CN104198565A - 一种叶酸定量检测装置及其制备方法和其在叶酸定量检测中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种叶酸定量检测的装置及制备方法和应用,所述叶酸定量检测的装置包括水相池和油相池;所述水相池包括上端开口的容器、水相铂丝对电极Ⅱ,水相参比电极Ag/AgCl;所述油相池包括有机凝胶电化学传感器、油相铂丝对电极Ⅰ,油相参比电极Ag/AgCl;所述的有机凝胶电化学传感器为底部粘有MCM-41型有机/无机复合介孔膜而上部开口的中空管,且中空管中自底向上依次装有有机凝胶、混合溶液。制备方法包括MCM-41型有机/无机复合介孔膜、有机凝胶、有机凝胶电化学传感器的制备和叶酸定量检测的装置组装等4个步骤。利用该装置对叶酸进行定量检测的方法具有很高的灵敏度、精密度、准确度、回收率和重现性。
Description
技术领域
本发明涉及一种叶酸定量检测装置及其制备方法和其在叶酸定量检测中的应用,属液/液界面电化学领域和电化学膜传感器装置应用领域。
背景技术
叶酸(folic acid, FA)为蝶呤衍生物,属于水溶性B族维生素。亦称蝶酰谷氨酸,是机体细胞生长和繁殖的必需物质,其分子式为C19H19N7O6,分子量为441.40。叶酸对人体的精神健康有重要作用,作为主要一碳单位供体,叶酸参与核酸、氨基酸、蛋白质的生物合成。叶酸主要用于各种原因引起的叶酸缺乏以及叶酸缺乏引起的巨幼红细胞性贫血的治疗,恶性贫血的辅助治疗,以及妊娠期、哺乳期妇女的预防给药。由于叶酸具有这些特殊的生理功能,特别是对妊娠期、哺乳期妇女和胎儿,叶酸经常作为营养强化剂用于保健药品中,因此,如何测定这些药品中的叶酸含量,以监控这些药品的质量就变得尤为重要。
目前,国内外关于叶酸检测的装置和方法都比较复杂,主要分为电化学方法和非电化学方法。非电化学方法一般有微生物法、高效液相色谱法、酶联免疫法法和荧光分光光度法。微生物法操作繁琐,容易造成交叉感染,重现性不好。高效液相色谱不仅仪器昂贵而且管路容易腐蚀,长期测定容易造成设备的损坏。酶联免疫法检测结果与实际数值出入较大,而且长期使用成本较高。荧光分光光度法回收率低于规定范围,不能用于实际检测。电化学方法主要集中于利用修饰电极的固∕液界面电化学,但是这些修饰电极制作过程往往涉及一些剧毒性物质或贵重金属,而且多次使用修饰电极容易损耗,具有不利于人体健康,成本较高和不能重复利用等缺点。基于上述问题,开发一种制备简单、操作易行和成本低廉的叶酸定量检测装置,同时利用该叶酸定量检测装置对于叶酸定量检测结果重现性好、灵敏度高、回收率高的叶酸检测方法就尤为重要。
发明内容
本发明的目的之一是为了解决现有技术中叶酸定量检测装置中所存在的操作繁琐、容易损坏、成本较高等技术问题而提供一种叶酸定量检测装置,该装置具有制备简单、操作易行和成本低廉等特性。
本发明的目的之二在于提供上述的一种叶酸定量检测装置的制备方法。
本发明的目的之三在于提供一种利用上述的叶酸定量检测装置进行叶酸定量检测的方法,该检测方法具有很高的灵敏度、精密度、准确度和回收率而且使用寿命长,重现性好。
本发明的技术原理
多孔膜支撑的液/液界面电化学因其有增强传质,扩大电化学信号和提高电分析化学灵敏度等优点,近几年广泛用于生物大分子和药物分子检测。液/液界面上有机凝胶结合溶出伏安技术的使用,使得一些生物大分子和药物分子的检测限大大降低至亚微摩尔级别。根据多孔膜支撑的液/液界面电化学方法检测叶酸。针对现有技术中存在的问题,利用含有离子型表面活性剂(CTAB)的MCM-41型有机/无机复合介孔膜对阴离子具有离子交换功能结合有机凝胶的预富集功能大大提高了叶酸的检测限,实现了叶酸的痕量分析与检测。
本发明的技术方案
一种叶酸定量检测的装置,包括水相池和油相池;油相池置于水相池的中上部,水相池可以通过升降装置上下移动;
所述的水相池包括上端开口的容器、水相铂丝对电极Ⅱ,水相参比电极Ag/AgCl;
所述的油相池包括有机凝胶电化学传感器、油相铂丝对电极Ⅰ,油相参比电极Ag/AgCl;
所述的有机凝胶电化学传感器为底部粘有MCM-41型有机/无机复合介孔膜而上部开口的中空管,且中空管中自底向上依次装有有机凝胶、混合溶液;
所述的上部开口的中空管的材质为石英;
有机凝胶的体积占整个中空管体积的10-20%,混合溶液的体积占中空管体积的30-80%;
所述的混合溶液为浓度为10mol﹒L-1的双(三苯基膦)氯化铵)水溶液和浓度为0.1mol﹒L-1的NaCl水溶液按体积比计算,即10mol﹒L-1的双(三苯基膦)氯化铵)水溶液:0.1mol﹒L-1 的NaCl水溶液为5:6的比例混合而成;
所述的有机凝胶通过如下步骤的方法制备而成:
将1,6-二氯己烷和有机相支持电解质于40-60℃油浴中加热10-50min,然后加入平均分子量为22000的聚氯乙烯,缓慢升温至70-90℃,待溶液呈透明状态后,控制温度为65-85℃,恒温搅拌10-50min,即得有机凝胶;
其中1,6-二氯己烷、有机相支持电解质和平均分子量为22000的聚氯乙烯的用量,按1,6-二氯己烷:有机相支持电解质:平均分子量为22000的聚氯乙烯为1ml:0.012g:0.02-0.5g的比例;
其中所用的有机相支持电解质通过包括如下步骤的方法制备而成:
将双(三苯基膦)氯化铵和四(4-氯苯基)硼酸钾分别溶于按体积比为1:1的甲醇和水组成的混合溶液,再将两种溶液混合,直至有白色沉淀生成,即制得有机相支持电解质,其中双(三苯基膦)氯化铵的摩尔浓度为0.01mol/L,四(4-氯苯基)硼酸钾的摩尔浓度为0.01mol/L。
上述的一种叶酸定量检测的装置的制备,具体包括如下步骤:
(1)、MCM-41型有机/无机复合介孔膜的制备
将无水乙醇,正硅酸四已酯(TEOS)和2.8mmol/L HCl水溶液按1g:1-5g:0.1-1ml的比例混合均匀,放入三口烧瓶,置于油浴中, 温度都控制在50-80℃,反应90min,停止加热,所得的反应液冷却到室温;
将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、无水乙醇和55mmol/L
HCl水溶液按1g:5-15g:1-5ml的比例混合后加入到上述所得的反应液中继续搅拌10-50min,得到前驱液,然后,在室温25℃条件下,将2mL所制得的前驱液用空白对苯二甲酸乙二醇脂(PET)膜以抽滤的方式过滤,保持抽滤状态2min,即空白对苯二甲酸乙二醇脂(PET)膜表面基本干燥后,即得MCM-41型有机/无机复合介孔膜,具体见授权专利ZL 2011 1
0098700.5所示;
(2)、有机凝胶的制备
将1,6-二氯己烷和有机相支持电解质于40-60℃油浴中加热10-50min,然后加入平均分子量为22000的聚氯乙烯,缓慢升温至70-90℃,待溶液呈透明状态后,控制温度为65-85℃,恒温搅拌10-50min,即得有机凝胶;
其中1,6-二氯己烷、有机相支持电解质和平均分子量为22000的聚氯乙烯的用量,按1,6-二氯己烷:有机相支持电解质:平均分子量为22000的聚氯乙烯为5ml:0.059g:0.1-1.0g的比例;
其中所用的有机相支持电解质通过包括如下步骤的方法制备而成:
将双(三苯基膦)氯化铵和四(4-氯苯基)硼酸钾分别溶于按体积比为1:1的甲醇和水组成的混合溶液,再将两种溶液混合,直至有白色沉淀生成,即制得有机相支持电解质,其中双(三苯基膦)氯化铵的摩尔浓度为0.01mol/L,四(4-氯苯基)硼酸钾的摩尔浓度为0.01mol/L;
(3)、有机凝胶电化学传感器的制备
用硅胶将步骤(1)所得的MCM-41型有机/无机复合介孔膜粘在一个中空管底部的孔道口,放置至少12h;
再用玻璃滴管吸取有机凝胶注入到底部粘有MCM-41型有机/无机复合介孔膜的中空管内,放置至少1h,以便使有机凝胶硬化,有机凝胶的体积占整个中空管体积的10-20%;
待中空管中的有机凝胶硬化后,将混合溶液加入其中,其加入量占中空管体积的30-80%,得有机凝胶电化学传感器;
所述混合溶液为在50ml容量瓶中,加入5ml浓度为10mol﹒L-1的双(三苯基膦)氯化铵)水溶液和6ml浓度为0.1mol﹒L-1的NaCl水溶液混合后用蒸馏水定容至50ml;
(4)、叶酸定量检测的装置的组装
在屏蔽箱内利用固定装置将步骤(3)所得的有机凝胶电化学传感器固定于一个上端开口的容器上,带有MCM-41型有机/无机复合介孔膜的一端向下,并且带有MCM-41型有机/无机复合介孔膜的位置位于容器内的中上部,最后,在有机凝胶电化学传感器的中空管的混合溶液中插入油相铂丝对电极Ⅰ,油相参比电极Ag/AgCl,在上端开口的容器中插入水相铂丝对电极Ⅱ,水相池,水相参比电极Ag/AgCl,即完成叶酸定量检测的装置的组装。
利用上述的叶酸定量检测的装置进行叶酸的检测,具体包括如下步骤:
(1)、叶酸标准溶液的配制
配制浓度分别为1μM/L、3μM/L、5μM/L、9μM/L、18μM/L、24μM/L、32μM/L、40μM/L的叶酸标准溶液;
所述的叶酸标准溶液的配制所用的溶剂为pH=7.2、含有0.1mol/L氯化钠、0.1mol/L磷酸二氢钾和0.1mol/L氢氧化钠的水溶液,其配置过程即将叶酸溶解于上述的溶剂中,然后定容于50ml容量瓶中,得到不同浓度的叶酸标准溶液,放于暗室保存备用;
(2)、待测的叶酸样品溶液的制备
待测样品以叶酸片为例,取1片叶酸片放入研磨钵,用研磨棒研碎,装入25ml小烧杯,向烧杯中加入15ml缓冲溶液1超声溶解10min,然后转入25ml离心管,盖上盖子,放入离心机,转数为10000-25000×g,离心20-50min,所述上清液转入50ml容量瓶用缓冲溶液2定容至50ml,再用移液管移取5ml,转入50ml容量瓶用缓冲溶液3定容至50ml,得到待测的叶酸样品溶液,放入暗室保存备用;
所述的缓冲溶液1、缓冲溶液2、缓冲溶液3均为pH=7.2、含有0.1mol/L氯化钠、0.1mol/L磷酸二氢钾和0.1mol/L氢氧化钠的水溶液;
(3)、利用叶酸定量检测的装置,通过电化学工作站测定叶酸标准溶液和待测叶酸样品溶液所对应的峰电流值;
将在待测的叶酸样品溶液或叶酸标准溶液装入叶酸定量检测的装置的上端开口的容器中,通过小型升降台装置,将上端开口的容器一点点上升,直至叶酸标准溶液或待测的叶酸样品溶液刚巧碰触到有机凝胶电化学传感器的中空管底部的MCM-41型有机/无机复合介孔膜,操作过程中不可使中空管底部的MCM-41型有机/无机复合介孔膜浸没在叶酸标准溶液或待测的叶酸样品溶液中;
利用电化学工作站,以中循环伏安法(CV),在其各技术参数如高电位:0.8-1.2V,低电位:0-0.2V,扫速:0.005-0.1V/s, 扫描段数:2-10,灵敏度:10-6-10-4的条件下和差分脉冲伏安法(DPV),在其各技术参数如初始电位:0-0.2V,终止电位:0.8-1.2V,脉冲宽度:0.01-0.1V,采样宽度:0.01-0.1s,脉冲周期:0.1-0.5s,灵敏度:10-6-10-4的条件下观察叶酸溶液中叶酸阴离子在该有机凝胶电化学传感器上的电化学响应;
以差分脉冲溶出伏安法(DPSV)的预富集功能,在各技术参数如振幅:0.01-0.1V,脉冲宽度:0.01-0.1V,采样宽度:0.01-0.1s,脉冲周期:0.1-0.5s,沉积电位:0.1-0.8V,沉积时间:5-100s,灵敏度:10-6-10-4的条件下分别读取步骤(1)中叶酸标准溶液和步骤(2)中待测的叶酸样品溶液所对应的峰电流;
(4)、标准曲线的绘制;
以峰电流为纵坐标,叶酸标准溶液所对应叶酸浓度为横坐标,绘制峰电流与叶酸标准溶液所对应的叶酸浓度之间的曲线,拟合得到叶酸浓度与峰电流的标准曲线方程;
(5)、待测叶酸样品中叶酸浓度
将步骤(3)中待测的叶酸样品溶液的峰电流代入步骤(4)所得叶酸浓度与峰电流的标准曲线方程中,并计算得到待测的叶酸样品溶液中叶酸的浓度,然后根据步骤(2)待测叶酸样品的稀释倍数,从而求出待测的叶酸样品中叶酸的含量。
本发明的有益效果
本发明的一种叶酸定量检测的装置,克服了以前叶酸检测装置操作繁琐,重现性不好,使用成本较高,回收率低等缺点。其中有机凝胶电化学传感器具有制备简单、操作易行和成本低廉等特性。该叶酸定量检测的装置剂利用其进行叶酸定量检测的方法具有很好地商品化推广价值。
进一步,利用叶酸定量检测的装置对叶酸进行定量检测的方法,特别在叶酸浓度为1~18μM/L范围内线性良好,平均回收率为90%~100%,RSD%小于2%。因此该方法具有很高的灵敏度、精密度、准确度和回收率,而且检测时间短,使用寿命长,重现性好。
附图说明
图1、实施例1的一种叶酸定量检测的装置的结构示意图,其中1为水相铂丝对电极Ⅱ,2为水相参比电极Ag/AgCl;3为油相铂丝对电极Ⅰ,4为油相参比电极Ag/AgCl;5为混合溶液、6为有机凝胶、7为MCM-41型有机/无机复合介孔膜、8为上端开口的容器、9为中空管;
图2、实施例1所得的MCM-41型有机/无机复合介孔膜表面的扫描电镜图;
图3、各种不同浓度叶酸标准品溶液中叶酸阴离子在实施例1的叶酸定量检测的装置上差分脉冲溶出伏安响应图片;
图4、叶酸片样品溶液中叶酸阴离子在实施例1的叶酸定量检测的装置上差分脉冲溶出伏安响应图片;
图5、叶酸标准溶液峰电流与标准溶液相对应叶酸浓度之间的曲线;
图6、叶酸片样品溶液峰电流与叶酸标准溶液峰电流与标准溶液相对应叶酸浓度之间的标准曲线;
图7、浓度为4μM/L的叶酸溶液中叶酸阴离子在实施例1的叶酸定量检测的装置上循环伏安响应图;
图8、浓度为4μM/L的叶酸溶液中叶酸阴离子在实施例1的叶酸定量检测的装置上不同扫速的循环伏安响应图;
图9、浓度为4μM/L的叶酸溶液中叶酸阴离子循环伏安峰电流与扫速的平方根之间的曲线;
图10、浓度为4μM/L的叶酸溶液中叶酸阴离子在实施例1的叶酸定量检测的装置上差分脉冲伏安响应图;
图11、浓度为4μM/L的叶酸溶液中叶酸阴离子在实施例1的叶酸定量检测的装置上差分脉冲溶出伏安响应图;
图12、浓度为4μM/L的叶酸溶液中叶酸阴离子差分脉冲溶出伏安峰电流与预富集时间之间的曲线。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明进一步进行阐述,但并不限制本发明。
本发明所用的化学试剂均为分析纯。
所用的对苯二甲酸乙二醇脂(PET)膜,膜厚度约为5μm,直径50mm,平均孔径为100nm,孔隙率1.0%-1.5%,上海豪夏核孔膜科技有限公司。
本发明所用的测量仪器如下:
扫描电镜,S-3400型SEM扫描电镜,日本日立公司;
实施例
1
一种叶酸定量检测的装置,包括水相池和油相池;油相池置于水相池的中上部,水相池可以通过升降装置上下移动;其结构示意图如图1所示,
所述的水相池包括上端开口的容器8、水相铂丝对电极Ⅱ1,水相参比电极Ag/AgCl2;
所述的油相池包括有机凝胶电化学传感器、油相铂丝对电极Ⅰ3,油相参比电极Ag/AgCl4;
所述的有机凝胶电化学传感器为底部粘有MCM-41型有机/无机复合介孔膜7而上部开口的中空管9,中空管9中自底向上依次装有有机凝胶6、混合溶液5;
所述的中空管9的材质为石英;
有机凝胶6的体积占整个中空管体积的10%,混合溶液5的体积占中空管体积的70%;
所述的混合溶液5为浓度为10mol﹒L-1的双(三苯基膦)氯化铵)水溶液和浓度为0.1mol﹒L-1 的NaCl水溶液按体积比计算,即10mol﹒L-1的双(三苯基膦)氯化铵)水溶液:0.1mol﹒L-1 的NaCl水溶液为5:6的比例混合而成;
所述的有机凝胶6通过如下步骤的方法制备而成:
加5ml的1,6-二氯己烷和0.059g有机相支持电解质至小烧杯中,40-60℃油浴中加热10-50min,然后加入0.5g平均分子量为22000的聚氯乙烯,缓慢升温至70-90℃,待溶液呈透明状态后,控制温度为65-85℃,恒温搅拌10-50min,即得有机凝胶;
其中所用的有机相支持电解质通过包括如下步骤的方法制备而成:
将双(三苯基膦)氯化铵和四(4-氯苯基)硼酸钾分别溶于按体积比为1:1的甲醇和水组成的混合溶液,再将两种溶液混合,直至有白色沉淀生成,即制得有机相支持电解质,其中双(三苯基膦)氯化铵的摩尔浓度为0.01mol/L,四(4-氯苯基)硼酸钾的摩尔浓度为0.01mol/L。
上述的一种叶酸定量检测的装置的制备,具体包括如下步骤:
(1)、MCM-41型有机/无机复合介孔膜7的制备
将无水乙醇,正硅酸四已酯和2.8mmol/L HCl水溶液按1g:1.5g:0.13ml的比例混合均匀,放入三口烧瓶,置于油浴中, 温度都控制在50-80℃,反应90min,停止加热回流,所得的反应液冷却到室温,将十六烷基三甲基溴化铵、无水乙醇和55mmol/L的HCl水溶液按1g:10g:2.67ml的比例混合后加入到上述所得的反应液中继续搅拌10-50min,得到前驱液,然后,在室温25℃条件下,将2mL所制得的前驱液用空白对苯二甲酸乙二醇脂膜以抽滤的方式过滤,保持抽滤状态2min,即空白对苯二甲酸乙二醇脂膜表面基本干燥后,即得MCM-41型有机/无机复合介孔膜7,具体见授权专利ZL 2011 1
0098700.5所示;
(2)、有机凝胶6的制备
加5ml的1,6-二氯己烷和0.059g有机相支持电解质至小烧杯中,40-60℃油浴中加热10-50min,然后加入0.5g平均分子量为22000聚氯乙烯,缓慢升温至70-90℃,待溶液呈透明状态后,控制温度为65-85℃,恒温搅拌10-50min,即得有机凝胶6;
其中所用的有机相支持电解质通过包括如下步骤的方法制备而成:
将双(三苯基膦)氯化铵和四(4-氯苯基)硼酸钾分别溶于按体积比为1:1的甲醇和水组成的混合溶液,再将两种溶液混合,直至有白色沉淀生成,即制得有机相支持电解质,其中双(三苯基膦)氯化铵的摩尔浓度为0.01mol/L,四(4-氯苯基)硼酸钾的摩尔浓度为0.01mol/L;
(3)、有机凝胶电化学传感器的制备
用硅胶将步骤(1)所得的MCM-41型有机/无机复合介孔膜7粘在中空管9的底部的孔道口,放置至少12h;
再用玻璃滴管吸取步骤(2)所得的有机凝胶6注入到底部粘有MCM-41型有机/无机复合介孔膜的中空管9内,其加入量占中空管9体积的10%,放置至少1h,以便使有机凝胶6硬化;
待中空管9中的有机凝胶6硬化后,将混合溶液5加入其中,其加入量占中空管9体积的70%,即得有机凝胶电化学传感器;
所述混合溶液5为在50ml容量瓶中,加入5ml浓度为10mol﹒L-1的双(三苯基膦)氯化铵)水溶液和6ml浓度为0.1 mol﹒L-1 的NaCl水溶液,混合后用蒸馏水定容至50ml;
(4)、叶酸定量检测的装置的组装
在屏蔽箱内利用固定装置将步骤(3)所得的所述的有机凝胶电化学传感器固定于一个上端开口的容器8上,带有MCM-41型有机/无机复合介孔膜7的一端向下,并且带有MCM-41型有机/无机复合介孔膜7的位置位于容器内的中上部,最后,在有机凝胶电化学传感器的中空管9的混合溶液5插入油相铂丝对电极Ⅰ3,油相参比电极Ag/AgCl4,在上端开口的容器中插入水相铂丝对电极Ⅱ1,水相参比电极Ag/AgCl2,即完成叶酸定量检测的装置的组装;
最终组成的电池组如下:
Pt|Ag|AgCl|10mM BTPPACl + 10mM NaCl|10mM
BTPPATPBCl + Gellified 1,6-DCH ‖ xμM FA- + Buffer solution|AgCl|Ag|Pt。
应用实施例
1
利用实施例1所得的叶酸定量检测的装置进行叶酸的检测,具体包括如下步骤:
(1)、叶酸标准溶液的配制;
配制浓度分别为1μM/L、3μM/L、5μM/L、9μM/L、18μM/L、24μM/L、32μM/L、40μM/L的叶酸标准溶液;
所述的叶酸标准溶液的配制所用的溶剂为pH=7.2、含有0.1mol/L氯化钠、0.1mol/L磷酸二氢钾和0.1mol/L氢氧化钠的水溶液,其配置过程即将叶酸溶解于上述的溶剂中,然后定容于50ml容量瓶中,得到不同浓度的叶酸标准溶液,放于暗室保存备用;
(2)、待测叶酸样品溶液的制备;
待测样品以叶酸片为例,取1片叶酸片放入研磨钵,用研磨棒研碎,装入25ml小烧杯,向烧杯中加入15ml缓冲溶液1超声溶解10min,然后转入25ml离心管,盖上盖子,放入离心机,转数为10000-25000×g,离心20-50min,所述上清液转入50ml容量瓶用缓冲溶液2定容至50ml,再用移液管移取5ml,转入50ml容量瓶用缓冲溶液3定容至50ml,得到待测样品溶液,放入暗室保存备用;
所述的缓冲溶液1、缓冲溶液2、缓冲溶液3均为pH=7.2、含有0.1mol/L氯化钠、0.1mol/L磷酸二氢钾和0.1mol/L氢氧化钠的水溶液;
(3)、利用叶酸定量检测的装置,通过电化学工作站测定叶酸标准溶液和待测叶酸样品溶液所对应的峰电流值;
将叶酸标准溶液和待测叶酸样品溶液装入叶酸定量检测的装置的上端开口的容器8中,通过小型升降台装置,将上端开口的容器8一点点上升,直至叶酸标准溶液或待测的叶酸样品溶液刚巧碰触到中空管9底部的MCM-41型有机/无机复合介孔膜7,操作过程中不可使中空管9底部的MCM-41型有机/无机复合介孔膜7浸没在叶酸标准溶液或待测叶酸样品溶液中;
利用电化学工作站,采用差分脉冲溶出伏安法(DPSV)的预富集功能,在各技术参数如振幅:0.01-0.1V,脉冲宽度:0.01-0.1V,采样宽度:0.01-0.1s,脉冲周期:0.1-0.5s,沉积电位:0.1-0.8V,沉积时间:60s,灵敏度:10-6-10-4的条件下分别读取如步骤(1)中叶酸标准溶液和步骤(2)中待测样品溶液所对应的峰电流;
(4)、标准曲线的绘制;
以峰电流为纵坐标,叶酸标准溶液所对应叶酸浓度为横坐标,绘制峰电流与叶酸标准溶液所对应的叶酸浓度之间的曲线,拟合得到叶酸浓度与峰电流的标准曲线方程;
(5)、待测叶酸样品中叶酸浓度
将步骤(3)中待测叶酸样品的峰电流代入步骤(4)所得叶酸浓度与峰电流的标准曲线方程中,并计算得到待测叶酸样品中叶酸的浓度,然后根据步骤(2)待测叶酸样品的稀释倍数,从而求出待测叶酸样品中叶酸的含量。
上述的各种不同浓度叶酸标准溶液和叶酸片样品溶液中叶酸阴离子在叶酸定量检测装置上转移行为,其结果如图3和图4所示。
从图3可以看出利用差分脉冲溶出伏安法,不同浓度叶酸标准溶液中叶酸阴离子在0.52V均出峰,而且随着叶酸浓度的增大峰电流依次增大。从图4可以看出利用差分脉冲溶出伏安法,叶酸片样品溶液中叶酸阴离子在0.52V处出峰。由此表明了本发明的有机凝胶电化学传感器结合差分脉冲溶出伏安法用于叶酸的检测具有较好的重现性。
绘制的峰电流与8个叶酸标准溶液所对应叶酸浓度之间的曲线如图5所示,其中纵坐标为峰电流,横坐标为叶酸标准溶液所对应的叶酸浓度,拟合得到叶酸浓度与峰电流的曲线方程如图6所示,Y=0.02X+0.19 (相关系数R=0.996),将待测叶酸样品溶液的峰电流数据代入上述拟合所得的曲线方程中,计算得到待测叶酸样品溶液中的叶酸浓度。然后根据步骤(2)待测叶酸样品的稀释倍数,从而求出待测叶酸片样品中叶酸的含量为0.393mg,其结果与生产商提供的叶酸含量0.4mg在标准相对偏差允许范围内一致。从而表明了因此该方法具有良好的准确度。
应用实施例
2
利用实施例1所得的叶酸定量检测的装置观察叶酸阴离子在该有机凝胶电化学传感器上转移行为,具体包括如下步骤:
(1)、叶酸标准溶液配制
以pH=7.2、含有0.1mol/L氯化钠、0.1mol/L磷酸二氢钾和0.1mol/L氢氧化钠的水溶液配制浓度为4μM/L的叶酸标准溶液,放于暗室保存备用;
(2)、利用叶酸定量检测的装置,利用电化学工作站(上海辰华仪器公司生产CHI660D型电化学工作站)进行电化学检测,利用循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)和差分脉冲溶出伏安法(DPSV)观察叶酸阴离子在该有机凝胶电化学传感器上的电化学响应;
将叶酸标准溶液装入叶酸定量检测的装置的上端开口的容器8中,通过小型升降台装置,将上端开口的容器8一点点上升,直至叶酸标准溶液或待测的叶酸样品溶液刚巧碰触到中空管9底部的MCM-41型有机/无机复合介孔膜7,操作过程中不可使中空管9底部的MCM-41型有机/无机复合介孔膜7浸没在叶酸标准溶液中;
CV各技术参数分别是高电位:0.8-1.2V,低电位:0-0.2V,扫速:0.005-0.1V/s, 扫描段数:2-10,灵敏度:10-6-10-4;
DPV各技术参数分别是初始电位:0-0.2V,终止电位:0.8-1.2V,脉冲宽度:0.01-0.1V,采样宽度:0.01-0.1s,脉冲周期:0.1-0.5s,灵敏度:10-6-10-4;
DPSV各技术参数分别是振幅:0.01-0.1V,脉冲宽度:0.01-0.1V,采样宽度:0.01-0.1s,脉冲周期:0.1-0.5s,沉积电位:0.1-0.8V,沉积时间:5-100s,灵敏度:10-6-10-4。
上述浓度为4μM/L的叶酸标准溶液中叶酸阴离子在该有机凝胶电化学传感器上的电化学响应情况如图7、图8、图9、图10和图11所示:
从图7可以看出利用循环伏安法(CV)在空白窗口,即没有加入叶酸溶液所得到的窗口上,呈阴离子状态的叶酸发生定向转移,在空白窗口的位置发生出峰情况。空白窗口范围在0-1.0V,叶酸阴离子出峰位置是在0.55V;
从图8可以看出峰电流随着扫速的增大而增大;
从图9可以看出,峰电流值与扫速的平方根成正比,根据图9中曲线的斜率,通过 Randles-Sevčik公式: ip=269An3/2cD1/2v1/2,
可以算出叶酸阴离子在有机凝胶中的扩散系数为1.2×10-6cm2/s,其中,A为复合膜有效孔面积,n为叶酸所带电荷数,c为叶酸在水溶液中的浓度,D为叶酸在有机凝胶中的扩散系数,v为扫描速度。由此说明了叶酸阴离子以线性扩散控制的方式从有机凝胶转移到水相溶液中。
从图10可以看出利用差分脉冲伏安(DPV)叶酸阴离子出峰位置是在0.52V;
从图11和图12可以看出,利用差分脉中溶出伏安可得出富集时间达到60秒后峰电流的增加会趋于平缓。即叶酸阴离子在叶酸定量检测的装置的有机凝胶电化学传感器上最佳富集时间为60秒。同时可以表明利用叶酸定量检测的装置对叶酸进行定量检测可观察到叶酸在其上转移行为。
应用实施例
3
利用实施例1所得的叶酸定量检测的装置检测叶酸精密度试验,平行操作6次,具体包括如下步骤:
(1)、待测叶酸样品溶液的制备
待测样品以叶酸片为例,取1片叶酸片放入研磨钵,用研磨棒研碎,装入25ml小烧杯,向烧杯中加入15ml缓冲溶液1超声溶解10min,然后转入25ml离心管,盖上盖子,放入离心机,转数为10000-25000×g,离心20-50min,所述上清液转入50ml容量瓶用缓冲溶液2定容至50ml,再用移液管移取5ml,转入50ml容量瓶用缓冲溶液3定容至50ml,得到待测样品溶液,放入暗室保存备用;
所述的缓冲溶液1、缓冲溶液2、缓冲溶液3均为pH=7.2、含有0.1mol/L氯化钠、0.1mol/L磷酸二氢钾和0.1mol/L氢氧化钠的水溶液。
(2)、利用叶酸定量检测的装置,通过电化学工作站测定待测叶酸样品溶液所对应的峰电流值
将待测的叶酸样品溶液装入叶酸定量检测的装置的上端开口的容器8中,通过小型升降台装置,将上端开口的容器8一点点上升,直至叶酸标准溶液或待测的叶酸样品溶液刚巧碰触到中空管9底部的MCM-41型有机/无机复合介孔膜7,操作过程中不可使中空管9底部的MCM-41型有机/无机复合介孔膜7浸没在待测的叶酸样品溶液中;
利用电化学工作站,采用差分脉冲溶出伏安法(DPSV)观察待测的叶酸样品溶液中叶酸阴离子所对应的峰电流值,利用应用实施例1的步骤(4)所得的叶酸浓度与峰电流的标准曲线方程,将测得峰电流值换算成叶酸浓度值后其结果见下表:
所述的差分脉冲溶出伏安法(DPSV)的各技术参数分别是振幅:0.01-0.1V,脉冲宽度:0.01-0.1V,采样宽度:0.01-0.1s,脉冲周期:0.1-0.5s,沉积电位:0.1-0.8V,沉积时间:60s,灵敏度:10-6-10-4。
从上表的结果表明,利用本发明的叶酸定量检测的装置对叶酸定量检测的方法,其检测相对标准偏差小于2%,说明利用本发明的叶酸定量检测的装置对叶酸定量检测的方法用于对叶酸的进行定量检测具有重现性较好的优点,能够满足实验室测定叶酸含量的要求。
应用实施例
4
利用实施例1所得的叶酸定量检测的装置对叶酸定量检测的回收率的试验,具体包括如下步骤:
(1)、待测的叶酸样品溶液的制备
待测样品以叶酸片为例,取1片叶酸片放入研磨钵,用盐磨棒研碎,装入25ml小烧杯,向烧杯中加入15ml缓冲溶液1超声溶解10min,然后转入25ml离心管,盖上盖子,放入离心机,转数为10000-25000×g,离心20-50min,所述上清液转入50ml容量瓶用缓冲溶液2定容至50ml,再用移液管移取5ml,转入50ml容量瓶用缓冲溶液3定容至50ml,得到待测叶酸片样品溶液,放入暗室保存备用;
所述的缓冲溶液1、缓冲溶液2、缓冲溶液3均为pH=7.2、含有0.1mol/L氯化钠、0.1mol/L磷酸二氢钾和0.1mol/L氢氧化钠的水溶液。
(2)、回收率样品溶液的配制
取步骤(1)所得的待测的叶酸样品溶液2组,其浓度均为1.79μM/L,即回收率样品溶液的本底值是1.79μM/L,再分别向其中添加浓度为5μM/L、18μM/L叶酸标准溶液,得到2组回收率样品溶液;
(3)、利用叶酸定量检测的装置,通过电化学工作站测定2组回收率样品溶液所对应的峰电流值,每组做6个平行
将回收率样品溶液装入叶酸定量检测的装置的上端开口的容器8中,通过小型升降台装置,将上端开口的容器8一点点上升,直至叶酸标准溶液或待测的叶酸样品溶液刚巧碰触到中空管9底部的MCM-41型有机/无机复合介孔膜7,操作过程中不可使中空管9底部的MCM-41型有机/无机复合介孔膜7浸没在回收率样品溶液中;
利用电化学工作站,采用差分脉冲溶出伏安法(DPSV)观察观察各种不同浓度回收率样品溶液中叶酸阴离子所对应的峰电流值情况,利用应用实施例1的步骤(4)所得的叶酸浓度与峰电流的标准曲线方程,将测得峰电流值换算成叶酸浓度值后其结果见下表:
其中DPSV各技术参数分别是振幅:0.01-0.1V,脉冲宽度:0.01-0.1V,采样宽度:0.01-0.1s,脉冲周期:0.1-0.5s, 沉积电位:0.1-0.8V,沉积时间:60s,灵敏度:10-6-10-4。
从上表中的结果显示:2组回收率样品溶液,回收率平均值均在90%~100%之间,RSD小于2%,说明利用本发明的叶酸定量检测的装置对叶酸定量检测的方法用于对叶酸的进行定量检测,其准确度良好。
综上所述,本发明的叶酸定量检测的装置及利用其对叶酸定量检测的方法具有很高的灵敏度、精密度、准确度、回收率和重现性。进一步,由于叶酸定量检测的装置中所用的有机凝胶电化学传感器具有制备简单、操作易行和成本低廉等特性。因此叶酸定量检测的装置及利用其进行定量检测药品中叶酸含量的方法具有很好地商品化推广价值。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明,而依据本发明的技术方案所做的任何等效变换,均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种叶酸定量检测的装置,其特征在于所述的叶酸定量检测的装置包括水相池和油相池;油相池置于水相池的中上部,水相池可以通过升降装置上下移动;
所述的水相池包括上端开口的容器、水相铂丝对电极Ⅱ,水相参比电极Ag/AgCl;
所述的油相池包括有机凝胶电化学传感器、油相铂丝对电极Ⅰ,油相参比电极Ag/AgCl;
所述的有机凝胶电化学传感器为底部粘有MCM-41型有机/无机复合介孔膜而上部开口的中空管,且中空管中自底向上依次装有有机凝胶、混合溶液;
其中有机凝胶的体积占整个中空管体积的10-20%,混合溶液的体积占中空管体积的30-80%;
所述的混合溶液为浓度为10mol﹒L-1的双(三苯基膦)氯化铵)水溶液和浓度为0.1mol﹒L-1的NaCl水溶液按体积比计算,即10mol﹒L-1的双(三苯基膦)氯化铵)水溶液:0.1mol﹒L-1的NaCl水溶液为5:6的比例混合而成;
所述的有机凝胶通过如下步骤的方法制备而成:
将1,6-二氯己烷和有机相支持电解质,于40-60℃油浴中加热10-50min,然后加入平均分子量为22000的聚氯乙烯,缓慢升温至70-90℃,待溶液呈透明状态后,控制温度为65-85℃,恒温搅拌10-50min,即得有机凝胶;
其中1,6-二氯己烷、有机相支持电解质和平均分子量为22000的聚氯乙烯的用量,按1,6-二氯己烷:有机相支持电解质:平均分子量为22000的聚氯乙烯为5ml:0.059g:0.1-1.0g的比例;
其中所述的有机相支持电解质通过包括如下步骤的方法制备而成:
将双(三苯基膦)氯化铵和四(4-氯苯基)硼酸钾分别溶于按体积比为1:1的甲醇和水组成的混合溶液,再将两种溶液混合,直至有白色沉淀生成,即得有机相支持电解质,其中双(三苯基膦)氯化铵的摩尔浓度为0.01mol/L,四(4-氯苯基)硼酸钾的摩尔浓度为0.01mol/L。
2.如权利要求1所述的一种叶酸定量检测的装置,其特征在于所述的有机凝胶的体积占整个中空管体积的10%,混合溶液的体积占中空管体积的70%;
所述的1,6-二氯己烷、有机相支持电解质和平均分子量为22000的聚氯乙烯的用量,按1,6-二氯己烷:有机相支持电解质:平均分子量为22000的聚氯乙烯为5ml:0.059g:0.5g的比例。
3.如权利要求1或2所述的一种叶酸定量检测的装置,其特征在于所述的上部开口的中空管的材质为石英。
4.如权利要求1所述的一种叶酸定量检测的装置的制备方法,其特征在于具体包括如下步骤:
(1)、MCM-41型有机/无机复合介孔膜的制备;
将无水乙醇,正硅酸四已酯和2.8mmol/L
HCl水溶液按1g:1-5g:0.1-1ml的比例混合均匀,放入三口烧瓶,置于油浴中, 温度控制在50-80℃,反应90min,停止加热,所得的反应液冷却到室温;
将十六烷基三甲基溴化铵、无水乙醇和55mmol/L的HCl水溶液按1g:5-15g:1-5ml的比例混合后加入到上述所得的反应液中继续搅拌10-50min,得到前驱液,然后,在室温25℃条件下,将2mL所制得的前驱液用空白对苯二甲酸乙二醇脂膜以抽滤的方式过滤,保持抽滤状态2min,即空白对苯二甲酸乙二醇脂膜表面基本干燥后,即得MCM-41型有机/无机复合介孔膜;
(2)、有机凝胶的制备
将1,6-二氯己烷和有机相支持电解质于40-60℃油浴中加热10-50min,然后加入平均分子量为22000的聚氯乙烯,缓慢升温至70-90℃,待溶液呈透明状态后,控制温度为65-85℃,恒温搅拌10-50min,即得有机凝胶;
其中1,6-二氯己烷、有机相支持电解质和平均分子量为22000的聚氯乙烯的用量,按1,6-二氯己烷:有机相支持电解质:平均分子量为22000的聚氯乙烯为1ml:0.012g:0.02-0.5g的比例;
(3)、有机凝胶电化学传感器的制备
用硅胶将步骤(1)所得的MCM-41型有机/无机复合介孔膜粘在一个中空管底部的孔道口,放置至少12h;
再用玻璃滴管吸取有机凝胶注入到底部粘有MCM-41型有机/无机复合介孔膜的中空管内,放置至少1h,以便使有机凝胶硬化,有机凝胶的体积占整个中空管体积的10-20%;
待中空管中的有机凝胶硬化后,将混合溶液加入其中,其加入量占中空管体积的30-80%,得有机凝胶电化学传感器;
所述混合溶液为在50ml容量瓶中,加入5ml浓度为10mol﹒L-1的双(三苯基膦)氯化铵)水溶液和6ml浓度为0.1mol﹒L-1的NaCl水溶液混合后用蒸馏水定容至50ml;
(4)、叶酸定量检测的装置的组装
在屏蔽箱内利用固定装置将有机凝胶电化学传感器固定于一个上端开口的容器上,带有MCM-41型有机/无机复合介孔膜的一端向下,并且带有MCM-41型有机/无机复合介孔膜的位置位于容器内的中上部,最后,在有机凝胶电化学传感器的中空管的混合溶液中插入油相铂丝对电极Ⅰ,油相参比电极Ag/AgCl,在上端开口的容器中插入水相铂丝对电极Ⅱ,水相池,水相参比电极Ag/AgCl,即完成叶酸定量检测的装置的组装。
5.如权利要求4所述的叶酸定量检测的装置的制备方法,其特征在于步骤(1)中所述的空白对苯二甲酸乙二醇脂膜,膜厚度为5μm,直径50mm,平均孔径为100nm,孔隙率1.0%-1.5%。
6.利用如权利要求1或2所述的叶酸定量检测的装置对叶酸进行定量检测。
7.如权利要求6所述的利用叶酸定量检测的装置对叶酸进行定量检测的检测,其特征在于具体包括如下步骤:
(1)、叶酸标准溶液的配制
配制浓度分别为1μM/L、3μM/L、5μM/L、9μM/L、18μM/L、24μM/L、32μM/L、40μM/L的叶酸标准溶液;
所述的叶酸标准溶液的配制所用的溶剂为pH=7.2、含有0.1mol/L氯化钠、0.1mol/L磷酸二氢钾和0.1mol/L氢氧化钠的水溶液,其配置过程即将叶酸溶解于上述的溶剂中,然后定容于50ml容量瓶中,得到不同浓度的叶酸标准溶液,放于暗室保存备用;
(2)、待测的叶酸样品溶液的制备
待测样品以叶酸片为例,取1片叶酸片放入研磨钵,用研磨棒研碎,装入25ml小烧杯,向烧杯中加入15ml缓冲溶液1超声溶解10min,然后转入25ml离心管,盖上盖子,放入离心机,转数为10000-25000×g,离心20-50min,所述上清液转入50ml容量瓶用缓冲溶液2定容至50ml,再用移液管移取5ml,转入50ml容量瓶用缓冲溶液3定容至50ml,得到待测的叶酸样品溶液,放入暗室保存备用;
所述的缓冲溶液1、缓冲溶液2、缓冲溶液3均为pH=7.2、含有0.1mol/L氯化钠、0.1mol/L磷酸二氢钾和0.1mol/L氢氧化钠的水溶液;
(3)、利用叶酸定量检测的装置,通过电化学工作站测定叶酸标准溶液和待测叶酸样品溶液所对应的峰电流值;
将叶酸定量检测的装置的上端开口的容器中装入待测的叶酸样品溶液或叶酸标准溶液,通过小型升降台装置,将上端开口的容器一点点上升,直至叶酸标准溶液或待测的叶酸样品溶液刚巧碰触到有机凝胶电化学传感器的中空管底部的MCM-41型有机/无机复合介孔膜;
以差分脉冲溶出伏安法的预富集功能,在各技术参数如振幅:0.01-0.1V,脉冲宽度:0.01-0.1V,采样宽度:0.01-0.1s,脉冲周期:0.1-0.5s,沉积电位:0.1-0.8V,沉积时间:5-100s,灵敏度:10-6-10-4的条件下分别读取步骤(1)中叶酸标准溶液和步骤(2)中待测的叶酸样品溶液所对应的峰电流;
(4)、标准曲线的绘制
以峰电流为纵坐标,叶酸标准溶液所对应叶酸浓度为横坐标,绘制峰电流与叶酸标准溶液所对应的叶酸浓度之间的曲线,拟合得到叶酸浓度与峰电流的标准曲线方程;
(5)、待测叶酸样品中叶酸浓度
将步骤(3)中待测的叶酸样品溶液的峰电流代入步骤(4)所得叶酸浓度与峰电流的标准曲线方程中,并计算得到待测的叶酸样品溶液中叶酸的浓度,然后根据步骤(2)待测叶酸样品的稀释倍数,从而求出待测的叶酸样品中叶酸的含量。
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