一种基于曙红y的电致化学发光传感器的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种基于曙红Y的电致化学发光传感器，其是以氧化玻碳电极为工作电极，曙红Y作为电致化学发光物质，磷酸缓冲溶液作为电解质缓冲体系，从而对于一些生物活性分子，如过氧化氢、鸟嘌呤、腺嘌呤、NADH、尿酸及维生素C，实现高灵敏传感。玻碳电极通过电化学处理方法可获得氧化玻碳电极。借助于氧化玻碳电极可获得曙红Y在阴极电致化学发光通道（?0.5V）上的灵敏、稳定的电致化学发光辐射信号。相同条件下，曙红Y展示了比传统发光试剂光泽精更高的发光效率，并且该传感系统可实现对多种生物活性物质的高灵敏检测。该电致化学发光传感器具有制备步骤简单、绿色环保、成本低等优点，因此在生物医学领域具有一定的应用前景。
【专利说明】
一种基于曙红Y的电致化学发光传感器
技术领域
[0001]本发明属于电化学发光分析技术领域，具体涉及一种基于曙红Y的电致化学发光传感器。
【背景技术】
[0002]根据反应原理，电致化学发光(Electrochemiluminescence，ECL)大致可以分为离子淬灭型及共反应物型两种类型。与离子淬灭型电致化学发光相比，共反应物型电致化学发光显示出更多的优势如更强的电致化学发光及更广泛的各种溶剂的适用性等等，因此电致化学发光研究中大多数为共反应型电致化学发光。由于其高灵敏性及简易的操作过程，共反应物型电致化学发光体系已经广泛地应用在药物分析，环境分析及临床检测等分析应用中。常用的共反应型电致化学发光发光试剂包括钌联吡啶、鲁米诺及光泽精，已经得到了广泛及详尽的研究。但是这些发光试剂相对比较昂贵，限制了其应用范围。因此，非常有必要寻找一种灵敏及稳定，但廉价的电致化学发光试剂，将其应用于分析应用中。
[0003]曙红Y(EY),是一种发绿色荧光的红色染料及含溴原子的杂环染料，广泛地应用为染料，半导体、组织切片、印刷剂及皮革中的光敏剂和荧光天然色素等等。截止目前，只报道过曙红Y为荧光素在金电极表面的电化学产物并产生电致化学发光(Luminescence 2007,126，187)。然而在玻碳电极表面的曙红Y的直接电致化学发光及其分析应用至今还未见报道。比较于传统的较昂贵的发光试剂，如果廉价的曙红Y能产生稳定及灵敏的电致化学发光，则其将在分析化学领域展示广泛的应用前景。
[0004]大量研究表明玻碳电极经过化学及电化学预处理，其物理及电化学性能将得到很大程度的改善及提高(J.Electroanal.Chem.2002 , 534 , 181； B1sens.B1electron.2009, 24，2712.)。直到现在，电化学预处理的玻碳电极还未被直接应用在电致化学发光研究。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于曙红Y的电致化学发光传感器。通过电化学处理方法可获得氧化玻碳电极。借助于氧化玻碳电极可获得曙红Y在阴极电致化学发光通道?-ο.5V) 上的灵敏、稳定的电致化学发光辐射信号。相同条件下，曙红 Y 展示了比传统发光试剂光泽精更高的发光效率，并且该传感系统可实现对多种生物活性物质的高灵敏检测，可进一步用于构制ECL生物传感器，具有很高的实用价值。
[0006]本发明的目的是这样实现的，本发明所述的一种基于曙红Y的电致化学发光传感器，其特征在于，由以下步骤制备而成的:
(1)玻碳电极的抛光:玻碳电极首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；
(2)氧化玻碳电极的制备:将干净的玻碳电极移入硫酸溶液中，对玻碳电极表面进行电化学预处理，得到氧化玻碳电极，氧化后的玻碳电极用二次水冲洗并保存在pH 7.0磷酸缓冲溶液中以备使用；
(3)采用三电极体系进行测试，以氧化玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，将上述三电极插入含有曙红Y的磷酸缓冲溶液，施加循环伏安扫描电压，工作电极表面产生电致化学发光辐射，获得曙红Y的阴极电致化学发光通道，用光检测器米集溶液产生的光信号。
[0007]上述步骤(2)中玻碳电极的电化学预处理步骤为:将干净的玻碳电极移入硫酸溶液中，在O至2 V电压范围，扫速为0.1 V/s，连续循环10次循环伏安扫描进行对玻碳电极表面的氧化。
[0008]所述的硫酸溶液浓度为0.1 mol/Lo
[0009]上述步骤(3)中磷酸缓冲溶液，其PH=5.0?10.0。
[0010]上述步骤(3)中循环伏安扫描施加电压范围为-1.5V?1.5V。
[0011]上述步骤(3)中曙红Y的电致化学发光通道为在-0.5V有一个阴极电致化学发光ECL-1 ο
[0012]本发明上述的一种基于曙红Y的电致化学发光传感器应用于曙红Y能产生稳定及灵敏的电致化学发光。
[0013]上述曙红Y的电致化学发光通道为在-0.5V有一个阴极电致化学发光。
[0014]本发明上述的一种基于曙红Y的电致化学发光传感器应用于曙红Y分别与NADH、H2o2、尿素、鸟嘌呤、维生素C或腺嘌呤的共反应物的电化学发光检测。
[0015]具体地说，为实现发明目的，本发明采用如下技术方案:通过对玻碳电极进行电化学预处理，使其表面带有含氧功能团获得氧化玻碳电极，借助于氧化玻碳电极可获得曙红Y在阴极电致化学发光通道(-0.5V)上的灵敏、稳定的电致化学发光辐射信号。具体包括以下步骤:
(1)玻碳电极的抛光:玻碳电极首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；
(2)氧化玻碳电极的制备:将干净的玻碳电极移入硫酸溶液中，对玻碳电极表面进行电化学预处理，得到氧化玻碳电极。氧化后的玻碳电极用二次水冲洗并保存在PH 7.0磷酸缓冲溶液中以备使用；
(3)采用三电极体系进行测试，以氧化玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，将上述三电极插入含有曙红Y的磷酸缓冲溶液，施加循环伏安扫描电压，工作电极表面产生电致化学发光辐射，获得曙红Y的电致化学发光通道，用光检测器采集各溶液产生的光信号。
[0016]步骤(2)中玻碳电极的电化学预处理步骤为:0.1 mol/L硫酸溶液中，在O至2 V电压范围，扫速为0.1 V/s，连续循环10次循环伏安扫描进行对玻碳电极表面的氧化。
[0017]步骤(3)中磷酸缓冲溶液，其PH=5.0?7.0。
[0018]步骤(3)中循环伏安扫描施加电压范围为-1.5V?1.5V。
[0019]步骤(3)中曙红Y的电致化学发光通道为在-0.5V有一个阴极电致化学发光ECL-1，见图5。
[0020]本发明的优点为:
(1)该发明首次将电化学预处理的玻碳电极直接应用在电致化学发光研究；
(2)该发明首次研究曙红Y的直接电致化学发光及其分析应用；
(3)比较于传统的较昂贵的发光试剂，廉价的曙红Y产生稳定及灵敏的电致化学发光，将扩大其在分析化学领域的应用前景；
(4)曙红Y的共反应物体系可作为一个有效的及有应用前景的体系来检测更多的物质；
(5)由于基于曙红Y的这些共反应物ECL体系是在水相中进行的，曙红Y的ECL体系可进一步用于构制ECL生物传感器并显示其良好的生物兼容性。
【附图说明】
[0021]图1是裸玻碳电极在pH10.0磷酸缓冲溶液中的CV曲线图，图中a是在不含曙红Y的pH 10.0磷酸缓冲溶液中的CV曲线图，图中b是含有I X 10—4 mol/L曙红Y的pH 10.0磷酸缓冲溶液中的CV曲线图。
[0022]图2是pH 10.0磷酸缓冲溶液中，两种发光试剂分别在氧化玻碳电极上的ECL行为图，图中A是I X 10—4 mol/L曙红Y在氧化玻碳电极上的ECL行为图，图中B是I X 10—4mol/L光泽精在氧化玻碳电极上的ECL行为图。
[0023]图3是pH 10.0磷酸缓冲溶液中，I X10—4 mol/L曙红Y的重现性图，图中a是I X 10—4mol/L曙红Y在裸玻碳电极上的重现性图，图中b是I X 10—4 mol/L曙红Y在氧化玻碳电极上的重现性图。
[0024]图4是pH 10.0磷酸缓冲溶液中，氧化玻碳电极上曙红Y的ECL强度与曙红Y的浓度的线性关系图。
[0025]图5是曙红Y共反应物体系增敏的ECL强度图，图中的A、B、C、D、E、F图分别是曙红Y与NADH、H202、尿素、鸟嘌呤、维生素C或腺嘌呤的共反应物体系增敏的ECL强度图。
【具体实施方式】
[0026]本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
[0027]实施例1
(1)玻碳电极的抛光:玻碳电极首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，每次2分钟，重复三次，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；
(2)采用三电极体系进行测试，以裸玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，将上述三电极插入pH 10.0磷酸缓冲溶液，施加循环伏安扫描电压，得到裸玻碳电极在不含曙红Y的PH 10.0磷酸缓冲溶液中的循环伏安曲线(如图1中的a所示);将上述三电极插入含有I X 10—4 mol/L曙红Y的pH 10.0磷酸缓冲溶液，施加循环伏安扫描电压，得到裸玻碳电极在含有I X 10—4 mol/L曙红Y的pH 10.0磷酸缓冲溶液的循环伏安曲线(如图1中的b所示)。
[0028]实施例2 (1)玻碳电极的抛光:玻碳电极首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，每次2分钟，重复三次，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；
(2)氧化玻碳电极的制备:将干净的玻碳电极移入0.1 mol/L硫酸溶液中，对玻碳电极表面进行电化学预处理，得到氧化玻碳电极。氧化后的玻碳电极用二次水冲洗并保存在PH7.0磷酸缓冲溶液中以备使用；
(3)采用三电极体系进行测试，以氧化玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，将上述三电极插入含有I X 10—4 mo 1/L曙红Y的pH 10.0磷酸缓冲溶液，施加-1.5V?1.5V循环伏安扫描电压，工作电极表面产生电致化学发光福射，获得曙红Y的电致化学发光行为(如图2中的A);将上述三电极插入含有I X 10—4 mol/L光泽精的pH 10.0磷酸缓冲溶液，施加-1.5V?1.5V循环伏安扫描电压，工作电极表面产生电致化学发光福射，获得光泽精的电致化学发光行为(如图2中的B);曙红Y在阴极的ECL行为与经典发光试剂光泽精在阴极电位下的电致化学发光行为相似，但是在相同条件下，曙红Y展示了更高的发光效率，如图2所示，在相同条件下，曙红Y的ECL强度几乎是光泽精的三倍。
[0029]实施例3
(1)玻碳电极的抛光:玻碳电极首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，每次2分钟，重复三次，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；
(2)氧化玻碳电极的制备:将干净的玻碳电极移入0.1 mol/L硫酸溶液中，对玻碳电极表面进行电化学预处理，得到氧化玻碳电极。氧化后的玻碳电极用二次水冲洗并保存在PH7.0磷酸缓冲溶液中以备使用；
(3)采用三电极体系进行测试，以裸玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，将上述三电极插入含有1X10—4mol/L曙红Y的pH 10.0磷酸缓冲溶液，施加-1.5V?1.5V循环伏安扫描电压，工作电极表面产生电致化学发光福射，获得曙红Y在裸玻碳电极上的重现性(如图3中的a所示)。
[0030](4)采用三电极体系进行测试，以氧化玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/ AgCl为参比电极，将上述三电极插入含有I X 10—4mol/L曙红Y的pH 10.0磷酸缓冲溶液，施加-1.5V?1.5V循环伏安扫描电压，工作电极表面产生电致化学发光福射，获得曙红Y在氧化玻碳电极上的重现性(如图3中的b所示)。曙红Y的ECL强度在氧化玻碳电极上得到了很大程度的提高，并且ECL稳定性也得到了很大程度的改善。
[0031 ] 实施例4
(1)玻碳电极的抛光:玻碳电极首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，每次2分钟，重复三次，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；
(2)氧化玻碳电极的制备:将干净的玻碳电极移入0.1 mol/L硫酸溶液中，对玻碳电极表面进行电化学预处理，得到氧化玻碳电极。氧化后的玻碳电极用二次水冲洗并保存在PH7.0磷酸缓冲溶液中以备使用；
(3)采用三电极体系进行测试，以氧化玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，将上述三电极插入含有I X 10—7?1X10—Vol/L范围内的曙红Y的pH10.0磷酸缓冲溶液，施加-1.5V?1.5V循环伏安扫描电压，工作电极表面产生电致化学发光辐射，获得曙红Y的ECL强度与曙红Y浓度的线性关系(如图4)。
[0032]实施例5
(1)玻碳电极的抛光:玻碳电极首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，每次2分钟，重复三次，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；
(2)氧化玻碳电极的制备:将干净的玻碳电极移入0.1 mol/L硫酸溶液中，对玻碳电极表面进行电化学预处理，得到氧化玻碳电极。氧化后的玻碳电极用二次水冲洗并保存在PH7.0磷酸缓冲溶液中以备使用；
(3)采用三电极体系进行测试，以氧化玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，将上述三电极插入含有1X10—5mol/L曙红Y的pH 10.0磷酸缓冲溶液，施加-1.5V?1.5V循环伏安扫描电压，加入5 X 10—6 mol/L NADH的电化学发光强度高于NADH加入前的电化学发光强度(如图5中的A)，检测NADH范围为1.0 X 1(Γ7-5.0 X Kr4 mol/L，相关系数为0.9926，检测限为9.7X 10-8 mol/L。
[0033]实施例6
(1)玻碳电极的抛光:玻碳电极首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，每次2分钟，重复三次，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；
(2)氧化玻碳电极的制备:将干净的玻碳电极移入0.1 mol/L硫酸溶液中，对玻碳电极表面进行电化学预处理，得到氧化玻碳电极。氧化后的玻碳电极用二次水冲洗并保存在PH7.0磷酸缓冲溶液中以备使用；
(3)采用三电极体系进行测试，以氧化玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，将上述三电极插入含有1X10—5mol/L曙红Y的pH 10.0磷酸缓冲溶液，施加-1.5V?1.5V循环伏安扫描电压，加入5 X 10—6 mol/L H2O2的电化学发光强度高于H2O2加入前的电化学发光强度(如图5中的B)，检测H2O2范围为1.0X 10_8-5.0X 10_6 mol/L，相关系数为0.9927，检测限为8.2X 10一9 mol/L。
[0034]实施例7
(1)玻碳电极的抛光:玻碳电极首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，每次2分钟，重复三次，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；
(2)氧化玻碳电极的制备:将干净的玻碳电极移入0.1mol/L硫酸溶液中，对玻碳电极表面进行电化学预处理，得到氧化玻碳电极。氧化后的玻碳电极用二次水冲洗并保存在PH7.0磷酸缓冲溶液中以备使用；
(3)采用三电极体系进行测试，以氧化玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，将上述三电极插入含有1X10—5mol/L曙红Y的pH 10.0磷酸缓冲溶液，施加-1.5V?1.5V循环伏安扫描电压，加入5X10—6 mol/L尿素的电化学发光强度高于尿素加入前的电化学发光强度(如图5中的C)，检测尿素范围为1.0X 10_7-1.0X 10_4 mol/L，相关系数为0.9933，检测限为9.5X 10-8 mol/L。
[0035]实施例8 (1)玻碳电极的抛光:玻碳电极首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，每次2分钟，重复三次，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；
(2)氧化玻碳电极的制备:将干净的玻碳电极移入0.1 mol/L硫酸溶液中，对玻碳电极表面进行电化学预处理，得到氧化玻碳电极。氧化后的玻碳电极用二次水冲洗并保存在PH7.0磷酸缓冲溶液中以备使用；
(3)采用三电极体系进行测试，以氧化玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，将上述三电极插入含有1X10—5mol/L曙红Y的pH 10.0磷酸缓冲溶液，施加-1.5V?1.5V循环伏安扫描电压，加入5 X 10—6 mol/L鸟嘌呤的电化学发光强度高于鸟嘌呤加入前的电化学发光强度(如图5中的0)，检测鸟嘌呤范围为1.0\10_7-1.0\10_411101/1，相关系数为0.9946，检测限为9.3 X 10—8mol/L。
[0036]实施例9
(1)玻碳电极的抛光:玻碳电极首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，每次2分钟，重复三次，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；
(2)氧化玻碳电极的制备:将干净的玻碳电极移入0.1 mol/L硫酸溶液中，对玻碳电极表面进行电化学预处理，得到氧化玻碳电极。氧化后的玻碳电极用二次水冲洗并保存在PH7.0磷酸缓冲溶液中以备使用；
(3)采用三电极体系进行测试，以氧化玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/AgCl为参比电极，将上述三电极插入含有1X10—5mol/L曙红Y的pH 10.0磷酸缓冲溶液，施加-1.5V?1.5V循环伏安扫描电压，加入5 X 10—6 mol/L维生素C的电化学发光强度高于维生素C加入前的电化学发光强度(如图5中的E)，检测维生素C范围为5.0 X 10_8-1.0X 10_5mol/L，相关系数为0.9935，检测限为9.2 X 10—9mol/L0
[0037]实施例10
(1)玻碳电极的抛光:玻碳电极首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，每次2分钟，重复三次，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤；
(2)氧化玻碳电极的制备:将干净的玻碳电极移入0.1mol/L硫酸溶液中，对玻碳电极表面进行电化学预处理，得到氧化玻碳电极。氧化后的玻碳电极用二次水冲洗并保存在PH7.0磷酸缓冲溶液中以备使用；
采用三电极体系进行测试，以氧化玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/ AgCl为参比电极，将上述三电极插入含有I X 10—5mol/L曙红Y的pH 10.0磷酸缓冲溶液，施加-1.5V?1.5V循环伏安扫描电压，加入5 X 10—6 mol/L腺嘌呤的电化学发光强度高于腺嘌呤加入前的电化学发光强度(如图5中的F )，检测腺嘌呤范围为1.0 X 10_8-1.0 X 10_5 mo I /L，相关系数为0.9946，检测限为8.3 X 10—9mol/L。
【主权项】
1.一种基于曙红Y的电致化学发光传感器，其特征在于，由以下步骤制备而成的: 玻碳电极的抛光:玻碳电极首先在铺有氧化铝粉末的麂皮上机械打磨抛光，用二次水洗去表面残留粉末，再移入超声水浴中清洗，直至清洗干净，最后依序用乙醇，稀酸和水彻底洗涤； 氧化玻碳电极的制备:将干净的玻碳电极移入硫酸溶液中，对玻碳电极表面进行电化学预处理，得到氧化玻碳电极，氧化后的玻碳电极用二次水冲洗并保存在PH 7.0磷酸缓冲溶液中以备使用； 采用三电极体系进行测试，以氧化玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，Ag/ AgCl为参比电极，将上述三电极插入含有曙红Y的磷酸缓冲溶液，施加循环伏安扫描电压，工作电极表面产生电致化学发光辐射，获得曙红Y的阴极电致化学发光通道，用光检测器采集溶液产生的光信号。2.根据权利要求1所述的一种基于曙红Y的电致化学发光传感器，其特征在于，步骤(2)中玻碳电极的电化学预处理步骤为:将干净的玻碳电极移入硫酸溶液中，在O至2 V电压范围，扫速为0.1 V/s，连续循环10次循环伏安扫描进行对玻碳电极表面的氧化。3.根据权利要求1或2所述的一种基于曙红Y的电致化学发光传感器，其特征在于，硫酸溶液浓度为0.1 mol/Lo4.根据权利要求1或2所述的一种基于曙红Y的电致化学发光传感器，其特征在于，步骤(3 )中磷酸缓冲溶液，其PH=5.0?1.0。5.根据权利要求1或2所述的一种基于曙红Y的电致化学发光传感器，其特征在于，步骤(3)中循环伏安扫描施加电压范围为-1.5V?1.5V。6.根据权利要求1或2所述的一种基于曙红Y的电致化学发光传感器，其特征在于，步骤(3)中曙红Y的电致化学发光通道为在-0.5V有一个阴极电致化学发光ECL-1。7.权利要求1-6任一所述的一种基于曙红Y的电致化学发光传感器应用于曙红Y能产生稳定及灵敏的电致化学发光。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，曙红Y的电致化学发光通道为在-0.5V有一个阴极电致化学发光。9.权利要求1-6任一所述的一种基于曙红Y的电致化学发光传感器应用于曙红Y分别与NADH、H202、尿素、鸟嘌呤、维生素C或腺嘌呤的共反应物的电化学发光检测。
【文档编号】G01N21/76GK105929010SQ201610230241
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】林燕语, 戴宏, 张书培
【申请人】福建师范大学