化学逐渐成为有机半导体发光材料学中的重要分支，在共轭分子骨架中引入硫，氮和氧可以赋予共轭分子不同的光电性质，尤其是用碳氮双键来替代碳碳双键会产生苯的不同类似物。硼氮掺杂的芳香化合物在合成方面和物理化学性质方面有了很好的发展，但是在发光材料方面的应用还是处于崭新的阶段。

电致化学发光(electrochemiluminescence,，简称ecl)是三种典型的冷发光之一，是化学发光方法与电化学方法相互结合的产物，它不仅保留了化学发光方法所具有的优点，如线性范围宽、灵敏度高、观察方便和仪器简单等，同时又具有许多化学发光方法无法比拟的优势，如试剂稳定、重现性好、控制容易和一些试剂可以重复使用等等。利用其优点和特性制作成传感器并且将其应用到检测方面有着广阔的前景。

多巴胺(dopamine,da)，化学名4-(2-乙胺基)苯-1，2-二酚，化学式为c8h11o2n，外观为白色或类白色有光泽的结晶体，易溶于水。多巴胺是一种存在于神经组织和体液中的儿茶酚胺类神经递质，是脑功能的物质基础。它在人脑中特定区域的含量分布影响着垂体内分泌机能的协调，而且直接与神经活动有关。脑内多巴胺神经功能失调是精神分裂症和帕金森氏症的重要原因。此外，多巴胺还具有兴奋心脏、增加肾血流量的功能，用于治疗缺血性、心源性及感染性休克。因此，开展多巴胺分析方法的研究在神经生理机能、疾病诊断及相关药物的质量控制等方面有着重要意义。

现有技术中还没有将硼氮化合物应用到多巴胺的含量检测方面的先例。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于硼氮化合物的电化学发光检测多巴胺的方法，旨在提供一种检测限更低、线性范围更宽、灵敏度更高的多巴胺检测方法，利用电化学发光的优点与特性制作传感器，实现多巴胺含量的精准检测。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于硼氮化合物的电化学发光检测多巴胺的方法，按照下述步骤进行：将含有多巴胺的待测样品均匀的混合在磷酸盐(pbs)缓冲液中；将硼氮复合物粉末均匀铺设并固定在碳纸一侧，在碳纸反面一侧均匀铺设聚苯胺，晾干后作为工作电极，利用三电极体系进行电化学发光强度检测，将测量的电化学发光强度与线性回归方程进行对照，即可获知溶液中的多巴胺浓度，进而得到待测样品中多巴胺的含量；

其中，电化学发光强度和多巴胺浓度对数值(log)进行线性归化，得到相应的线性回归方程y(a.u.)＝100.21x+6.74(r²＝0.99)，y为待测样品对应的电化学发光强度，x为多巴胺浓度对数值(log)，多巴胺浓度范围为5.226×10^-4mol/l-0.4mol/l。

在上述技术方案中，电化学的测试条件为：光电倍增管高压900v，扫描区间为-2.7v到-1v，初始电位为-1v，扫描速率为80mv/s。

在上述技术方案中，所述工作电极的具体制作方法为：取碳纸裁剪成(2-4)cm*(4-6)cm大小，将硼氮复合物粉末均匀铺在碳纸一侧，铺设宽度为0.8cm-1.2cm，然后用5％nafion进行固定后晾干；在碳纸反面用聚苯胺同样均匀铺在一侧，晾干后将其裁剪成多个(2-4)cm*(0.4-0.6)cm的电极。

在上述技术方案中，所述聚苯胺按照如下步骤配制：

称取2-4gpva(聚乙烯醇(98％))，加入60-80ml水置于磁力搅拌器中在90-120℃下加热搅拌至pva完全溶解后，依次加入1-3ghcl、2-4glas(直链烷基苯磺酸(96％))以及1-1.5g苯胺，搅拌均匀后滴加2g过硫酸铵与10ml去离子水的混合溶液，搅拌时间为3-4h。

在上述技术方案中，得出的线性回归方程所依据的多巴胺待检溶液的浓度分别为5.226e-4m、0.10m、0.26m、0.31m和0.40m。

在上述技术方案中，采用chi660b型电化学工作站进行电化学测试，采用三电极体系，铂丝作为对电极，ag/agcl作为参比电极；工作电极的具体制作方法为：取碳纸裁剪成(2-4)cm*(4-6)cm大小，将硼氮复合物粉末均匀铺在碳纸一侧，铺设宽度为0.8cm-1.2cm，然后用5％的nafion进行固定后晾干；在碳纸反面用聚苯胺同样均匀铺在一侧，晾干后将其裁剪成多个(2-4)cm*(0.4-0.6)cm的电极。

本发明还提供了硼氮化合物在检测多巴胺中的应用。

本发明是一种检测限更低、线性范围更宽、灵敏度更高的，基于硼氮化合物电化学发光的仪器简单的多巴胺的检测方法。利用电化学发光的优点与特性制作传感器，并且将其应用于多巴胺的检测。电化学发光是化学发光方法与电化学方法相互结合的产物，它不仅保留了化学发光方法所具有的优点，如线性范围宽、灵敏度高、观察方便和仪器简单等，同时又具有许多化学发光方法无法比拟的优势，如试剂稳定、重现性好、控制容易和一些试剂可以重复使用等等。利用其优点和特性制作成传感器并且将其应用到检测方面有着广阔的前景。

本发明的工作原理是：采用三电极体系(工作电极、参比电极、对电极)，工作电极是所研究的对象，参比电极的作用是确定工作电极的电位，对电极的作用是构成回路传导电流。被检测物质(多巴胺)被工作电极所吸引，在工作电极表面附近发生氧化或还原反应等消耗反应过程中产生激发态，激发态不稳定会返回到基态，在返回基态的过程中会释放出能量，而这一部分能量以光子的形式放出。通过是否能检测到光子的光强，来测定这种物质，并根据发光信号的强弱可以在一定范围内推测出该物质的浓度大小。

本发明以硼氮化合物为发光体，磷酸盐溶液(ph＝7)为缓冲溶液，工作电极制作方法如上所述，铂电极为对电极，ag/agcl为参比电极，组成三电级体系，用电化学发光的方法检测多巴胺；该方法的检测范围为5.226×10^-4-0.4mol/l，本发明检测多巴胺的方法成本低、灵敏度高、操作简单，选择性好。

附图说明

图1为本发明工作电极的制作过程示意图。

图2为本发明电化学发光检测池的结构示意图，其中we是工作电极、re是ag/agcl参比电极、ce是对电极(用铂电极作为对电极)。

图3为本发明使用的硼氮复合物(用r代表)和多巴胺(用d代表)电化学发光原理示意图。

图4为本发明中硼氮复合物检测多巴胺的电压与光强关系曲线图。

图5为不同浓度下多巴胺待检溶液的电化学发光曲线(一个周期)，其中a到e的浓度分别为a＝5.226e-4m、b＝0.10m、c＝0.26m、d＝0.31m、e＝0.40m。

图6为本发明中光强随多巴胺浓度的线性回归方程曲线图；x代表多巴胺的浓度，y代表不同浓度的多巴胺待检溶液对应的电化学发光强度(光强)。

图7为本发明中电化学发光反应的稳定性测试所得到的曲线。

图8为用控制变量法进行电化学发光实验得到的多巴胺(da)待检溶液、抗坏血酸(aa)溶液、尿酸(ua)溶液以及葡萄糖(g)溶液的抗干扰性对比图。

具体实施方式

下面结合附图与具体的实施方式对本发明作进一步详细描述。需要说明的是：下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

实施例中采用的盐酸(hcl)多巴胺粉末购自天津市江天统一科技有限公司，使用的磁力搅拌器、mpi-eⅱ型电致化学发光分析系统多功能化学发光检测仪购自中国西安瑞迈公司；硼氮化合物按照刘旭光在专利号为“cn201811165383.2”、专利名称为“一种简单高效合成硼氮杂芳烃的方法”中所述的方法制备。

一种基于硼氮化合物的电化学发光检测多巴胺的方法，其具体步骤为；

1)工作电极的制作

取碳纸裁剪成3cm*5cm大小，将硼氮复合物粉末均匀铺在碳纸一侧，铺设宽度为1cm，然后用5％nafion进行固定后晾干；在碳纸反面用聚苯胺同样均匀铺在一侧，晾干后将其裁剪成10个3cm*0.5cm的电极备用；本实施例中只用到5个工作电极，其余为备用；

其中，聚苯胺按照如下步骤配制：

称取3gpva(聚乙烯醇(98％))，加入70ml水置于磁力搅拌器中在110℃下加热搅拌至pva完全溶解后，依次加入2ghcl、3glas(直链烷基苯磺酸(96％))以及1.3g苯胺，搅拌均匀后滴加2g过硫酸铵与10ml去离子水的混合溶液，搅拌时间为3h，期间磁力搅拌器的搅拌池顶端用薄膜密封防止水分蒸发，得到墨绿色粘稠状的聚苯胺；

2)其他所用试剂

配制ph＝7的0.1mol/l磷酸盐(pbs)缓冲液作为支持电解质；

3)不同浓度的多巴胺待检溶液的配制

将不同量的盐酸(hcl)多巴胺粉末与去离子水混合，每次用等量的naoh中和盐酸(hcl)多巴胺溶液中的hcl，以使多巴胺溶液呈中性，得到浓度分别为5.226e-4m、0.10m、0.26m、0.31m和0.40m的多巴胺待检溶液；

4)样品检测

mpi-eⅱ型电致化学发光分析系统多功能化学发光检测仪和电化学分析仪用于检测整个实验中的ecl，以硼氮化合物为发光体，磷酸盐溶液(ph＝7)为缓冲溶液，工作电极制作方法如上所述，铂电极为对电极，ag/agcl为参比电极，组成三电级体系，使用循环伏安法光电倍增管设置为900v，扫描区间为-2.7v到-1v，初始电位为-1v，扫描速率为80mv/s，分别加入配置好的不同浓度的盐酸(hcl)多巴胺溶液，观察cv曲线和光强曲线，并对所得数据进行拟合，根据不同浓度所对应的不同光强，来绘制线型曲线，并将电化学发光强度和多巴胺浓度对数值(log)进行线性归化，得到相应的线性回归方程-y(a.u.)＝-100.21x+6.74(r²＝0.99)，y为不同浓度的多巴胺待检溶液对应的电化学发光强度，x为多巴胺浓度对数值(log)。

根据上述测试情况，可得到电化学发光强度和多巴胺浓度对数值(log)的线性归化，将待测样品分散在pbs溶液中，并采用-2.1v处的电压进行检测(即电化学荧光强度的检测)，将测量的电化学荧光强度与线性归化方程进行对照，即可获知待测的多巴胺浓度，进而得到待测样品中多巴胺的含量。

分别配制浓度相同(均为0.1mol/l)的多巴胺(da)溶液、抗坏血酸(aa)溶液、尿酸(ua)溶液以及葡萄糖(g)溶液，用控制变量法进行电化学发光实验，以检测它们的抗干扰性，试验结果如图8所示，可以看出多巴胺的抗干扰性远大于其他组分，本发明利用电化学发光强度检测多巴胺含量的的检测方法可靠度高。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。