CN113848242B - 一种检测合成大麻素rcs-4的电化学发光传感器及其制备方法和应用 - Google Patents
一种检测合成大麻素rcs-4的电化学发光传感器及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113848242B CN113848242B CN202111126067.6A CN202111126067A CN113848242B CN 113848242 B CN113848242 B CN 113848242B CN 202111126067 A CN202111126067 A CN 202111126067A CN 113848242 B CN113848242 B CN 113848242B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rcs
- zif
- cys
- ptcd
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- OZCYJKDWRUIFFE-UHFFFAOYSA-N rcs-4 Chemical compound C12=CC=CC=C2N(CCCCC)C=C1C(=O)C1=CC=C(OC)C=C1 OZCYJKDWRUIFFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 110
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 229930003827 cannabinoid Natural products 0.000 title claims abstract description 31
- 239000003557 cannabinoid Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 208000016853 pontine tegmental cap dysplasia Diseases 0.000 claims abstract description 64
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 27
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims abstract 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 81
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 39
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 26
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 claims description 24
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 23
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N L-Cysteine Chemical compound SC[C@H](N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 11
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 10
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 claims description 10
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- CLYVDMAATCIVBF-UHFFFAOYSA-N pigment red 224 Chemical compound C=12C3=CC=C(C(OC4=O)=O)C2=C4C=CC=1C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C4=CC=C3C1=C42 CLYVDMAATCIVBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 claims description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 5
- 239000004201 L-cysteine Substances 0.000 claims description 4
- 235000013878 L-cysteine Nutrition 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000000861 blow drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims description 3
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 3
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 239000012921 cobalt-based metal-organic framework Substances 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 7
- 238000002796 luminescence method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000504 luminescence detection Methods 0.000 abstract 1
- 239000003571 electronic cigarette Substances 0.000 description 14
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 6
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 6
- 229940065144 cannabinoids Drugs 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 description 3
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000004811 liquid chromatography Methods 0.000 description 3
- 238000002965 ELISA Methods 0.000 description 2
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000005251 capillar electrophoresis Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002290 gas chromatography-mass spectrometry Methods 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 2
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 235000019640 taste Nutrition 0.000 description 2
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010001497 Agitation Diseases 0.000 description 1
- 206010058019 Cancer Pain Diseases 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 208000004547 Hallucinations Diseases 0.000 description 1
- 206010027940 Mood altered Diseases 0.000 description 1
- 206010028813 Nausea Diseases 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 241001481789 Rupicapra Species 0.000 description 1
- 206010041349 Somnolence Diseases 0.000 description 1
- 208000001871 Tachycardia Diseases 0.000 description 1
- 206010047700 Vomiting Diseases 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 238000001378 electrochemiluminescence detection Methods 0.000 description 1
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003018 immunoassay Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000006386 memory function Effects 0.000 description 1
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000036651 mood Effects 0.000 description 1
- 230000007510 mood change Effects 0.000 description 1
- 230000008693 nausea Effects 0.000 description 1
- 238000007899 nucleic acid hybridization Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000005180 public health Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 1
- 235000019615 sensations Nutrition 0.000 description 1
- 238000011896 sensitive detection Methods 0.000 description 1
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005211 surface analysis Methods 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006794 tachycardia Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 230000008673 vomiting Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/308—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells at least partially made of carbon
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/76—Chemiluminescence; Bioluminescence
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
本发明提供了一种检测合成大麻素RCS‑4的电化学发光传感器及其制备方法，属于电化学发光检测领域。通过静电结合作用使PTCD‑cys与Au‑ZIF‑67相结合，构建电化学发光传感器，并基于该电化学发光传感器来检测合成大麻素RCS‑4。使用时以该传感器作为工作电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，铂电极作为辅助电极，组成传统的三电极体系，用电化学发光方法检测合成大麻素RCS‑4。本发明的最低检测限为9.32×10‑ 13g/L，具有制备方法简单，对RCS‑4检测的灵敏度高，选择性好，线性范围宽的特点。
Description
技术领域
本发明属于电化学发光检测领域，涉及检测合成大麻素RCS-4的电化学发光传感器及其制备方法和应用。该方法涉及将PTCD-cys与Au-ZIF-67共同修饰在玻碳电极表面，以Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE电极为传感元件，定量检测电子烟中的合成大麻素RCS-4，属于电化学发光领域。
背景技术
电子烟是一种模仿卷烟的电子产品，有着与卷烟相似的外观、烟雾、味道和感觉。它是通过雾化等手段，将烟液变成蒸汽后，让用户吸食的一种产品。目前常见的电子烟被用于替代香烟和戒烟，它没有香烟中的焦油和悬浮微粒等其他有害成分并且可以像香烟一样能吸出烟、吸出味道和感觉来。但是近来越来越多的报道显示电子烟产品存在一些良莠不齐的现象，电子烟中掺杂毒品来躲避司法追查的现象时有发生。
电子烟掺杂毒品的问题已经严重影响到大众的人身健康安全，迫切的需要一种能够检测电子烟中精神活性物质的方法。合成大麻素RCS-4是一种新精神活性物质，目前，合成大麻素有两个主要用途:一是它们用于医疗方面的用途，例如在肿瘤上抗击癌痛，调节情绪/行为；另一个用途则是用于娱乐。然而，过量的合成大麻素也有明显的副作用，例如注意力不集中，情绪变化以及记忆功能损伤等，常见的临床症状为心动过快、激动、困倦、呕吐、幻觉、恶心、抽搐等。目前，合成大麻素检测的主要方法有酶联免疫法(ELISA)、毛细管电泳法(CE)、液相色谱法(LC)、气相色谱/质谱法(GC-MS)、液相色谱/质谱法(LC-MS)等等，这些方法的准确度较高，分析速度也较快，但它们往往需要与红外(FT-IR)和核磁共振(NMR)等其他方法联用，而且存在价格昂贵，需要专业人员操作等等一系列问题，这些问题都限制了它们在实际样品监测中的应用，因此能简便快速灵敏检测的方法成为了大家的首选。
电化学发光(ECL)是一种光谱学和电化学相结合的分析方法，因其独特的优势而广泛应用于免疫分析、核酸杂交分析以及表面分析等领域。它兼备了电化学及化学发光方法的优点，具有灵敏度高、背景低、易控制和检测时间短等优点。电化学发光无需引入外部光源,相比于光致发光方法可有效地避免背景光源的干扰，通过高信噪比来提升检测灵敏度，完成对目标物的痕量测定。现在，用于检测RCS-4用三电极体系，电化学发光方法的报道还很少。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中合成大麻素RCS-4检测灵敏度的不足，提供一种检测合成大麻素RCS-4的电化学发光传感器。本发明充分利用PTCD-cys与Au-ZIF-67两者的静电相互作用共同修饰到玻碳电极表面，获得Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE电化学发光传感器，使得电化学发光的灵敏度和稳定性显著提高。再加入检测物RCS-4后，Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE电化学发光传感器的ECL信号值显著增强，能够实现对RCS-4的检测，并且通过加入其他干扰物发现该传感器具有良好的特异性。
为了实现本发明目的，所采用的技术方案为：一种检测合成大麻素RCS-4的电化学发光传感器，是有含有Au-ZIF-67/PTCD-cys复合材料修饰的玻碳电极表面组成。
上述检测合成大麻素RCS-4的电化学发光传感器的制备方法：包括如下步骤：PTCD-cys与Au-ZIF-67通过静电相互作用形成Au-ZIF-67/PTCD-cys复合材料并共同修饰的玻碳电极表面。
具体步骤如下：
(1)将PTCD-cys分散于DMF中，得PTCD-cys的DMF分散液；将Au-ZIF-67分散于DMF中，得到Au-ZIF-67的DMF分散液。
(2)将玻碳电极抛光，依次用硝酸溶液、乙醇溶液和超纯水超声清洗，室温下吹干，获得前处理后的玻碳电极待用；用微量注射器依次移取步骤(1)制得的分散液滴涂在预处理后的玻碳电极表面，自然晾干，得到所述Au-ZIF-67/PTCD-cys复合材料修饰的玻碳电极，即所述检测合成大麻素RCS-4的电化学发光传感器。
进一步的，步骤(1)所述的PTCD-cys的DMF分散液的浓度为0.01～0.05mg/mL，所述的Au-ZIF-67的DMF分散液为0.01～0.05mg/mL，所述步骤(2)中PTCD-cys与Au-ZIF-67的修饰质量比为1:1～1:3。
进一步的，PTCD-cys通过如下方法制得：将苝-3，4，9，10-四羧酸二酐(PTCDA)、L-半胱氨酸(L-cys)和咪唑置于三口烧瓶中，在氩气保护下加热反应(作为优选，反应温度为100℃，反应时间为6h)，反应结束后将反应混合物冷却至室温并分散在乙醇中，然后加入盐酸溶液(优选1M)，将混合物搅拌过夜，得红色固体，过滤并水洗至滤液变为中性，将滤饼真空干燥，即为所述PTCD-cys。
进一步的，所述Au-ZIF-67通过如下方法制得：将ZIF-67分散在乙醇中(浓度一般控制为4.55mg/ml左右)，在剧烈搅拌下向其中滴加HAuCl4的乙醇溶液(浓度一般控制为0.25mg/ml)，控制ZIF-67与HAuCl4的质量比为50:1，室温下搅拌至少3h(优选5h)后将紫色产物离心并用乙醇洗涤，干燥后(一般80℃干燥8h)，分散在乙醇中，然后再加入NaBH4的乙醇溶液同时控制NaBH4过量(一般控制HAuCl4与NaBH4的质量比为1：0.5)，过滤洗涤后获得Au-ZIF-67。
一种基于电化学发光传感器检测合成大麻素RCS-4的方法，所述方法包括如下步骤：
以如上所述的电化学发光传感器(Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE)作为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂丝电极为对电极组成三电极体系，样品中的RCS-4被定量固定到传感器的表面，通过产生的电化学发光信号用于检测。
进一步的，具体步骤为：
步骤1，含K2S2O8的PBS缓冲溶液的配制：
用pH为7.5的0.1mol/L的PBS缓冲溶液配制含0.05mol/L K2S2O8的PBS缓冲溶液；
步骤2，不同浓度的RCS-4标准溶液的配制：配制RCS-4溶液，然后将RCS-4溶液用无水乙醇稀释，得到一系列不同浓度的RCS-4标准溶液，RCS-4标准溶液的浓度范围为1.0×10-12～1.0×10-6g/L；
步骤3，标准曲线的绘制：
将等量的按照步骤2配制的不同浓度的RCS-4标准溶液修饰在所述电化学发光传感器上并反应相同时间，使电化学发光传感器结合RCS-4，然后以RCS-4/Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE作为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，组成三电极体系，以步骤1中的含K2S2O8的PBS缓冲溶液为电解液，在-1.8～0V的电化学窗口范围内，光电倍增管高压800V，扫速0.1V/s，进行循环伏安扫描，记录发光强度-时间曲线，建立电化学发光传感器结合RCS-4前后的发光强度差值(ΔECL)与RCS-4标准溶液中的RCS-4浓度对数值的线性关系，得到相应的线性回归方程；
步骤4，样品中RCS-4的检测
所述样品先经过预处理，用乙醇将样品进行稀释，按照步骤3再将其修饰在电化学发光传感器表面反应相同时间，使电化学发光传感器结合RCS-4，然后以RCS-4/Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE作为工作电极，再采用步骤3方法检测发光强度，再根据线性回归方程计算出样品中RCS-4的浓度。
进一步的，步骤3中所述的RCS-4标准溶液的用量为5μL，反应时间为50min。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
本发明设计了一种基于苝的衍生物PTCD-cys与金掺杂的钴基金属有机框架Au-ZIF-67复合材料的电化学发光传感器(Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE)，两者材料通过静电相互作用结合，可以获得稳定的电化学发光性能，通过RCS-4对该体系ECL信号强度的增强的机理，成功实现对RCS-4的灵敏检测，该传感平台可特异性识别检测物RCS-4，具有高选择性。本发明的检测范围为1.0×10-12～1.0×10-6g/L，最低检测限为9.32×10-13g/L。本发明检测RCS-4的操作简单、选择性好、检测成本低、灵敏度高。本发明对推广传感器在电子烟的安全检测方面的实际应用具有重要的意义。
附图说明
图1为实施例1中所构建的电化学发光传感器在与不同浓度的RCS-4结合后的ECL响应图，其中RCS-4的浓度从a到g依次为：(a)1.0×10-12g/L；(b)1.0×10-11g/L；(c)1.0×10-10g/L；(d)1.0×10-9g/L；(e)1.0×10-8g/L；(f)1.0×10-7g/L；(g)1.0×10-6g/L；
图2为实施例1加入RCS-4前后发光强度的差值(ΔECL)与RCS-4浓度对数值的标准曲线；
图3是实施例1中制备的PTCD-cys/Au-ZIF-67复合材料的扫描电镜图。
具体实施方式
本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下实施例中不同浓度的RCS-4标准溶液的配制方法为：配制RCS-4溶液，然后用无水乙醇进行稀释，得到一系列不同浓度的RCS-4标准溶液，本实施例中RCS-4标准溶液中RCS-4的浓度分别为(a)1.0×10-12g/L；(b)1.0×10-11g/L；(c)1.0×10-10g/L；(d)1.0×10- 9g/L；(e)1.0×10-8g/L；(f)1.0×10-7g/L；(g)1.0×10-6g/L；
实施例1：
(一)组装PTCD-cys/Au-ZIF-67/GCE传感器
(1)PTCD-cys与Au-ZIF-67材料的制备：
准确称量0.0716g苝-3，4，9，10-四羧酸二酐(PTCDA)、0.1602g的L-半胱氨酸(L-cys)和6.0034g咪唑置于三口烧瓶中，在氩气保护下于100℃加热6h。将反应混合物冷却至室温并分散在25mL乙醇中，然后加入125mL的盐酸溶液(1M)。将混合物搅拌过夜。所得红色固体过滤并水洗，至滤液变为中性。将滤饼真空干燥，所得红色固体即为PTCD-cys，将其保存于4℃下。
准确称量0.2912g Co(NO3)2·6H2O和0.6608g 2-甲基咪唑溶于30mL甲醇中。室温下搅拌24h后离心并用甲醇洗涤3次，80℃下真空干燥4h后获得ZIF-67固体。然后将50mgZIF-67分散在11mL乙醇中，在剧烈搅拌下向其中滴加4mL HAuCl4(1mg)的乙醇溶液。室温下搅拌5h后将紫色产物离心并用乙醇洗涤，将产物在80℃加热8h使干燥，分散在11mL乙醇中，然后再加入4mL NaBH4(0.5mg)乙醇溶液。过滤洗涤后获得Au-ZIF-67。
将制备的PTCD-cys配制成0.02mg/mL的DMF分散液；将制备的Au-ZIF-67配制成0.02mg/mL的DMF分散液。
(2)PTCD-cys/Au-ZIF-67/GCE传感器的制备
首先将玻碳电极用抛光粉(Al2O3)在麂皮上打磨成镜面后，依次用硝酸溶液、乙醇溶液和超纯水超声清洗，室温下吹干获得预处理后的玻碳电极。用微量注射器依次移取步骤(1)中制得的2μL 0.02mg/mL的PTCD-cys的DMF分散液，待自然晾干后，再滴涂6μL0.02mg/mL的Au-ZIF-67的DMF分散液，自然晾干后即可得到PTCD-cys/Au-ZIF-67修饰的玻碳电极，PTCD-cys/Au-ZIF-67/GCE即作为电化学发光测试的传感元件。
(二)基于PTCD-cys/Au-ZIF-67/GCE传感器检测RCS-4的方法
(1)标准曲线的绘制
将等量的的不同浓度的RCS-4标准溶液修饰在如(一)所述电化学发光传感器上并反应相同时间，使电化学发光传感器结合RCS-4，然后以RCS-4/Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE作为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，组成三电极体系，以pH为7.5的含0.05mol/L K2S2O8的PBS缓冲溶液为电解液，在-1.8～0V的电化学窗口范围内，光电倍增管高压800V，扫速0.1V/s，进行循环伏安扫描，记录发光强度-时间曲线，建立电化学发光传感器结合RCS-4前后的发光强度差值(ΔECL)与RCS-4标准溶液中的RCS-4浓度对数值的线性关系，得到相应的线性回归方程；△ECL＝322.3593lg C+4022.91218(g/L)，检测范围为1.0×10-12～1.0×10-6g/L，检测限为9.32×10-13g/L。
(2)样品的检测
取某品牌电子烟的烟液50μL于200μL乙醇中，得到稀释液并将稀释液等量分成数份。将不同浓度的RCS-4标准溶液加入到上述的稀释液中，充分反应后以3000rpm的转速离心5min，收集上清液。取5μL上清液修饰在Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE电化学发光传感器表面，按步骤(1)所得的线性回归方程计算出待检测样品中RCS-4的浓度，其结果列于表1中。
本发明PTCD-cys为基底材料，通过二次滴涂Au-ZIF-67得到复合材料，形貌如图3，两者能够通过静电相互作用稳定结合，提升PTCD-cys单体的电化学发光稳定性。此外，Au-ZIF-67能够大幅度提高单独材料的电化学发光强度，实现极少量的PTCD-cys即能对RCS-4进行检测的目的。当痕量的RCS-4出现时，通过PTCD-cys与RCS-4的相互作用提升ECL强度值，实现对RCS-4的定量检测。该传感器导电性良好，稳定性和选择性好，相比于其他检测方法，该方法还有较宽的检测范围和较低的检测限，能够实现RCS-4的痕量检测。
对比实施例1：
(1)PTCD-cys/GCE传感器的制备
用微样注射器移取2μL 0.02mg/mL的PTCD-cys的DMF分散液，滴涂到前处理过的玻碳电极(前处理方法同实施例1)表面，得到PTCD-cys/GCE化学修饰电极，自然晾干后得到PTCD-cys/GCE传感器，作为电化学发光测试的传感元件。(单体测试修饰量与样品浓度与实施例保持单一变量)
(2)标准曲线的绘制
以步骤(1)制得的PTCD-cys/GCE传感器作为传感元件，将等量的不同浓度的RCS-4标准溶液修饰在传感器表面并反应50min，之后将其作为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，组成三电极体系，并以含有0.05mol/LK2S2O8的pH 7.5的0.1mol/L PBS缓冲液为电解液测定发光强度，在-1.8～0V的电化学窗口范围内，光电倍增管高压800V，扫速0.1V/s，进行循环伏安扫描，记录发光强度-时间曲线，建立电化学发光传感器结合RCS-4前后的发光强度差值与RCS-4标准溶液中的RCS-4浓度对数值的线性关系，得到相应的线性回归方程。
(3)样品的检测
取某品牌电子烟的烟液50μL于200μL乙醇中，得到稀释液并将稀释液等量分成数份。将不同浓度的RCS-4标准溶液加入到上述的稀释液中，充分反应后以3000rpm的转速离心5min，收集上清液。取5μL上清液修饰在Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE电化学发光传感器表面，按步骤(1)所得的线性回归方程计算出待检测样品中RCS-4的浓度，其结果列于表1中。
对比实施例2：
(1)Au-ZIF-67/GCE传感器的制备
用微量注射器移取6μL 0.02mg/mL的Au-ZIF-67的DMF分散液，滴涂到前处理过的玻碳电极(前处理方法同实施例1)表面，得到Au-ZIF-67/GCE化学修饰电极，自然晾干后得到Au-ZIF-67/GCE传感器，作为电化学发光测试的传感元件。(单体测试滴涂量与样品浓度与实施例保持单一变量)。
(2)标准曲线的绘制
以步骤(1)制得的Au-ZIF-67/GCE传感器作为传感元件，将等量的不同浓度的RCS-4标准溶液修饰在传感器表面并反应50min，之后将其作为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，组成三电极体系，并以含有0.05mol/LK2S2O8的pH 7.5的0.1mol/L PBS缓冲液为电解液测定发光强度，在-1.8～0V的电化学窗口范围内，光电倍增管高压800V，扫速0.1V/s，进行循环伏安扫描，记录发光强度-时间曲线，建立电化学发光传感器结合RCS-4前后的发光强度差值与RCS-4标准溶液中的RCS-4浓度对数值的线性关系，得到相应的线性回归方程。
(3)样品的检测
取某品牌电子烟的烟液50μL于200μL乙醇中，得到稀释液并将稀释液等量分成数份。将不同浓度的RCS-4标准溶液加入到上述的稀释液中，充分反应后以3000rpm的转速离心5min，收集上清液。取5μL上清液修饰在Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE电化学发光传感器表面，按步骤(1)所得的线性回归方程计算出待检测样品中RCS-4的浓度，其结果列于表1中。
表1 某电子烟样品的测定结果
备注：a为三次测定的平均值
如表1所示，样品平行测定3次，加标回收率在96％～103％之间，相对标准偏差小于5％，回收效果较好。上述实验结果说明，不用PTCD-cys/Au-ZIF-67复合材料修饰而单独用PTCD-cys或Au-ZIF-67修饰玻碳电极后进一步组装传感元件无法检测出RCS-4，因此本发明的传感器是可用于检测电子烟中的RCS-4。
基于以上验证可知本发明基于RCS-4对Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE体系的电化学发光协同效应，构建了一种能够快速、灵敏检测RCS-4的新方法。由于Au-ZIF-67与PTCD-cys具有良好的静电相互作用，当存在微量的RCS-4时，Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE的ECL信号显著增强。通过研究发现Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE传感器系统ECL信号的增强值(ΔECL)与RCS-4的浓度呈现良好的线性关系。本发明使用的电化学发光法不仅具有灵敏度高、重现性好、选择性好和线性范围宽等优点，而且对电子烟中RCS-4的定量分析具有很大的应用潜力，是电子烟中合成大麻素RCS-4快速定量分析的理想方法之一。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种检测合成大麻素RCS-4的电化学发光传感器，其特征在于：是由含有Au-ZIF-67/PTCD-cys复合材料修饰的玻碳电极表面组成，其中Au-ZIF-67/PTCD-cys复合材料是由PTCD-cys与Au-ZIF-67通过静电相互作用形成
所述Au-ZIF-67为金掺杂的钴基金属有机框架；
所述PTCD-cys为苝-3，4，9，10-四羧酸二酐与L-半胱氨酸反应后的红色产物。
2.如权利要求1所述的检测合成大麻素RCS-4的电化学发光传感器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将PTCD-cys分散于DMF中，得PTCD-cys的DMF分散液；将Au-ZIF-67分散于DMF中，得到Au-ZIF-67的DMF分散液；
（2）将玻碳电极抛光，依次用硝酸溶液、乙醇溶液和超纯水超声清洗，室温下吹干，获得前处理后的玻碳电极待用；用微量注射器依次移取步骤（1）制得的分散液滴涂在预处理后的玻碳电极表面，自然晾干，得到所述Au-ZIF-67/PTCD-cys复合材料修饰的玻碳电极，即所述检测合成大麻素RCS-4的电化学发光传感器。
3.根据权利要求2所述的检测合成大麻素RCS-4的电化学发光传感器的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的PTCD-cys的DMF分散液的浓度为0.01~0.05 mg/mL，所述的Au-ZIF-67的DMF分散液为0.01~0.05 mg/mL，所述步骤（2）中PTCD-cys与Au-ZIF-67的修饰质量比为1:1~1:3。
4.根据权利要求2所述的检测合成大麻素RCS-4的电化学发光传感器的制备方法，其特征在于：所述PTCD-cys通过如下方法制得：将苝-3，4，9，10-四羧酸二酐(PTCDA)、L-半胱氨酸(L-cys)和咪唑置于三口烧瓶中，在氩气保护下加热反应，反应结束后将反应混合物冷却至室温并分散在乙醇中，然后加入盐酸溶液，将混合物搅拌过夜，得红色固体，过滤并水洗至滤液变为中性，将滤饼真空干燥，即为所述PTCD-cys。
5.根据权利要求4所述的检测合成大麻素RCS-4的电化学发光传感器的制备方法，其特征在于：所述氩气保护下加热反应温度为100 ℃，反应时间为6 h；和/或，盐酸浓度为1 M。
6.根据权利要求2所述的检测合成大麻素RCS-4的电化学发光传感器的制备方法，其特征在于：所述Au-ZIF-67通过如下方法制得：将ZIF-67分散在乙醇中，在剧烈搅拌下向其中滴加HAuCl4的乙醇溶液，控制ZIF-67与HAuCl4的质量比为50:1，室温下搅拌至少3h后将紫色产物离心并用乙醇洗涤，干燥后，分散在乙醇中，然后再加入NaBH4的乙醇溶液同时控制NaBH4过量，过滤洗涤后获得Au-ZIF-67。
7.根据权利要求6所述的检测合成大麻素RCS-4的电化学发光传感器的制备方法，其特征在于：所述HAuCl4 与NaBH4的质量比为1：0.5。
8.一种基于电化学发光传感器检测合成大麻素RCS-4的方法，其特征在于：包括如下步骤：以如权利要求1所述的检测合成大麻素RCS-4的电化学发光传感器作为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂丝电极为对电极组成三电极体系，样品中的RCS-4被定量固定到所述传感器的表面，通过产生的电化学发光信号用于检测。
9.根据权利要求8所述的基于电化学发光传感器检测合成大麻素RCS-4的方法，其特征在于：具体步骤为：
步骤1，含K2S2O8的PBS缓冲溶液的配制：
用pH为 7.5的0.1 mol/L的 PBS缓冲溶液配制含0.05 mol/L K2S2O8的PBS缓冲溶液；
步骤2，不同浓度的RCS-4标准溶液的配制：配制RCS-4溶液，然后将RCS-4溶液用无水乙醇稀释，得到一系列不同浓度的RCS-4标准溶液，RCS-4标准溶液的浓度范围为1.0×10-12～1.0×10-6 g/L；
步骤3，标准曲线的绘制：
将等量的按照步骤2配制的不同浓度的RCS-4标准溶液修饰在所述电化学发光传感器上并反应相同时间，使电化学发光传感器结合RCS-4，然后以RCS-4/Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE作为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，组成三电极体系，以步骤1中的含K2S2O8的PBS缓冲溶液为电解液，在 -1.8~0 V的电化学窗口范围内，光电倍增管高压800 V，扫速0.1 V/s，进行循环伏安扫描，记录发光强度-时间曲线，建立电化学发光传感器结合RCS-4前后的发光强度差值(ΔECL)与RCS-4标准溶液中的RCS-4浓度对数值的线性关系，得到相应的线性回归方程；
步骤4，样品中RCS-4的检测
所述样品先经过预处理，用乙醇将样品进行稀释，按照步骤3再将其修饰在电化学发光传感器表面反应相同时间，使电化学发光传感器结合RCS-4，然后以RCS-4/Au-ZIF-67/PTCD-cys/GCE作为工作电极，再采用步骤3方法检测发光强度，再根据线性回归方程计算出样品中RCS-4的浓度。
10.根据权利要求9所述的基于电化学发光传感器检测合成大麻素RCS-4的方法，其特征在于：步骤3中所述的RCS-4标准溶液的用量为5 μL，反应时间为50 min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111126067.6A CN113848242B (zh) | 2021-09-26 | 2021-09-26 | 一种检测合成大麻素rcs-4的电化学发光传感器及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111126067.6A CN113848242B (zh) | 2021-09-26 | 2021-09-26 | 一种检测合成大麻素rcs-4的电化学发光传感器及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113848242A CN113848242A (zh) | 2021-12-28 |
| CN113848242B true CN113848242B (zh) | 2024-04-30 |
Family
ID=78980040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111126067.6A Active CN113848242B (zh) | 2021-09-26 | 2021-09-26 | 一种检测合成大麻素rcs-4的电化学发光传感器及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113848242B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115007211A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-09-06 | 济南大学 | 一种适配体功能化磁珠/Au@ZIF-67-ssDNA复合材料的制备及应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1186513A (zh) * | 1995-03-10 | 1998-07-01 | 梅索磅秤技术有限公司 | 多阵列、多特异性的电化学发光检验 |
| US6673533B1 (en) * | 1995-03-10 | 2004-01-06 | Meso Scale Technologies, Llc. | Multi-array multi-specific electrochemiluminescence testing |
| WO2014036772A1 (zh) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | 中国人民解放军第三军医大学第一附属医院 | 促红细胞生成素受体修饰电极及其制备方法和应用 |
| WO2020038180A1 (zh) * | 2018-08-23 | 2020-02-27 | 青岛大学 | 海绵状金纳米粒子/石墨相氮化碳复合材料电化学传感器用于氯霉素检测 |
| CN110988070A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-10 | 常州大学 | 一种电化学发光适配体传感器及检测氯霉素的方法 |
| CN112147200A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-12-29 | 常州大学 | 用于检测卡那霉素的电化学发光适配体传感器及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9441033B2 (en) * | 2011-02-14 | 2016-09-13 | Randox Laboratories Limited | Detection of synthetic cannabinoids |
| US20200018734A1 (en) * | 2016-06-08 | 2020-01-16 | Kathleen Stitzlein | Quantitative hptlc cannabinoid field testing device and method |
-
2021
- 2021-09-26 CN CN202111126067.6A patent/CN113848242B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1186513A (zh) * | 1995-03-10 | 1998-07-01 | 梅索磅秤技术有限公司 | 多阵列、多特异性的电化学发光检验 |
| US6673533B1 (en) * | 1995-03-10 | 2004-01-06 | Meso Scale Technologies, Llc. | Multi-array multi-specific electrochemiluminescence testing |
| CN1661115A (zh) * | 1995-03-10 | 2005-08-31 | 梅索磅秤技术有限公司 | 多阵列、多特异性的电化学发光检验 |
| WO2014036772A1 (zh) * | 2012-09-07 | 2014-03-13 | 中国人民解放军第三军医大学第一附属医院 | 促红细胞生成素受体修饰电极及其制备方法和应用 |
| WO2020038180A1 (zh) * | 2018-08-23 | 2020-02-27 | 青岛大学 | 海绵状金纳米粒子/石墨相氮化碳复合材料电化学传感器用于氯霉素检测 |
| CN110988070A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-10 | 常州大学 | 一种电化学发光适配体传感器及检测氯霉素的方法 |
| CN112147200A (zh) * | 2020-09-25 | 2020-12-29 | 常州大学 | 用于检测卡那霉素的电化学发光适配体传感器及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Au-doped MOFs catalyzed electrochemiluminescence platform coupled with target-induced self-enrichment for detection of synthetic cannabinoid RCS-4;Qianying Cao et al.;Microchimica Acta;20220804;第189卷(第313期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113848242A (zh) | 2021-12-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3379240A1 (en) | Odor sensor and odor measurement system | |
| Qiu et al. | Electrochemical impedance spectroscopy sensor for ascorbic acid based on copper (I) catalyzed click chemistry | |
| CN110988070B (zh) | 一种电化学发光适配体传感器及检测氯霉素的方法 | |
| Babaei et al. | A new sensor for simultaneous determination of tyrosine and dopamine using iron (III) doped zeolite modified carbon paste electrode | |
| Sheta et al. | A novel, fast, high sensitivity biosensor for supporting therapeutic decisions and onset actions for chest pain cases | |
| CN107488147A (zh) | 一种荧光探针及其制备方法与应用 | |
| CN113848242B (zh) | 一种检测合成大麻素rcs-4的电化学发光传感器及其制备方法和应用 | |
| Li et al. | An AIE fluorescent probe with a naphthalimide derivative and its application for detection of hypochlorite and imaging inside living cells | |
| CN111060573B (zh) | CoFe普鲁士蓝类似物修饰电极及其在同时测定多巴胺和5-羟色胺含量中的应用 | |
| Li et al. | Disposable Sandwich‐type Electrochemical Sensor for Selective Detection of Glucose Based on Boronate Affinity | |
| CN106146526A (zh) | 一种荧光探针化合物及其制备方法和用途 | |
| Tepeli Büyüksünetci et al. | Centri‐Voltammetric Folic Acid Detection | |
| Pesaran et al. | A miniaturized all-in-one optical nose based on 3D printing technology and patterned paper substrate for discrimination of volatile organic compounds | |
| CN105606585A (zh) | 一种呼气传感器及其制备方法与应用 | |
| Cheng et al. | A dual-mode sensor platform with adjustable electrochemiluminescence-fluorescence for selective detection of paraquat pesticide | |
| Jiang et al. | Construction of electrochemical and electrochemiluminescent dual-mode aptamer sensors based on ferrocene dual-functional signal probes for the sensitive detection of Alternariol | |
| Peng et al. | Colorimetric and fluorescent dual-signals probes for naked-eye detection of hydrogen peroxide and applications in milk samples and in vivo | |
| Yuan et al. | Label-free and facile electrochemical biosensing using carbon nanotubes for malondialdehyde detection | |
| CN110964044B (zh) | 一种基于双香豆素衍生物的过氧化亚硝酸盐荧光探针、制备方法与应用 | |
| CN108586382A (zh) | 一种希夫碱化合物及其制备和在铜离子检测中的应用 | |
| CN105777607B (zh) | 一种三苯胺双吲哚碘盐及其合成方法和应用 | |
| CN116203092A (zh) | 一种用于检测邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯的电化学发传感器的制备方法和检测方法 | |
| Georgescu et al. | Evaluation of amperometric dot microsensors for the analysis of folic acid in pharmaceutical tablets and urine samples | |
| Dong et al. | Novel Designing of Chemically Modified Electrode (CME) of the Bio‐MOF‐1 for the Detection of Dopamine Based on Inhibition of [Ru (bpy) 3] 2+/DBAE System | |
| CN108373464A (zh) | 一类基于甲醛诱导催化琥珀酰亚胺水解的甲醛荧光探针及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |