CN101793862A - 一种l-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器，它主要包括玻碳电极，在玻碳电极表面覆有L-半胱氨酸/壳聚糖复合膜；本发明还公开了其制备方法，包括：玻碳电极预处理；壳聚糖和L-半胱氨酸醋酸溶液的制备；将预处理的玻碳电极浸入所制得的溶液中，室温下静置20～40分钟，得到L-半胱氨酸/壳聚糖复合膜；洗去玻碳电极上多余的L-半胱氨酸和壳聚糖，得到L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器。本发明的电化学传感器具有快速、灵敏、抗干扰能力强的优点，用其检测铜离子抗干扰能力强，检出限可达2.0×10-11mol/L。

Description

一种L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器及其应用
技术领域
本发明涉及一种L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器及其应用。
背景技术
铜是生物体必需的微量元素之一，对机体的新陈代谢有重要的调节作用。在生物体内，铜与蛋白结合的铜蛋白的形式存在，是许多氧化酶的重要组成成份。缺少铜会影响内分泌作用和一些酶的生理活性，但铜的过量摄入会产生危害。研究表明，血液中铜的含量与脑血管系统及肝脏的疾病有明显的相关性。因此，研究灵敏、快速、简便的痕量铜的分析方法具有重要的实际意义。目前检测铜离子的常见方法有荧光法、原子吸收光谱法、比色法、离子色谱法等，但它们存在着一些缺陷，如荧光法选择性不高，原子吸收光谱法仪器价格昂贵且需要专职人员进行操作。因此开发价格便宜，操作简单，而灵敏度又较高的铜离子分析方法具有十分重大的意义。而传感技术相对于其他检测方法操作简单，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；电极选择性、灵敏度和重现性较好；稳定性和抗干扰强，因而具有良好的应用前景。
发明内容
本发明为了克服上述不足，提供了一种用于测定铜离子含量的L-半胱氨酸/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。
本发明还提供了本电化学传感器的应用，即测定溶液中铜离子的含量。
本发明是通过以下措施实现的：
一种L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器，包括玻碳电极，其特征在于，玻碳电极表面覆有L-半胱氨酸/壳聚糖复合膜；
上述电化学传感器的制备方法包括下列步骤：
(1)玻碳电极预处理；
(2)将壳聚糖和L-半胱氨酸加入到醋酸溶液中，搅拌使它们充分溶解；
其中，壳聚糖的含量为0.5～0.7wt％，L-半胱氨酸的含量为0.3～0.5wt％；
(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20～40分钟，得到L-半胱氨酸/壳聚糖复合膜；
(4)洗去步骤(3)中玻碳电极上多余的L-半胱氨酸和壳聚糖，得到L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器。
上述制备方法中，步骤(1)中玻碳电极预处理过程为：先用抛光粉对玻碳电极进行打磨，然后对玻碳电极进行超声清洗，超声清洗温度为25℃，频率为53KHZ。
上述制备方法中，步骤(2)中醋酸溶液的体积分数为1％～2％。
一种上述L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器在检测铜离子中的应用，其电解液优选pH为3.5～4.5的乙酸-乙酸钠缓冲溶液。图2为在不同pH条件下Cu2+的峰电流，测定条件：电解液为不同pH的乙酸-乙酸钠缓冲溶液，Cu2+浓度为1.0×10-4mol/L，测定方法为循环伏安法：电位扫描范围-0.6～0.8V，扫描速度100mV/s，由图可以看出，在pH为4.2的条件下峰电流响应最好。
壳聚糖是甲壳素的脱乙酰的产物，是具有广泛用途的天然生物高分子材料，在自然界中含量丰富，成膜性好，易于修饰到电极表面，不易脱落。本发明用的壳聚糖脱乙酰度：95％，粘度：100～800mpa.s，它作为活性检测物质制备的各种修饰电极，性能优越。但是壳聚糖的选择性吸附能力不强，制备出的修饰电极缺乏良好的抗干扰性。L-半胱氨酸是一种常见的氨基酸，而氨基酸是生物体的最基本物质，其分子中含有氨基(-NH2)和羧基(-COOH)两种官能团，使其能和一些离子发生螯合作用，氨基酸具有很多独特的性质，尤其是氨基酸修饰电极在化学分析和生物分析中的应用。研究发现，利用化学方法将氨基酸修饰到电极表面，在测定金属离子、生物分子、有机污染物等方面显示了其独特的优越性。
本发明人通过对壳聚糖和L-半胱氨酸的研究，经过大量的实验，得出了采用L-半胱氨酸和壳聚糖复合起来制备电化学传感器的思路，制得了L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器。该传感器既克服了壳聚糖对离子的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，增强了对离子的吸附能力。
本发明的电化学传感器具有快速、灵敏、抗干扰能力强的优点。此外本发明采用自然吸附法将活性检测物质L-半胱氨酸和壳聚糖修饰到电极表面，即通过非共价作用将两种活性检测物质固定在固体基质表面，与共价键合单分子层相比，电化学传感器的制备简便、成本低廉。利用本传感器对铜离子进行检测，抗干扰能力强，检测灵敏度提高。
附图说明
图1为本发明电化学传感器玻碳电极的结构示意图；其中，1、玻碳基底，2、复合膜，3、电极引线，4、绝缘层。
图2为本发明修饰电极在不同pH电解液条件下Cu2+的峰电流。
图3为实施例1的修饰电极与不同修饰电极测定的Cu2+的循环伏安曲线。
图4为在实施例2的修饰电极下不同Cu2+浓度下的峰电流。
图5为在实施例3的修饰电极下，在共存干扰离子中Cu2+的差分脉冲伏安曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步阐述。
实施例1
本发明的L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器主要由玻碳电极构成，如图1所示的玻碳电极主要由玻碳基底1、与玻碳基底相连的电极引线3、绝缘层4构成，玻碳基底3表面吸附有L-半胱氨酸/壳聚糖复合膜2。
本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，然后用超声清洗其表面，超声频率为53KHZ，温度为25℃，得到预处理的玻碳电极；
(2)将1.0g壳聚糖和0.6gL-半胱氨酸加入到200ml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30分钟，使壳聚糖和L-半胱氨酸溶液吸附到电极基底表面上，形成L-半胱氨酸/壳聚糖复合膜；
(4)用去离子水清洗浸泡的玻碳电极，去除多余的L-半胱氨酸和壳聚糖，得到L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器。
用上述制得的电化学传感器测定铜离子，测定步骤如下：将待测Cu2+标准溶液盛于10mL容量瓶中，以乙酸-乙酸钠缓冲溶液为电解液，放入电解池中，以L-半胱氨酸/壳聚糖修饰电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为辅助电极。每次扫描结束，将三电极置于空白底液中循环扫描至无峰，用二次蒸馏水冲洗，滤纸吸干后即可进行下一次扫描，这样可保持电极良好的稳定性和重现性，实验均在室温下进行。
图3为在不同修饰电极下Cu2+的循环伏安曲线。测定条件：电解液为pH 4.2的乙酸-乙酸钠缓冲溶液(0.1mol/L)，Cu2+浓度为1.0×10-4mol/L，测定方法为循环伏安法：电位扫描范围-0.6～0.8V，扫描速度100mV/s。由图可见L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的玻碳电极的峰电流最大，而裸电极上几乎没有峰电流响应，L-半胱氨酸修饰电极和壳聚糖修饰电极虽然有峰但电流响应很小，说明经过L-半胱氨酸/壳聚糖修饰后的电极兼具了二者的优势，能够更好地对Cu2+产生电化学响应，提高了传感器的灵敏度。
实施例2
L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器包括玻碳电极，如图1所示的玻碳电极主要由玻碳基底1、与玻碳基底相连的电极引线3、绝缘层4构成，玻碳基底3表面吸附有L-半胱氨酸/壳聚糖复合膜2。
本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，然后用超声清洗其表面，超声频率为53KHZ，温度为25℃，得到预处理的玻碳电极；
(2)将1.4g壳聚糖和1.0gL-半胱氨酸加入到200ml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(2)所制得的溶液中，室温下静置20分钟，使壳聚糖和L-半胱氨酸溶液吸附到电极基底表面上，形成L-半胱氨酸/壳聚糖复合膜；
(4)用去离子水清洗浸泡的玻碳电极，去除多余的L-半胱氨酸和壳聚糖，得到L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器。
图4为不同Cu2+浓度下的峰电流，测定步骤如实施例1，测定条件：电解液为pH4.2的乙酸-乙酸钠缓冲溶液(0.1mol/L)，Cu2+浓度分别为1.0×10-9mol/L、1.0×10-8mol/L，2.0×10-8mol/L、5.0×10-8mol/L、1.0×10-7mol/L。测定方法为差分脉冲伏安法：富集时间50s，富集电位-0.1V，脉冲振幅0.05V，脉冲周期为0.2s，扫描范围-0.6～0.8V。可以看出峰电流在Cu2+浓度为1.0×10-9～1.0×10-7mol/L的范围内成良好线性关系，检出限为2.0×10-11mol/L。
实施例3
L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器主要由玻碳电极构成，如图1所示的玻碳电极主要由玻碳基底1、与玻碳基底相连的电极引线3、绝缘层4构成，玻碳基底3表面吸附有L-半胱氨酸/壳聚糖复合膜2。
本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，然后用超声清洗其表面，超声频率为53KHZ，温度为25℃，得到预处理的玻碳电极；
(2)将1.2g壳聚糖和0.8gL-半胱氨酸加入到200ml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40分钟，使壳聚糖和L-半胱氨酸溶液吸附到电极基底表面上，形成L-半胱氨酸/壳聚糖复合膜；
(4)用去离子水清洗浸泡的玻碳电极，去除多余的L-半胱氨酸和壳聚糖，得到L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器。
图5为在浓度为1.0×10-2mol/L的Fe2+、Ca2+、Na+中，Cu2+的差分脉冲伏安曲线，测定步骤如实施例1，测定条件：电解液为pH4.2的乙酸-乙酸钠缓冲溶液(0.1mol/L)，Cu2+浓度为1.0×10-4mol/L，测定方法为差分脉冲伏安法：富集时间50s，富集电位-0.1V，脉冲振幅0.05V，脉冲周期为0.2s，扫描范围-0.6～0.8V。由图可见，100倍的Fe2+、Ca2+、Na+均不干扰Cu2+的测定，说明此传感器具有很好的抗干扰性。

Claims (5)

1.一种L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器，包括玻碳电极，其特征在于：玻碳电极表面覆有L-半胱氨酸/壳聚糖复合膜；
上述电化学传感器的制备方法包括下列步骤：
(1)玻碳电极预处理；
(2)将壳聚糖和L-半胱氨酸加入到醋酸溶液中，搅拌使它们充分溶解；其中，壳聚糖的含量为0.5～0.7wt％，L-半胱氨酸的含量为0.3～0.5wt％；
(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20～40分钟，得到L-半胱氨酸/壳聚糖复合膜；
(4)洗去步骤(3)中玻碳电极上多余的L-半胱氨酸和壳聚糖，得到L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器。
2.根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征是：步骤(1)中玻碳电极预处理过程为：先用抛光粉对玻碳电极进行打磨，然后对玻碳电极进行超声清洗。
3.根据权利要求1或2所述的电化学传感器，其特征是：在制备方法中，步骤(2)中醋酸溶液的体积分数为1％～2％。
4.一种权利要求3所述的L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器在检测铜离子中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征是：以pH为3.5～4.5的乙酸-乙酸钠缓冲溶液作为电解液。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102375008A (zh) * 2010-08-20 2012-03-14 中国科学院海洋研究所 一种检测l-抗坏血酸的方法
CN102384933A (zh) * 2010-09-03 2012-03-21 中国科学院海洋研究所 L-丝氨酸/壳聚糖修饰对乙酰氨基酚电化学传感器及应用
CN102478539A (zh) * 2010-11-19 2012-05-30 中国科学院海洋研究所 一种羟丙基壳聚糖/碳纳米管修饰的电化学传感器的应用
CN105004774A (zh) * 2015-07-10 2015-10-28 仲恺农业工程学院 修饰电极的制备方法与饲料添加剂赖氨酸铜中游离铜离子的测定应用
CN105758911A (zh) * 2016-03-30 2016-07-13 中国科学院兰州化学物理研究所 基于纳米纤维素和半胱氨酸修饰的金电极及其应用
CN108707160A (zh) * 2018-05-29 2018-10-26 山西大学 一种Zn功能配合物及其制备方法和应用
CN108802124A (zh) * 2018-08-28 2018-11-13 长沙理工大学 一种基于谷胱甘肽复合膜栅极金电极的l-胱氨酸的检测方法及传感器
CN114577872A (zh) * 2022-02-22 2022-06-03 吉林大学 一种高导电生物炭重金属离子电化学传感器的制备方法及应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101021515A (zh) * 2007-03-09 2007-08-22 东北大学 一种在水体中原位取样、分离、富集、测量重金属离子的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101021515A (zh) * 2007-03-09 2007-08-22 东北大学 一种在水体中原位取样、分离、富集、测量重金属离子的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《分析化学》 20020331 白燕等 L-半胱氨酸修饰银电极及其对铜离子的电化学测定 第383页 4-5 第30卷, 第3期 *
《西南大学学报（自然科学版）》 20080731 杨霞等 基于纳米金/功能化壳聚糖生物复合膜修饰的癌胚抗原免疫传感器的研究 第57页第1-4行，1.3传感器的制备 1-5 第30卷, 第7期 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102375008A (zh) * 2010-08-20 2012-03-14 中国科学院海洋研究所 一种检测l-抗坏血酸的方法
CN102384933A (zh) * 2010-09-03 2012-03-21 中国科学院海洋研究所 L-丝氨酸/壳聚糖修饰对乙酰氨基酚电化学传感器及应用
CN102478539A (zh) * 2010-11-19 2012-05-30 中国科学院海洋研究所 一种羟丙基壳聚糖/碳纳米管修饰的电化学传感器的应用
CN105004774A (zh) * 2015-07-10 2015-10-28 仲恺农业工程学院 修饰电极的制备方法与饲料添加剂赖氨酸铜中游离铜离子的测定应用
CN105004774B (zh) * 2015-07-10 2017-10-13 仲恺农业工程学院 修饰电极的制备方法与饲料添加剂赖氨酸铜中游离铜离子的测定应用
CN105758911A (zh) * 2016-03-30 2016-07-13 中国科学院兰州化学物理研究所 基于纳米纤维素和半胱氨酸修饰的金电极及其应用
CN108707160A (zh) * 2018-05-29 2018-10-26 山西大学 一种Zn功能配合物及其制备方法和应用
CN108707160B (zh) * 2018-05-29 2020-08-04 山西大学 一种Zn功能配合物及其制备方法和应用
CN108802124A (zh) * 2018-08-28 2018-11-13 长沙理工大学 一种基于谷胱甘肽复合膜栅极金电极的l-胱氨酸的检测方法及传感器
CN108802124B (zh) * 2018-08-28 2023-09-08 长沙理工大学 一种基于谷胱甘肽复合膜栅极金电极的l-胱氨酸的检测方法及传感器
CN114577872A (zh) * 2022-02-22 2022-06-03 吉林大学 一种高导电生物炭重金属离子电化学传感器的制备方法及应用

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