一种黄酮类化合物传感器及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种黄酮类化合物传感器及其制备方法和应用。将碳纤维微盘电极横截面打磨平滑，将打磨好的碳纤维微盘电极超声清洗，然后将碳纤维微盘电极打磨的横截面，浸入到氯金酸溶液中，电沉积电位在-0.2V，电沉积时间为10-30s，取出晾干；将上述金纳米碳纤维微盘电极，浸入到的氧化石墨烯和多壁碳纳米管的混合溶液中5s～15s，晾干；将碳纤维微盘电极所沾的氧化石墨烯电还原，还原电位在恒电位-0.7～-1.2V，电还原时间150～370s，所得电极即为黄酮类化合物传感器。本发明传感器电极的线性范围宽，灵敏度高，响应速度快，可用于毛细管电泳电化学法检测植物中的一种或几种可分离的黄酮类化合物。
【专利说明】一种黄酮类化合物传感器及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于电分析化学检测【技术领域】，特别涉及一种黄酮类化合物传感器及其制 备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 化学修饰电极是20世纪70年代中期发展起来的一门新兴的、也是目前最活跃的 电化学和电分析化学的前沿领域。化学修饰电极是在导体或者是半导体电极上进行各种修 饰，从而赋予电极某种特殊的性质，克服了未修饰电极测定时出现的过电位偏高、灵敏度低 等缺点，在分析化学领域尤其是在生物传感器的制备方面得到了广泛的应用。
[0003] 常用的化学修饰电极有化学修饰碳糊微电极、金属和非金属的纳米颗粒修饰微电 极，表面分子膜修饰微电极、粉末微电极、酶电极等。金化学性质稳定，金纳米粒子由于小尺 寸效应等表现出优良的电催化活性，其在化学修饰电极研究中表现出广泛的应用前景。石 墨烯修饰电极是将石墨烯以吸附、蘸涂等方式将石墨烯附着到电极表面上，从而改善原电 极的性质，扩大电极的应用范围。碳纳米管自从被人类发现以来，就一直被誉为未来的材 料，是近年来国际科学的前沿领域之一。它以其独特的结构、电子特性、机械性能和化学稳 定性而成为世界的研究热点之一。
[0004] 黄酮类化合物在植物的发育和生长过程中起着重要的作用。黄酮类化合物是冠心 病、心血管疾病、抗炎镇痛和抗肿瘤活性的化学"保健品"，它的抗氧化能力对白内障和黄褐 斑也有一定的抑制作用。黄酮类化合物在医学领域起着越来越重要的作用，电分析化学方 法具有选择性好、灵敏度高、操作方便、分析速度快等优点，在黄酮类化合物的检测中具有 广泛的发展和应用前景。
[0005] 目前，所报道检测黄酮类化合物的检测方法有紫外分光光度法、红外光谱 法、荧光分光光度法、薄层扫描法和液相色谱-质谱联用技术、液相色谱等。如： M. NavarroEscamilla, F. RodenasSanz, H. Li, S. A. Schonbichlcr, B. Yang b, G. K. Bonn, C. W. HucL Talanta, 2013, 114:304-310，该文献使用的红外光谱法。Carvalho, JM; Leandro, KC ；da Silva, AR ；AuceIio, RQ. Selective determination of rutin by fluorescence attenuation of the CdS-2-mercaptopropionic acid nanocrystal probe. Analytical Letters，2013, 46:207-224,该文献使用的是荧光光度法。但是这些方 法具有操作复杂、成本较高等缺点。毛细管电泳电化学检测法通常只需要测定电流，该法操 作简单，并且对电活性物质具有高灵敏度和高选择性，因此也常用来检测黄酮类化合物。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种黄酮类化合物传感器及其制备方法。本发明的另一个目 的是提供该种黄酮类化合物传感器在毛细管电泳安培检测中的应用。
[0007] 本发明采取的技术方案为：
[0008] -种黄酮类化合物传感器的制备方法，包括步骤如下：
[0009] (1)将碳纤维微盘电极横截面打磨平滑、超声清洗、晾干、浸入到氯金酸溶液电沉 积，电沉积电位在-0. 1?-0. 7V，电沉积时间为5-60S，晾干，即得金纳米碳纤维微盘电极；
[0010] (2)将金纳米碳纤维微盘电极，浸入到氧化石墨烯和多壁碳纳米管的混合溶液中 5s?60s，瞭干，即得浸渍后的微盘电极；
[0011] (3)将浸渍后的微盘电极上所沾的氧化石墨烯电还原，还原电位在-0. 2?-I. 2V， 电还原时间30?500s，即得黄酮类化合物传感器；
[0012] 所述的氧化石墨烯和多壁碳纳米管的质量比为：0. 5-1:1-5。
[0013] 步骤（1)中，所述的超声清洗为分别在二次水、无水乙醇、二次水中各超声 3_5min〇
[0014] 上述方法制得的黄酮类化合物传感器（如图1)
[0015] 本发明制得黄酮类化合物传感器在毛细管电泳电化学检测黄酮类化合物中的应 用以及作为毛细管分析仪检测器的应用。
[0016] 毛细管电泳电化学检测可用于植物和药物中黄酮类化合物黄芪苷、芦丁和槲皮素 的定性、定量测定，由迁移时间和出峰的峰面积可以对植物中黄酮类化合物，如黄芪苷、芦 丁和槲皮素进行定性和定量。毛细管在每次使用前都分别用〇. 2mol/L的NaOH溶液、二次 水、10-50mmol/L的硼砂缓冲液各清洗5min。将高压电源的正极与毛细管的进样端一起插 入盛有10-50mmol/L的硼砂缓冲液的进样池中，毛细管的出口端固定在检测池上，工作电 极固定在三维操作仪上，调节三维操作仪，在显微镜下使工作电极与分离毛细管的出口端 对齐，进样池与高压电源的负极相连，高压电源与充满缓冲液的毛细管形成回路，构成毛细 管区带电泳的分离系统。打开CHI810C电化学分析仪，连接参比电极和对电极，盖上屏蔽 箱，调节高压电源至18kV，待基线平稳后，调节高压电源至5kV，进样所需浓度黄酮类化合 物样品10s，然后将高压电源调回至18kV，运行实验并记录电泳图。
[0017] 实验结果显示本发明传感器电极对于常见的黄酮类化合物黄芪苷、芦丁和槲 皮素分别在 5. OXKT7 ?3. 7Xl(T4mol/L、5· OXKT7 ?3. 2Xl(T4mol/L 和 I. OXKT6 ? 3. 0Xl(T4mol/L内线性关系良好，其线性相关系数分别为0. 9993、0. 999U0. 9989。在最佳 条件下，该电极对于黄芪苷、芦丁和槲皮素的检测限分别为5.0XKT7m〇l/L、5.0Xl(T 7m〇l/ L和LOX l(T6m〇l/L，与现有技术比较检测限较低，由此可见该电极的检测限低、灵敏度高， 将该电极作为毛细管电泳的检测器，实现了植物和药物中黄酮类化合物的定性、定量检测。
[0018] 本发明的有益技术效果：
[0019] 1.本发明制得的传感器表面有很多褶皱，这种结构增大了该修饰电极的比表面 积，从而使催化活性点大量增加，促进了电子的转移速率，提高了电活性物质尤其是黄酮类 化合物如黄芪苷、芦丁和槲皮素响应的灵敏度（如图2)。
[0020] 2.本发明传感器电极的线性范围宽，灵敏度高，响应速度快。由于黄酮类化合物具 有相似的结构，所以黄酮类化合物的性质具有一定的相似性。因此该传感器可用于毛细管 电泳电化学法检测植物和药物中的一种或几种可分离的黄酮类化合物。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本发明传感器电极的扫描电子显微镜图。
[0022] 图2为本发明中黄芪苷、芦丁和槲皮素在毛细管电泳安培检测中所得的电泳谱 图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合实施例进一步说明。
[0024] 实施例1黄酮类化合物传感器的制备
[0025] 在进行化学修饰之前，碳纤维电极的表面必须处理干净，具体方法是，将其在金相 砂纸上仔细打磨，使电极表面平整，然后依次在二次水、乙醇、二次水中各超声5min，在室温 下晾干。将碳纤维微盘电极打磨的横截面，浸入到氯金酸溶液中，电沉积电位在-〇. 2V，电沉 积时间为l〇s，取出晾干。氧化石墨烯多壁碳纳米管混合溶液每次试验前，先置于超声清洗 仪中超声分散30min。为制取金纳米-氧化石墨烯多壁碳纳米管修饰碳纤维电极，我们将碳 纤维电极的横截面浸于氧化石墨烯碳纳米管混合溶液中l〇s，要避免碳纤维电极浸入氧化 石墨烯多壁碳纳米管混合溶液中太深，以免使电极活性表面扩大。取出电极，室温下晾干。 然后将晾干的金-氧化石墨烯多壁碳纳米管修饰电极放入含有pH 4. 0的0. lmol/L的磷酸 盐缓冲溶液中，在-〇. 9V电压下电沉积250s。取出后，用二次水冲洗干净，自然晾干，即制得 了黄酮类化合物传感器。
[0026] 实施例2黄酮类化合物传感器的制备
[0027] 在进行化学修饰之前，碳纤维电极的表面必须处理干净，具体方法是，将其在金相 砂纸上仔细打磨，使电极表面平整，然后依次在二次水、乙醇、二次水中各超声5min，在室温 下晾干。将碳纤维微盘电极打磨的横截面，浸入到氯金酸溶液中，电沉积电位在-〇. 2V，电沉 积时间为20s，取出晾干。氧化石墨烯多壁碳纳米管混合溶液每次试验前，先置于超声清洗 仪中超声分散30min。为制取金纳米-氧化石墨烯多壁碳纳米管修饰碳纤维电极，我们将碳 纤维电极的横截面浸于氧化石墨烯碳纳米管混合溶液中l〇s，要避免碳纤维电极浸入氧化 石墨烯多壁碳纳米管混合溶液中太深，以免使电极活性表面扩大。取出电极，室温下晾干。 然后将晾干的金-氧化石墨烯多壁碳纳米管修饰电极放入含有pH 4. 0的0. lmol/L的磷酸 盐缓冲溶液中，在-I. OV电压下电沉积200s。取出后，用二次水冲洗干净，自然晾干，即制得 了黄酮类化合物传感器。
[0028] 实施例3黄酮类化合物传感器的制备
[0029] 在进行化学修饰之前，碳纤维电极的表面必须处理干净，具体方法是，将其在金相 砂纸上仔细打磨，使电极表面平整，然后依次在二次水、乙醇、二次水中各超声5min，在室温 下晾干。将碳纤维微盘电极打磨的横截面，浸入到氯金酸溶液中，电沉积电位在-〇. 5V，电沉 积时间为30s，取出晾干。氧化石墨烯多壁碳纳米管混合溶液每次试验前，先置于超声清洗 仪中超声分散30min。为制取金纳米-氧化石墨烯多壁碳纳米管修饰碳纤维电极，我们将碳 纤维电极的横截面浸于氧化石墨烯碳纳米管混合溶液中30s，要避免碳纤维电极浸入氧化 石墨烯多壁碳纳米管混合溶液中太深，以免使电极活性表面扩大。取出电极，室温下晾干。 然后将晾干的金-氧化石墨烯多壁碳纳米管修饰电极放入含有pH 4. 0的0. lmol/L的磷酸 盐缓冲溶液中，在-〇. 8V电压下电还原300s。取出后，用二次水冲洗干净，自然晾干，即制得 了黄酮类化合物传感器。
[0030] 上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【权利要求】
1. 一种黄酮类化合物传感器的制备方法，其特征是，包括步骤如下： (1) 将碳纤维微盘电极横截面打磨平滑、超声清洗、晾干、浸入到氯金酸溶液电沉积，电 沉积电位在-〇. 2?-0. 7V，电沉积时间为10-30S，晾干，即得金纳米碳纤维微盘电极； (2) 将金纳米碳纤维微盘电极，浸入到氧化石墨烯和多壁碳纳米管的混合溶液中5? 15s，晾干，即得浸渍后的微盘电极； (3) 将浸渍后的微盘电极上所沾的氧化石墨烯电还原，还原电位在-0. 7?-I. 2V，电还 原时间150?370s，即得黄酮类化合物传感器； 所述的氧化石墨烯和多壁碳纳米管的质量比为：〇. 5-1:1-5。
2. 根据权利要求1所述的一种黄酮类化合物传感器的制备方法，其特征是，步骤（1) 中，所述的超声清洗为分别在二次水、无水乙醇、二次水中各超声3-5min。
3. 根据权利要求1所述的一种黄酮类化合物传感器的制备方法，其特征是，步骤（3) 中，所述的电还原电位为-〇. 9V，电还原时间为250s。
4. 权利要求1-3任一所述的方法制得的黄酮类化合物传感器。
5. 权利要求4所述的黄酮类化合物传感器在毛细管电泳电化学检测黄酮类化合物中 的应用。
6. 权利要求4所述的黄酮类化合物传感器在制备毛细管分析仪检测器的应用。
【文档编号】G01N27/447GK104316588SQ201410636546
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】王晓蕾, 刘冬菊, 赵满, 丛欣欣 申请人:山东师范大学