CN103760151A - 一种采用电化学发光传感器检测喹诺酮类抗生素的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用电化学发光传感器检测喹诺酮类抗生素的方法，通过Nafion膜将纳米金和Ru(bpy)3 2+固定在玻碳电极表面，Ru(bpy)3 2+配合物发生氧化反应，从二价钌氧化为三价钌，而产生的三价钌被喹诺酮类抗生素还原，从三价钌又重新还原为二价钌，在该还原反应过程中发出荧光。Nafion膜对离子有静电吸引力，特别是疏水性的有机阳离子往往能优先与Nafion膜结合而固定在膜中，纳米金提高了Ru(bpy)3 2+电化学氧化位点，Nafion膜对被测样品中喹诺酮类抗生素也具有富集作用，大大提高了检测灵敏度，喹诺酮类抗生素加入前后体系电化学发光强度的变化的对数值与体系中喹诺酮类抗生素浓度的对数值呈现良好的线性关系，通过标准曲线可以确定检测体系中喹诺酮类抗生素的含量。

Description

一种采用电化学发光传感器检测喹诺酮类抗生素的方法
技术领域
本发明属于电化学发光检测技术领域，具体涉及一种采用电化学发光传感器检测喹诺酮类抗生素的方法。
背景技术
喹诺酮类抗生素具有抗菌效果好、作用机制独特、分子结构修饰性灵活等优点。经过几十年的发展，现已发展到第四代，广泛应用于人体以及生物体各种病菌感染的治疗中。目前最常用的几种喹诺酮类抗生素有：左氧氟沙星、诺氟沙星、氧氟沙星、环丙沙星和恩诺沙星。随着喹诺酮类抗生素的广泛应用，其可能产生的不良影响和毒副作用也受到日益关注。有证据显示在人体及生物体中残留的喹诺酮类抗生素会使病菌产生抗药性，从而影响人体及生物体的病菌治疗效果，甚至对人体及生物体器官产生毒害作用。喹诺酮类抗生素在食品中残留对人们的健康造成潜在危害，许多国家出台了新的关于喹诺酮类抗生素在食品中的最大残留量的规定。目前，喹诺酮类抗生素的检测方法主要有高效液相色谱法、液相色谱-质谱联用法、微生物效价法、分光光度法、荧光光度法、化学发光法等。这些方法存在操作复杂、仪器价格比较昂贵、应用有毒试剂、灵敏度有待提高等缺点。电化学发光是在电极表面直接氧化产生的电活性物质经历电子转移反应形成激发态后激发态能量以光的形式释放出来，电化学发光检测法具有灵敏度高、线性范围宽、仪器操作简便等优点，目前基于通过Nafion膜将纳米金和Ru(bpy)3 2+固定在电极表面购置成电化学发光传感器对喹诺酮类抗生素进行检测的方法还未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有的喹诺酮类抗生素检测方法存在的问题，提出一种采用电化学发光传感器检测喹诺酮类抗生素的方法，采用结构简单、检测范围更宽、灵敏度更高的电化学发光传感器，以更好地实现对食品以及生物体液中喹诺酮类抗生素残留量的检测。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种采用电化学发光传感器检测喹诺酮类抗生素的方法，通过Nafion膜将纳米金和Ru(bpy)3 2+固定在电极表面制成电化学发光传感器，
具体包括如下步骤：
（a）将Ru(bpy)3 2+配合物和纳米金加入到Nafion乙醇溶液中，然后分一步或者多步取适量的溶液涂覆在电极表面上，在空气中干燥后即得电化学发光传感器的工作电极；
（b）将传感器插入含有不同浓度的喹诺酮类抗生素缓冲溶液中，在工作电极上施加可使Ru(bpy)3 2+发生氧化反应的电压，Ru(bpy)3 2+氧化产物被溶液中的喹诺酮类抗生素还原而产生荧光，用光检测器采集各溶液产生的光信号；
（c）以各溶液中喹诺酮类抗生素标准品浓度的对数为横坐标、各溶液产生的光信号与空白溶液产生的光信号之差的对数作为纵坐标，制备标准曲线；
（d）在同样条件下测量待测样品，然后根据标准曲线求得待测样品中的喹诺酮类抗生素浓度。
所述在Nafion乙醇溶液中的Nafion含量为0.05％～0.5％。
所述Ru(bpy)3 2+配合物在Nafion乙醇溶液中的含量为0.1％～5％。
所述纳米金在Nafion乙醇溶液中的含量为0.001％～0.1％。
所述含有Ru(bpy)3 2+配合物和纳米金的Nafion乙醇溶液在电极表面的铺展量为0.1ml/cm2～10ml/cm2。
所述工作电极为玻碳电极、金电极、铂电极中的任意一种。
所述喹诺酮类抗生素选自左氧氟沙星、诺氟沙星、氧氟沙星、环丙沙星或恩诺沙星中的一种。
本发明的原理如下：Ru(bpy)3 2+配合物经过氧化还原产生激发态，该激发态在能量衰减过程中发光，在工作电极表面，Ru(bpy)3 2+配合物发生氧化反应（从二价钌氧化为三价钌），而产生的三价钌同时被喹诺酮类抗生素还原（从三价钌又重新还原为二价钌），在该还原反应过程中发出荧光。由于Nafion是一个阴离子型聚电解质常用做的阳离子交换剂，它是经过磺化的氟聚醚，其性质很稳定。Nafion内部的氟碳骨架是疏水的，而离子化的磺酸基是亲水的。Nafion膜对离子有静电吸引力，特别是疏水性的有机阳离子往往能优先与Nafion膜结合而固定在膜中，纳米金提高了Ru(bpy)3 2+电化学氧化位点，Nafion膜对被测样品中喹诺酮类抗生素也具有富集作用，大大提高了检测灵敏度，喹诺酮类抗生素加入前后体系电化学发光强度的变化的对数值与体系中喹诺酮类抗生素浓度的对数值呈现良好的线性关系，通过标准曲线可以确定体系中喹诺酮类抗生素的含量。
具体实施方式
一种采用电化学发光传感器检测喹诺酮类抗生素的方法，通过Nafion膜将纳米金和Ru(bpy)3 2+固定在电极表面制成电化学发光传感器，
具体包括如下步骤：
（a）将Ru(bpy)3 2+配合物和纳米金加入到Nafion乙醇溶液中，然后分一步或者多步取适量的溶液涂覆在电极表面上，在空气中干燥后即得电化学发光传感器的工作电极；
（b）将传感器插入含有不同浓度的喹诺酮类抗生素缓冲溶液中，在工作电极上施加可使Ru(bpy)3 2+发生氧化反应的电压，Ru(bpy)3 2+氧化产物被溶液中的喹诺酮类抗生素还原而产生荧光，用光检测器采集各溶液产生的光信号；
（c）以各溶液中喹诺酮类抗生素标准品浓度的对数为横坐标、各溶液产生的光信号与空白溶液产生的光信号之差的对数作为纵坐标，制备标准曲线；
（d）在同样条件下测量待测样品，然后根据标准曲线求得待测样品中的喹诺酮类抗生素浓度。
所述在Nafion乙醇溶液中的Nafion含量为0.05％～0.5％。
所述Ru(bpy)3 2+配合物在Nafion乙醇溶液中的含量为0.1％～5％。
所述纳米金在Nafion乙醇溶液中的含量为0.001％～0.1％。
所述含有Ru(bpy)3 2+配合物和纳米金的Nafion乙醇溶液在电极表面的铺展量为0.1ml/cm2～10ml/cm2。
所述工作电极为玻碳电极、金电极、铂电极中的任意一种。
所述喹诺酮类抗生素选自左氧氟沙星、诺氟沙星、氧氟沙星、环丙沙星或恩诺沙星中的一种。
实施例1
电极为GC电极，Nafion乙醇溶液中的Nafion含量在0.1％，Ru(bpy)3 2+配合物在Nafion乙醇溶液中的含量为1％，纳米金在Nafion乙醇溶液中的含量为0.02％，含有Ru(bpy)3 2+配合物和纳米金的Nafion乙醇溶液在电极表面的铺展量为0.2ml/cm2，缓冲体系是pH=6.5的0.1mol/L磷酸盐缓冲液。加入左氧氟沙星后的电化学发光强度高于左氧氟沙星加入前的电化学发光强度，检测左氧氟沙星范围为8.0×10-6～8.5×10-9mol/L，相关系数为0.978。
实施例2
电极为GC电极，Nafion乙醇溶液中的Nafion含量为0.5％，Ru(bpy)3 2+配合物在Nafion乙醇溶液中的含量为2％，纳米金在Nafion乙醇溶液中的含量为0.1％，含有Ru(bpy)3 2+配合物和纳米金的Nafion乙醇溶液在电极表面的铺展量为3ml/cm2，缓冲体系是pH=7.2的0.1mol/L磷酸盐缓冲液。加入诺氟沙星后的电化学发光强度高于诺氟沙星加入前的电化学发光强度，检测诺氟沙星范围为2.0×10-5～6.0×10-9mol/L，相关系数为0.960。
实施例3
电极为金电极，Nafion乙醇溶液中的Nafion含量在0.2％，Ru(bpy)3 2+配合物在Nafion乙醇溶液中的含量为5％，纳米金在Nafion乙醇溶液中的含量为0.08％，含有Ru(bpy)3 2+配合物和纳米金的Nafion乙醇溶液在电极表面的铺展量为0.2ml/cm2，缓冲体系是pH=6.5的0.1mol/L磷酸盐缓冲液。加入氧氟沙星后的电化学发光强度高于氧氟沙星加入前的电化学发光强度，检测氧氟沙星范围为1.5×10-5～3.5×10-8mol/L，相关系数为0.981。
实施例4
电极为金电极，Nafion乙醇溶液中的Nafion含量在0.3％，Ru(bpy)3 2+配合物在Nafion乙醇溶液中的含量为3％，纳米金在Nafion乙醇溶液中的含量为0.1％，含有Ru(bpy)3 2+配合物和纳米金的Nafion乙醇溶液在电极表面的铺展量为0.2ml/cm2，缓冲体系是pH=6.5的0.1mol/L磷酸盐缓冲液。加入环丙沙星后的电化学发光强度高于环丙沙星加入前的电化学发光强度，检测环丙沙星范围为7.5×10-5～1.5×10-8mol/L，相关系数为0.957。
实施例5
电极为铂电极，Nafion乙醇溶液中的Nafion含量在0.5％，Ru(bpy)3 2+配合物在Nafion乙醇溶液中的含量为2％，纳米金在Nafion乙醇溶液中的含量为0.07％，含有Ru(bpy)3 2+配合物和纳米金的Nafion乙醇溶液在电极表面的铺展量为0.2ml/cm2，缓冲体系是pH=6.5的0.1mol/L磷酸盐缓冲液。加入环丙沙星后的电化学发光强度高于环丙沙星加入前的电化学发光强度，检测环丙沙星范围为2.0×10-6～6.5×10-9mol/L，相关系数为0.962。
实施例6
电极为铂电极，Nafion乙醇溶液中的Nafion含量在0.2％，Ru(bpy)3 2+配合物在Nafion乙醇溶液中的含量为5％，纳米金在Nafion乙醇溶液中的含量为0.05％，含有Ru(bpy)3 2+配合物和纳米金的Nafion乙醇溶液在电极表面的铺展量为2ml/cm2，缓冲体系是pH=6.5的0.1mol/L磷酸盐缓冲液。加入恩诺沙星后的电化学发光强度高于恩诺沙星加入前的电化学发光强度，检测恩诺沙星范围为3.0×10-5～1.5×10-9mol/L，相关系数为0.952。

Claims (7)

1.一种采用电化学发光传感器检测喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于：通过Nafion膜将纳米金和Ru(bpy)3 2+固定在电极表面制成电化学发光传感器，
具体包括如下步骤：
（a）将Ru(bpy)3 2+配合物和纳米金加入到Nafion乙醇溶液中，然后分一步或者多步取适量的溶液涂覆在电极表面上，在空气中干燥后即得电化学发光传感器的工作电极；
（b）将传感器插入含有不同浓度的喹诺酮类抗生素缓冲溶液中，在工作电极上施加可使Ru(bpy)3 2+发生氧化反应的电压，Ru(bpy)3 2+氧化产物被溶液中的喹诺酮类抗生素还原而产生荧光，用光检测器采集各溶液产生的光信号；
（c）以各溶液中喹诺酮类抗生素标准品浓度的对数为横坐标、各溶液产生的光信号与空白溶液产生的光信号之差的对数作为纵坐标，制备标准曲线；
（d）在同样条件下测量待测样品，然后根据标准曲线求得待测样品中的喹诺酮类抗生素浓度。
2.根据权利要求1所述一种采用电化学发光传感器检测喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于：所述在Nafion乙醇溶液中的Nafion含量为0.05％～0.5％。
3.根据权利要求1所述一种采用电化学发光传感器检测喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于：所述Ru(bpy)3 2+配合物在Nafion乙醇溶液中的含量为0.1％～5％。
4.根据权利要求1所述一种采用电化学发光传感器检测喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于：所述纳米金在Nafion乙醇溶液中的含量为0.001％～0.1％。
5.根据权利要求1所述一种采用电化学发光传感器检测喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于：所述含有Ru(bpy)3 2+配合物和纳米金的Nafion乙醇溶液在电极表面的铺展量为0.1ml/cm2～10ml/cm2。
6.根据权利要求1所述一种采用电化学发光传感器检测喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于：所述工作电极为玻碳电极、金电极、铂电极中的任意一种。
7.根据权利要求1所述一种采用电化学发光传感器检测喹诺酮类抗生素的方法，其特征在于：所述喹诺酮类抗生素选自左氧氟沙星、诺氟沙星、氧氟沙星、环丙沙星或恩诺沙星中的一种。
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