专利名称：L-丝氨酸/壳聚糖修饰对乙酰氨基酚电化学传感器及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种L-丝氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器以及用该传感器来对乙酰氨基酚进行测定。
背景技术：
对乙酰氨基酚(ACOP)，俗称扑热息痛，为乙酰苯胺类药物，能通过抑制中枢神经系统中前列腺素的合成，并阻断痛觉神经末梢的冲动而产生解热、镇痛的效果，其药理作用与阿司匹林相似，但其副作用比阿司匹林要小得多，可用于对阿司匹林过敏、不耐受或不适于应用阿司匹林的病例，如水痘、血友病，以及消化性溃疡、胃炎等。ACOP在中西药制剂中使用广泛，适用于感冒引起的发热、头痛、关节痛、风湿痛、骨骼肌疼痛以及各种神经痛、偏头痛、 痛经等症。但过多服用对乙酰氨基酚会对人体造成伤害，对消化系统、泌尿系统、血液系统、 呼吸系统都有影响，严重时还会抑制呼吸中枢，损坏肝肾。所以对ACOP的含量控制要求十分严格，对ACOP测定方法的研究也就具有了重要意义。当前用于检测ACOP的方法有滴定分析方法、分光光度法、色谱法、毛细管电泳法、化学发光法、薄层扫描法等。这些方法中有的要求的实验条件和操作技术较高，有的需要复杂的前处理过程，不利于对ACOP的快速检测。因此开发价格低廉，操作简单，响应迅速，而灵敏度又较高的ACOP的检测方法具有重大的实际意义。近年来，电化学传感技术以其操作简单，成本低，备检测的样品不需经过预处理可直接测量；电极响应快，需较短时间；选择性、灵敏度较好；稳定性和抗干扰强，而具有较好的应用前景。L-丝氨酸是一种脂肪族极性α氨基酸，也是天然氨基酸中一种重要的氨基酸，同时含有活泼的-0Η、-ΝΗ2和-C00H，具有良好的电化学活性，因而对其电化学特性研究具有十分重要的意义。L-丝氨酸能和一些分子、离子发生吸附螯合作用，使得L-丝氨酸修饰电极在化学分析和生物分析中具有良好的应用前景。壳聚糖是由自然界广泛存在的甲壳素经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖，在自然界中含量丰富，成膜性好。其分子内具有丰富的-NH2和-0Η，从而使得壳聚糖对许多离子、有机物具有离子交换、离子螯合、吸附等作用。 因而在分析领域中得到广泛应用，尤其是作为活性检测物质制备的各种修饰电极，性能优越。但是研究发现，单纯以壳聚糖修饰的电极性能并不理想，缺乏良好的选择性和灵敏度。
发明内容
针对现有检测技术的缺点，本发明提供了一种可以测定对乙酰氨基酚含量的 L-丝氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器，该电化学传感器具有灵敏度高、选择性好的优点。为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案，其以玻碳电极为工作电极，玻碳电极表面涂覆有L-丝氨酸/壳聚糖复合膜；L-丝氨酸/壳聚糖复合膜的制备方法为(1)将玻碳电极依次进行打磨、抛光和清洗，得到预处理的玻碳电极；
(2)将壳聚糖和L-丝氨酸加入到醋酸溶液中，不断搅拌使之溶解充分；其中，壳聚糖的质量体积浓度为0. 005g/mL 0. 007g/mL, L-丝氨酸的质量体积浓度为0. 003g/mL 0.005g/mL ；(3)将步骤⑴得到的预处理的玻碳电极浸入步骤(2)所制得的混合溶液中，室温下静置3-5小时，即得涂覆有L-丝氨酸/壳聚糖复合膜的玻碳电极的粗产物；(4)将步骤(3)中制得的粗产物用二次蒸馏水清洗2-3次，去除多余的L-丝氨酸和壳聚糖，室温下晾干，即得涂覆有L-丝氨酸/壳聚糖复合膜。步骤(1)中的醋酸溶液的质量浓度为1% 2%。其可用于测定溶液中对乙酰氨基酚的含量。用其测定溶液中乙酰氨基酚含量的方法为(1)将待测对乙酰氨基酚标准水溶液加到乙酸-乙酸钠缓冲溶液中，以此作为电解液；(2)以L-丝氨酸/壳聚糖修饰的玻碳电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极， 钼电极为辅助电极，置于步骤(1)中所述的电解液中，进行电化学测试。所述的电解液中，待测对乙酰氨基酚溶液浓度为0 1. OX 10_3mol/L，乙酸-乙酸钠缓冲溶液的pH值为4. 6 5. 3。所述的乙酸-乙酸钠缓冲溶液的pH值最佳为4. 9。本发明的有益效果本发明采用L-丝氨酸和壳聚糖复合起来制备电化学传感器，其通过非共价作用将壳聚糖和L-丝氨酸吸附到玻碳电极表面，制得了 L-丝氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器。该传感器既克服了壳聚糖选择性吸附能力不强的缺点，也弥补了氨基酸不稳定、易脱落的劣势，充分发挥了二者各自的优势，增强了传感器的检测能力，并充分发挥了氢键吸附技术制备简便、稳定可靠的优点，制得了具有较高灵敏度和稳定性的电化学传感器，具有快速、灵敏、抗干扰能力强的优点。此外本发明采用自组装法将活性检测物质L-丝氨酸和壳聚糖修饰到电极表面，使电化学传感器的制备简便、成本低廉。
图1为L-丝氨酸/壳聚糖修饰电化学传感器的制备过程机理示意图；从图中可以看到，由于浸泡在醋酸溶液中而使玻碳电极基底表面带上了 -C00H，从而使这些-COOH能和 L-丝氨酸、壳聚糖之间发生氢键作用，而使L-丝氨酸和壳聚糖能够牢固地吸附在电极基底表面；图2为在不同pH的乙酸-乙酸钠缓冲溶液中，1. OX 10_3mol/L ACOP的还原峰电流；图3为不同修饰电极下，1.0X10_3mol/L ACOP的循环伏安曲线，其中，底液是pH为 4.9的乙酸-乙酸钠缓冲溶液，a裸电极，b聚糖修饰电极，c L-丝氨酸修饰电极，d L-丝氨酸/壳聚糖修饰电极；图4为不同ACOP浓度下的线性伏安曲线，底液是pH为4. 9的乙酸-乙酸钠缓冲溶液，其中的小图为以浓度为横坐标，峰电流为纵坐标作的标准曲线。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行进一步阐述。实施例1电化学传感器的制备方法为(1)用抛光粉打磨玻碳电极，使其基底表面平整光洁，然后依次用无水乙醇和蒸馏水对玻碳电极基底表面进行清洗，得到预处理的玻碳电极；(2)将0. 5g壳聚糖和0. 3g L-丝氨酸加入到IOOml体积分数为1 %的醋酸溶液中， 搅拌使它们充分溶解；(3)将预处理的玻碳电极浸入步骤(2)所制得的溶液中，室温下静置3小时，使壳聚糖和L-丝氨酸吸附到电极基底表面上，形成L-丝氨酸/壳聚糖复合膜；(4)用去二次蒸馏水清洗浸泡的玻碳电极2次，去除多余的L-丝氨酸和壳聚糖，得涂覆有L-丝氨酸/壳聚糖复合膜；(5)以L-丝氨酸/壳聚糖修饰的玻碳电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极， 钼电极为辅助电极，得到L-丝氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器。实施例2电化学传感器的制备方法为(1)用抛光粉打磨玻碳电极，使其基底表面平整光洁，然后依次用无水乙醇和蒸馏水对玻碳电极基底表面进行清洗，得到预处理的玻碳电极；(2)将0. 7g壳聚糖和0. 5g L-丝氨酸加入到IOOml体积分数为2%的醋酸溶液中， 搅拌使它们充分溶解；(3)将预处理的玻碳电极浸入步骤( 所制得的溶液中，室温下静置4小时，使壳聚糖和L-丝氨酸溶附到电极基底表面上，形成L-丝氨酸/壳聚糖复合膜；(4)用去二次蒸馏水清洗浸泡的玻碳电极3次，去除多余的L-丝氨酸和壳聚糖，得涂覆有L-丝氨酸/壳聚糖复合膜；(5)以L-丝氨酸/壳聚糖修饰的玻碳电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极， 钼电极为辅助电极，得到L-丝氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器。实施例3电化学传感器的制备方法为(1)用抛光粉打磨玻碳电极，使其基底表面平整光洁，然后依次用无水乙醇和蒸馏水对玻碳电极基底表面进行清洗，得到预处理的玻碳电极；(2)将0. 6g壳聚糖和0. 4g L-丝氨酸加入到IOOml体积分数为1 %的醋酸溶液中， 搅拌使它们充分溶解；(3)将预处理的玻碳电极浸入步骤( 所制得的溶液中，室温下静置5小时，使壳聚糖和L-丝氨酸吸附到电极基底表面上，形成L-丝氨酸/壳聚糖复合膜；(4)用二次蒸馏水清洗浸泡的玻碳电极2次，去除多余的L-丝氨酸和壳聚糖，得涂覆有L-丝氨酸/壳聚糖复合膜；(5)以L-丝氨酸/壳聚糖修饰的玻碳电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极， 钼电极为辅助电极，得到L-丝氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器。实施例4
利用实施例1制得的L-丝氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器，将其置于不同PH 条件下ACOP的电解液，测定还原峰电流；测定条件是，电解液为不同酸度的乙酸-乙酸钠缓冲溶液(0. lmol/L)，ACOP浓度为1. 0 X 10_3mol/L，测定方法为循环伏安法，电位扫描范围-0. 8 0. 8V，扫描速度100mV/S，结果可见图2，由图2可以看出，在pH为4. 9的条件下峰电流响应最好。实施例5分别将a裸电极，b聚糖修饰电极，c L-丝氨酸修饰电极，d实施例1制得的L-丝氨酸/壳聚糖修饰电极置于ACOP的电解液中，测定还原峰电流；测定条件是，电解液为pH 4. 9的乙酸-乙酸钠缓冲溶液(0. lmol/L)，ACOP浓度为1. 0 X 10_3mol/L，测定方法为循环伏安法电位扫描范围-0. 8 0. 8V，扫描速度100mV/S，测试结果可见图3，由图3可见L-丝氨酸/壳聚糖修饰的玻碳电极的峰电流最大，而裸电极上峰电流最小，说明经过L-丝氨酸 /壳聚糖修饰后的电极兼具了二者的优势，能够更好地对ACOP产生电化学响应。实施例6利用实施例1制得的L-丝氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器，将其置于不同浓度的ACOP电解液中，测定还原峰电流；测定条件是电解液为pH4. 9.的乙酸-乙酸钠缓冲溶液(0. lmol/L)，测定方法为线性伏安法扫描范围-0.8 0.8V，扫描速度100mV/S。可以看出峰电流在ACOP浓度为2. OX 10_6 1. OX 10_3mol/L的范围内成良好线性关系，线性方程为Ιρ(μΑ) = -3.015-0. 33C(10-5mol/L)，相关系数为0.99702。检测结果见图4， 图 4，a 0mol/L, b 2· 0 X l(T6mol/L，c 1. 0 X 10_5mol/L，d 5 X lO^nol/L，e 1. 0 X ΙθΛιοΙ/L， f2. 0Xl(T4mol/L，g 5. 0 X l(T4mol/L，h 8. 0 X l(T4mol/L，il. OX 10_3mol/L ；图 4 中的检出限为8. 3X 10_7mol/L(CL = 3Si c/X ；CL为检出限，si为样品测量读数的标准偏差，c为样品含量值，X为样品测量读数平均值。)
权利要求
1.L-丝氨酸/壳聚糖修饰对乙酰氨基酚电化学传感器，其特征在于其以玻碳电极为工作电极，玻碳电极表面涂覆有L-丝氨酸/壳聚糖复合膜；L-丝氨酸/壳聚糖复合膜的制备方法为(1)将玻碳电极依次进行打磨、抛光和清洗，得到预处理的玻碳电极；(2)将壳聚糖和L-丝氨酸加入到醋酸溶液中，不断搅拌使之溶解充分；其中，壳聚糖的质量体积浓度为0. 005 0. 007g/mL, L-丝氨酸的质量体积浓度为0. 003 0. 005g/mL ；(3)将步骤(1)得到的预处理的玻碳电极浸入步骤( 所制得的混合溶液中，室温下静置3-5小时，即得涂覆有L-丝氨酸/壳聚糖复合膜的玻碳电极的粗产物；(4)将步骤C3)中制得的粗产物用蒸馏水清洗2-3次，去除多余的L-丝氨酸和壳聚糖， 室温下晾干，即得表面涂覆有L-丝氨酸/壳聚糖复合膜的玻碳电极。
2.根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于步骤(1)中的醋酸溶液的质量浓度为 2%。
3.—种L-丝氨酸/壳聚糖修饰对乙酰氨基酚电化学传感器的应用，其特征在于其可用于测定溶液中对乙酰氨基酚的含量。
4.根据权利要求3所述的电化学传感器的应用，其特征在于用其测定溶液中乙酰氨基酚含量的方法为(1)将待测对乙酰氨基酚溶液加到乙酸-乙酸钠缓冲溶液中，以此作为电解液；(2)以L-丝氨酸/壳聚糖修饰的玻碳电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，钼电极为辅助电极，置于步骤(1)中所述的电解液中，进行电化学测试。
5.根据权利要求4所述的电化学传感器的应用，其特征在于，所述的电解液中，待测对乙酰氨基酚溶液浓度为O 1. OX 10_3mol/L，乙酸-乙酸钠缓冲溶液的pH值为4. 6 5. 3。
6.根据权利要求5所述的电化学传感器的应用，其特征在于，所述的乙酸-乙酸钠缓冲溶液的PH值最佳为4. 9。
全文摘要
一种L-丝氨酸/壳聚糖修饰的对乙酰氨基酚电化学传感器及其应用涉及一种L-丝氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器以及用该传感器来对乙酰氨基酚进行测定，其以玻碳电极为工作电极，玻碳电极表面涂覆有L-丝氨酸/壳聚糖复合膜；该电化学传感器具有灵敏度高、选择性好的优点。
文档编号G01N27/413GK102384933SQ20101027781
公开日2012年3月21日 申请日期2010年9月3日 优先权日2010年9月3日
发明者侯保荣, 庞雪辉, 张洁, 解建东, 谭福能, 隋卫平, 魏琴 申请人:中国科学院海洋研究所