一种硫酸吲哚酚和吲哚同时检测的电化学方法

1.本发明属于电化学检测领域，具体涉及一种硫酸吲哚酚和吲哚同时检测的电化学方法。


背景技术：

2.硫酸吲哚酚和吲哚均为色氨酸代谢物。色氨酸在色氨酸酶作用下转变为吲哚，吲哚在肝脏中代谢为硫酸吲哚酚。吲哚及其衍生物是种内、种间和跨界的信号分子，参与肠道菌群和宿主之间的相互作用。此外，吲哚及其衍生物可能影响人类疾病，如细菌感染、肠道炎症、神经系统疾病和糖尿病等。研究发现，吲哚能够调控肠内分泌l细胞对胰高血糖素样肽(glp
‑
1)的分泌。当机体短期暴露于吲哚中时，会促进glp
‑
1的分泌；然而，当机体长期暴露于吲哚中时，会抑制glp
‑
1的分泌。其中glp
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1能够通过延缓胃排空、抑制食欲、促进胰岛素分泌、抑制胰高血糖素释放以及抑制β细胞凋亡来调节机体血糖水平。硫酸吲哚酚能够影响葡萄糖转运蛋白1(glut1)表达，胰岛素受体和过氧化物酶体增殖剂激活受体(pparα/γ)的功能，从而影响胰岛素和血糖代谢。因此，建立一种同时检测吲哚和硫酸吲哚酚的方法，有助于更好地理解吲哚和硫酸吲哚酚的代谢，以及两者在机体内的生理功能，为疾病发生机制研究、疾病诊疗和预后评估提供一种新方法。
3.目前，硫酸吲哚酚和吲哚的检测方法主要有高效液相色谱法和色谱
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质谱联用法，高效液相色谱法具有高分离度、高准确度等优点，但分析时间长，仪器大型，需专业人员操作等因素，不利于实现床旁检测。色谱
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质谱联用法结合了色谱定量和质谱定性两大功能，灵敏度高，但仪器昂贵，操作过程复杂，仪器的维护保养繁杂，难以普及使用。电化学分析方法是仪器分析方法的重要组成部分。电化学分析方法是根据溶液中物质的电化学性质及变化规律，以电位、电导、电流和电量等电学量与被测物质量之间的计量关系为基础，对待测物进行定性和定量的仪器分析方法。电化学检测法响应时间短，灵敏度高，操作简单。丝网印刷碳电极(spce)具有制作简单、方便、价格低廉、可批量生产及一次性使用等优点。目前虽已有采用电化学方法检测硫酸吲哚酚或吲哚的报道，但尚未见对硫酸吲哚酚和吲哚进行同时检测的电化学方法的报道。


技术实现要素：

4.本发明致力于提供一种简便、快速的硫酸吲哚酚和吲哚同时检测的电化学方法。本发明的电化学检测方法以未修饰spce为电极材料，结合示差脉冲伏安(dpv)技术能有效降低背景电流和提高检测灵敏度的优点，实现对硫酸吲哚酚和吲哚的同时定量检测。
5.本发明所述的电化学方法检测原理为：在一定条件下，硫酸吲哚酚水解生成吲哚酚，吲哚酚吡咯环上的烯醇式结构变为酮式结构，在一定电位条件下，吲哚酮发生二聚或偶合反应，被氧化为靛蓝和/或靛玉红。此外，吲哚吡咯环上的碳
‑
碳双键可进行电化学氧化。因此，利用电化学工作站对硫酸吲哚酚和吲哚所产生的氧化峰电流进行检测，其氧化峰电流与硫酸吲哚酚和吲哚各浓度在一定范围内呈线性关系，可实现对两者的同时定量分析。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.一种硫酸吲哚酚和吲哚同时检测的电化学方法，包括如下具体步骤：
8.1)采用未修饰spce，结合dpv法，实现对硫酸吲哚酚和吲哚的同时电化学检测；
9.2)上述电化学检测方法，所述spce包括一印制电极的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)基片、pet基片上印制的外部绝缘层和基片上一端的导线接口，所述的基片上还印制有三个电极，分别为碳工作电极、ag/agcl参比电极和碳对电极，三个电极形成一圆形工作区域，各电极通过绝缘膜下印制的导线与接口相连；
10.3)上述电化学检测方法，所述spce与电化学工作站相连，滴加50μlph值为9.0的检测溶液于电极表面，采用dpv法，进行硫酸吲哚酚和吲哚的同时检测。
11.作为优选，所述的ph值为9.0的检测溶液由0.10mol/lnah2po4‑
na2hpo4溶液组成，并用naoh溶液调节ph值至9.0。
12.作为优选，所述电化学工作站的参数设置为：低电位0.0v，高电位0.9v，振幅100mv，脉冲宽度0.05s，脉冲周期0.2s。
13.本发明所述一种硫酸吲哚酚和吲哚的同时检测方法的有益效果如下：
14.1)本发明所述的电化学检测方法，通过未修饰spce连接电化学工作站对硫酸吲哚酚和吲哚进行同时定量测定，操作简单、快速，耗时短；
15.2)本发明所述的电化学检测方法中所用的spce，制作过程简单，价格低廉，可实现批量生产。spce为一次性使用电极，既能避免传统柱电极打磨抛光的时间精力损耗，又能有效避免柱电极重复使用过程中可能造成的试剂交叉污染问题。
附图说明
16.图1为本发明spce的结构图及所述方法的检测示意图。
17.图2为本发明检测溶液ph值对硫酸吲哚酚电化学行为影响的dpv曲线。
18.图中曲线a，b，c，d，e分别表示检测溶液ph值为6.0，7.0，8.0，9.0，10.0时硫酸吲哚酚的dpv曲线。
19.图3为本发明硫酸吲哚酚、吲哚及两者混合溶液的cv曲线。
20.图中实线a表示空白检测溶液的cv曲线；短横线b表示含10.0μmol/l硫酸吲哚酚标准溶液的cv曲线；点线c表示含8.5μmol/l吲哚标准溶液的cv曲线；点横线d表示含10.0μmol/l硫酸吲哚酚和8.5μmol/l吲哚混合溶液的cv曲线。
21.图4为本发明硫酸吲哚酚、吲哚及两者混合溶液的dpv曲线。
22.图中实线a表示空白检测溶液的dpv曲线；短横线b表示含10.0μmol/l硫酸吲哚酚标准溶液的dpv曲线；点线c表示含8.5μmol/l吲哚标准溶液的dpv曲线；点横线d表示含10.0μmol/l硫酸吲哚酚和8.5μmol/l吲哚混合溶液的dpv曲线。
23.图5为本发明检测溶液ph值影响硫酸吲哚酚和吲哚氧化峰电流的曲线图(n＝3)。
24.图中曲线a表示检测溶液ph值影响硫酸吲哚酚的氧化峰电流的曲线图；曲线b表示检测溶液ph值影响吲哚的氧化峰电流的曲线图。
25.图6为本发明吲哚和硫酸吲哚酚混合溶液中含4.3μmol/l吲哚时硫酸吲哚酚的线性。
26.图中a表示不同加标浓度硫酸吲哚酚(2.0～63.9μmol/l)的dpv曲线；b表示氧化峰
电流增量对吲哚和硫酸吲哚酚混合溶液中硫酸吲哚酚浓度的标准曲线图(c代表硫酸吲哚酚浓度)。
27.图7为本发明吲哚和硫酸吲哚酚混合溶液中含8.0μmol/l硫酸吲哚酚时吲哚的线性。
28.图中a表示不同加标浓度吲哚(0.9～68.3μmol/l)的dpv曲线；b表示氧化峰电流增量对吲哚和硫酸吲哚酚混合溶液中吲哚浓度的标准曲线图(c代表吲哚浓度)。
29.图8为本发明吲哚和硫酸吲哚酚混合溶液中硫酸吲哚酚和吲哚的线性。
30.图中a表示不同加标浓度硫酸吲哚酚(2.0～47.9μmol/l)和吲哚(0.9～34.1μmol/l)的dpv曲线；b表示氧化峰电流增量对吲哚和硫酸吲哚酚混合溶液中硫酸吲哚酚浓度的标准曲线图(c代表硫酸吲哚酚浓度)；c表示氧化峰电流增量对吲哚和硫酸吲哚酚混合溶液中吲哚浓度的标准曲线图(c代表吲哚浓度)。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行详细说明，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。本发明电化学工作站仅以chi852c电化学工作站为例，其购自于上海辰华仪器有限公司。
32.实施例1
33.本实施例提出所述的一种硫酸吲哚酚和吲哚同时检测的电化学方法，具体包括如下步骤：
34.1)采用未修饰spce，结合dpv法，实现通过电化学方法对硫酸吲哚酚和吲哚进行同时检测。
35.2)上述电化学检测方法，所述spce包括一印制电极的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)基片、pet基片上印制的外部绝缘层和基片上一端的导线接口，所述的基片上还印制有三个电极，分别为碳工作电极、ag/agcl参比电极和碳对电极，三个电极形成一圆形工作区域，各电极通过绝缘膜下印制的导线与接口相连。
36.3)上述电化学检测方法，所述spce与电化学工作站相连，滴加50μlph值为9.0的检测溶液于电极表面，采用dpv法，进行硫酸吲哚酚和吲哚的同时检测。
37.作为优选，所述的ph值为9.0的检测溶液由0.10mol/lnah2po4‑
na2hpo4溶液组成，并用naoh溶液调节ph值至9.0。
38.作为优选，所述电化学工作站的参数设置为：低电位0.0v，高电位0.9v，振幅100mv，脉冲宽度0.05s，脉冲周期0.2s。硫酸吲哚酚和吲哚的电化学检测原理示意图见图1。
39.实施例2
40.本实施例是考察检测溶液ph值对硫酸吲哚酚电化学行为的影响，检测溶液为0.10mol/l ph值为6.0～10.0的pbs溶液，见图2。在ph值低于7.0时，硫酸吲哚酚产生两个明显的氧化峰ⅰ和氧化峰ⅱ(曲线a和b)；在ph值大于8.0时，其氧化峰ⅱ峰电流明显减小(曲线c)；当ph值大于9.0时，氧化峰ⅱ趋近于零(曲线d和e)，说明硫酸吲哚酚在不同ph值时，其氧化过程不同。
41.实施例3
42.本实施例采用循环伏安法(cv)考察硫酸吲哚酚、吲哚及两者的混合溶液在spce上
的电化学行为，检测溶液为0.10mol/lph值为9.0的pbs溶液，扫速为50mv/s，见图3。硫酸吲哚酚在0.281v处出现一个明显的氧化峰，无还原峰(短横线b)，硫酸吲哚酚在ph值为9.0时，氧化峰ⅱ的峰电流几乎为零；吲哚在0.515v处出现一个明显的氧化峰，无还原峰(点线c)；硫酸吲哚酚和吲哚的混合溶液在0.281v和0.515v处出现两个明显分离的氧化峰(点横线d)，两者的峰电位差为234mv，表明能实现两者的同时检测，推测两者的电化学反应原理见图1。
43.实施例4
44.本实施例采用dpv考察硫酸吲哚酚、吲哚及两者的混合溶液在spce上的电化学行为，检测溶液为0.10mol/lph值为9.0的pbs溶液，见图4。10.0μmol/l硫酸吲哚酚在spce上发生电化学氧化，产生一个明显的氧化峰(短横线b)；8.5μmol/l吲哚也产生一个明显的氧化峰(点线c)；在相同浓度条件下，两者的混合溶液出现两个明显分离的氧化峰(点横线d)，结果与cv表征结果一致。由于采用dpv的电化学响应明显高于cv的电化学响应，考虑检测灵敏度，故采用dpv对硫酸吲哚酚和吲哚进行定量分析，实现两者的同时检测。
45.实施例5
46.本实施例是考察检测溶液的ph值对吲哚峰电流的影响，见图5。当ph值在6.0～9.0时，吲哚的峰电流随ph值增加逐渐增大；然而，随着ph值的进一步增大，吲哚的峰电流逐渐减小(曲线b)。同时，硫酸吲哚酚在ph值为9.0时，其氧化峰ⅱ趋近于零，不会对吲哚的检测产生影响。综合考虑，选择ph 9.0作为同时检测硫酸吲哚酚和吲哚的最佳ph值。
47.实施例6
48.本实施例是考察电化学测定时硫酸吲哚酚和吲哚在检测溶液中的相互影响，在保持硫酸吲哚酚和吲哚混合溶液中一种待测物浓度不变的情况下，探索另一种物质在不同浓度下的电化学响应。结果显示，当保持吲哚的浓度(4.3μmol/l)不变，在2.0～63.9μmol/l范围内，硫酸吲哚酚的峰电流与其浓度呈线性关系，而吲哚的峰电流几乎保持不变，见图6，回归方程为：y＝0.0249x
‑
0.0223，r2＝0.9995，lod为0.5μmol/l(s/n＝3)。当保持硫酸吲哚酚的浓度(8.0μmol/l)不变，在0.9～68.3μmol/l范围内，吲哚的峰电流与其浓度呈线性关系，而硫酸吲哚酚的峰电流几乎保持不变，见图7，回归方程为：y＝0.0357x+0.0032，r2＝0.9965，lod为0.2μmol/l(s/n＝3)。结果表明，在硫酸吲哚酚和吲哚混合溶液中检测一定浓度范围内的硫酸吲哚酚和吲哚，不会产生相互的干扰现象。因此，可通过电化学法实现两者的同时检测。
49.实施例7
50.本实施例是考察所述电化学检测方法用于同时定量硫酸吲哚酚和吲哚混合溶液中硫酸吲哚酚和吲哚氧化峰电流i与各浓度c之间的线性关系，见图8。在一定范围内，硫酸吲哚酚和吲哚的峰电流与其浓度呈线性，线性范围分别为：2.0～47.9μmol/l和0.9～34.1μmol/l，回归方程分别为：y
(is)
＝0.0215x+0.0044，r2＝0.9966，lod为0.4μmol/l(s/n＝3)；y
(ind)
＝0.0297x+0.0156，r2＝0.9922，lod为0.2μmol/l(s/n＝3)。
51.实施例8
52.本实施例是考察所述电化学检测方法用于同时测定硫酸吲哚酚和吲哚的精密度。在0.10mol/lph值为9.0的pbs溶液中加入硫酸吲哚酚和吲哚标准品配制成混合溶液进行电化学检测，其中混合溶液中硫酸吲哚酚的低、中、高浓度分别为4.0μmol/l、16.0μmol/l、
40.0μmol/l；吲哚的低、中、高浓度分别为1.7μmol/l、4.3μmol/l、25.6μmol/l。对同一份混合溶液中两者的浓度天内重复测定5次，连续测定5天，分别计算混合溶液中硫酸吲哚酚和吲哚浓度的日内和日间相对标准偏差，以评价该方法的精密度。结果显示，硫酸吲哚酚的日内和日间标准偏差分别低于1.8％和4.5％，见表1。吲哚的日内和日间标准偏差分别低于4.0％和8.1％，见表2。表明该方法同时检测混合溶液中具有较好的重复性。
53.表1.吲哚和硫酸吲哚酚混合溶液中硫酸吲哚酚的精密度实验(n＝5)
[0054][0055]
表2.吲哚和硫酸吲哚酚混合溶液中吲哚的精密度实验(n＝5)
[0056][0057]
实施例9
[0058]
本实施例是考察所述电化学检测方法用于同时测定硫酸吲哚酚和吲哚的回收率。在0.10mol/lph值为9.0的pbs溶液中加入低、中、高浓度的硫酸吲哚酚和吲哚标准品配制成混合溶液，其中混合溶液中硫酸吲哚酚的低、中、高浓度分别为4.0μmol/l、16.0μmol/l、40.0μmol/l；吲哚的低、中、高浓度分别为1.7μmol/l、4.3μmol/l、25.6μmol/l。采用dpv测定混合溶液中两者各浓度的峰电流，每个浓度平行测定5次，进行回收率实验。相对回收率＝(加标后待测物的测定浓度
‑
加标前待测物的测定浓度)/加入的待测物浓度
×
100.0％。结果显示，混合溶液中硫酸吲哚酚的回收率在97.7％～105.9％之间，相对标准偏差低于3.1％，见表3；混合溶液中吲哚的回收率在96.4％～107.0％之间，相对标准偏差低于9.9％，见表4。表明该方法同时检测混合溶液中硫酸吲哚酚和吲哚具有良好的准确性。
[0059]
表3.吲哚和硫酸吲哚酚混合溶液中硫酸吲哚酚的回收率实验(n＝5)
[0060][0061]
表4.吲哚和硫酸吲哚酚混合溶液中吲哚的回收率实验(n＝5)
[0062]