CN113945618B - 一种用于血浆中维生素b2含量检测的丝网印刷电极 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电极修饰液以及基于该电极修饰液的用于血浆中维生素B2含量检测的丝网印刷电极。电极修饰液为复合纳米粒子分散液，采用常温原位聚合方法制备，具体为先制备复合纳米粒子，然后制备复合纳米粒子均匀悬浮液，即为所需复合纳米粒子分散液。通过快速点酶机将适量电极修饰液滴涂至工作电极表面，室温下静置3h，即得修饰丝网印刷电极。本发明公开的电极修饰液滴涂修饰到市售丝网印刷电极的工作电极表面，即可实现对血液中维生素B2含量的检测分析；基于该电极修饰液，使用成熟的快速微量滴涂技术，就可以方便地大批量制备出高度均一的试纸电极，便于产业实现。
Description
技术领域
本发明涉及丝网印刷电极技术领域，尤其是一种电极修饰液以及基于该电极修饰液的用于血浆中维生素B2含量检测的丝网印刷电极。
背景技术
维生素是一种生物活性分子，在人类机体新陈代谢中起着至关重要的作用。维生素B2，又称核黄素，是一种黄素，直接参与人体细胞的生长、催化等多种生化反应，并且涉及到碳水化合物、蛋白质及脂肪的代谢。人体内维生素B2浓度水平偏低，会影响皮肤、指甲及头发的正常生长，并导致口唇舌的炎症。维生素B2是一种水溶性维生素，不能通过人体内的生化过程合成，需要从外界的食品、药品中摄入维生素B2，才能维持体内维生素B2的正常浓度水平。
目前，检测维生素B2的方法有高效液相色谱法、荧光分析法、毛细管电泳法、化学发光法和电化学分析等。电化学分析具有灵敏度高、响应快、制备简单、成本低，且不需要复杂费时的预处理步骤和昂贵的生化分析仪器等优点，在医药、生物、食品及环境分析等领域得到广泛应用。传统电化学方法多采用修饰玻碳电极来进行目标检测物的分析检测，而玻碳电极具有成本较高、体积较大等缺点。与此同时，不适用于微量采样、价格低廉的床边诊断检测(Point of Care Testing，POCT)。
发明内容
针对现有技术在人体血浆中维生素B2含量检测中存在的问题，本发明通过在丝网印刷电极表面滴涂一种对维生素B2具有催化活动的复合纳米粒子，实现对血液中维生素B2含量的检测。
本发明保护一种电极修饰液，电极修饰液为复合纳米粒子分散液，采用常温原位聚合方法制备，具体为先制备复合纳米粒子，然后制备复合纳米粒子均匀悬浮液，即为所需复合纳米粒子分散液。
其中，复合纳米粒子的制备方法包括以下步骤：
步骤A1，取适量多壁碳纳米管，加入适量浓度为1.5mol/L的盐酸溶液中，超声处理使其均匀混合，充分静置后，取适量稳定悬浮液；
步骤A2，向稳定悬浮液加入适量苯胺和室温离子液体[BMIM]PF6，剧烈搅拌使其均匀混合；
步骤A3，再向其中加入适量浓度为1mol/L的氯化钴溶液，充分搅拌至均匀，得到粉色混合物溶液；
步骤A4，向混合物溶液中逐滴加入适量浓度为0.1g/mL的过硫酸铵溶液，滴加过程中持续恒速搅拌，直至溶液颜色变为深色；
步骤A5，过滤，并先后使用去离子水和无水乙醇洗涤至滤液无色；
步骤A6，将滤得物置于真空干燥箱中，在70℃条件下干燥24h，即得复合纳米粒子。
其中，复合纳米粒子均匀悬浮液的制备方法：取适量复合纳米粒子，超声分散于适量Nafion溶液中；复合纳米粒子均匀悬浮液中复合纳米粒子的质量优选浓度为5mg/mL，Nafion溶液优选的质量浓度为0.5wt％。
本发明还保护一种用于血浆中维生素B2含量检测的丝网印刷电极，包括基板、丝网印刷于基板上的工作电极、参比电极和对电极，工作电极和对电极均采用导电碳浆印刷而成，参比电极采用银/氯化银浆印刷而成；通过快速点酶机将上述电极修饰液滴涂至工作电极表面，室温下静置3h，即得修饰丝网印刷电极。当工作电极形状为直径2mm的圆形时，电极修饰液滴涂量优选2微升。
本发明公开的电极修饰液滴涂修饰到市售丝网印刷电极的工作电极表面，即可实现对血液中维生素B2含量的检测分析；无需使用玻碳电极作为修饰基底电极，即可实现工作电极对维生素B2的电化学响应；基于该电极修饰液，使用成熟的快速微量滴涂技术，就可以方便地大批量制备出高度均一的试纸电极，便于产业实现。
附图说明
图1为用于血浆中维生素B2含量检测的丝网印刷电极的主视图；
图2为复合纳米粒子分散液滴涂修饰前后丝网印刷电极的电化学性能变化示意图；
图3为峰电流值IP与对应的浓度值C的最小线性拟合示意图。
附图标记说明
1-基板、2-工作电极、3-参比电极、4-对电极、5-电极绝缘层、6-对电极端子、7-工作电极端子，8-参比电极端子。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
实施例1电极制备
一种用于血浆中维生素B2含量检测的丝网印刷电极，包括基板1、设置于基板上的工作电极2、参比电极3和对电极4，如图1所示。工作电极2和对电极4均采用导电碳浆印刷而成，参比电极3采用银/氯化银浆印刷而成。
通过快速点酶机将一定体积的复合纳米粒子分散液滴涂至工作电极的表面，室温下静置3h，即得修饰丝网印刷电极。当工作电极直径为2mm时，复合纳米粒子分散液的滴涂量优选2微升。不同的滴涂量，干燥后电极表面修饰物质的量不同，分布也会不同，直接影响最终检测效果。
复合纳米粒子分散液采用常温原位聚合方法制备，具体为先制备复合纳米粒子，然后制备复合纳米粒子均匀悬浮液，即为所需复合纳米粒子分散液。常温原位聚合方法制备复合纳米粒子分散液，无需高温及复杂严苛的实验条件，常温下即可完成。
复合纳米粒子分散液的制备方法具体阐述如下：
一、复合纳米粒子的制备方法包括以下步骤：
步骤A1，取5mg多壁碳纳米管，加入80mL浓度为1.5mol/L的盐酸溶液中，超声处理70min，使其均匀混合，充分静置后，取70mL稳定悬浮液；
步骤A2，向稳定悬浮液加入1mL苯胺和0.2mL室温离子液体[BMIM]PF6，剧烈搅拌1h，使其均匀混合；
步骤A3，再向其中加入10mL浓度为1mol/L的氯化钴溶液，充分搅拌20min至均匀，得到粉色混合物溶液；
步骤A4，向混合物溶液中逐滴加入30mL浓度为0.1g/mL的过硫酸铵溶液，滴加过程中持续恒速搅拌，直至溶液颜色变为深棕色；
步骤A5，过滤，并先后使用去离子水和无水乙醇洗涤至滤液无色；
步骤A6，将滤得物置于真空干燥箱中，在70℃条件下干燥24h，即得复合纳米粒子。
二、复合纳米粒子均匀悬浮液的制备方法
取适量复合纳米粒子，超声分散于适量Nafion溶液中，复合纳米粒子均匀悬浮液中复合纳米粒子的质量优选浓度为5mg/mL，Nafion溶液优选的质量浓度为0.5wt％。
实施例2工作电极的电化学性能测试
取工作电极未滴涂复合纳米粒子分散液的丝网印刷电极和滴涂复合纳米粒子分散液的丝网印刷电极进行对比测试。通过在5mL Fe(CN)6 3-/Fe(CN)6 4-溶液中(含有1mol/L的KCl)电极电化学性能的前后变化，来说明电极电化学性能的前后变化。测试结果如图2所示，从图2可以看出修饰后的电极表现出更高的峰电流响应和更小的峰电位差，这说明复合纳米粒子被成功地修饰到工作电极表面，并显著地提高了工作电极的电化学性能。
实施例3血液中的维生素B2含量检测效果验证
本实施例通过多标准添加法测定血液中的维生素B2含量，具体过程如下：取50μL待检测血液，加入50μL维生素B2释放剂，混匀后取50μL混合液滴在丝网印刷电极的检测区域内；将修饰好的试纸电极插入维生素检测仪，进行维生素B2浓度检测。
多标准添加法的实施过程：依次用微量移液器准确移取维生素B2标准溶液V1mL、V2mL、V3mL、V4mL、V5mL、V6mL、V7mL，分别加入混合液中；通过维生素检测仪依次测得相应的峰电流为IP1、IP2、IP3、IP4、IP5、IP6、IP7，通过计算每次维生素B2标准液加入后改变的混合液浓度，得到C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7七个与峰电流对应的浓度值；将峰电流值IP与对应的浓度值C进行最小线性拟合，得到线性关系IP＝kC+b，如图3所示，其中k是线性系数，b是截距；通过计算出b，即可得到血液中的维生素B2的浓度值为2(Ip-b)k。从图3呈现出的较好的线性关系也可以看出，基于本申请公开的丝网印刷电极进行维生素B2检测，具有足够的可靠性。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
Claims (3)
1.一种电极修饰液在检测血浆中维生素B2含量中的应用，其特征在于，电极修饰液为复合纳米粒子分散液，采用常温原位聚合方法制备，具体为先制备复合纳米粒子，然后制备复合纳米粒子均匀悬浮液，即为所需复合纳米粒子分散液；
复合纳米粒子的制备方法包括以下步骤：
步骤A1，取适量多壁碳纳米管，加入适量浓度为1.5mol/L的盐酸溶液中，超声处理使其均匀混合，充分静置后，取适量稳定悬浮液；
步骤A2，向稳定悬浮液加入适量苯胺和室温离子液体[BMIM]PF6，剧烈搅拌使其均匀混合；
步骤A3，再向其中加入适量浓度为1mol/L的氯化钴溶液，充分搅拌至均匀，得到粉色混合物溶液；
步骤A4，向混合物溶液中逐滴加入适量浓度为0.1g/mL的过硫酸铵溶液，滴加过程中持续恒速搅拌，直至溶液颜色变为深棕色；
步骤A5，过滤，并先后使用去离子水和无水乙醇洗涤至滤液无色；
步骤A6，将滤得物置于真空干燥箱中，在70℃条件下干燥24h，即得复合纳米粒子；
复合纳米粒子均匀悬浮液的制备方法：取适量复合纳米粒子，超声分散于适量Nafion溶液中，复合纳米粒子均匀悬浮液中复合纳米粒子的质量浓度为5mg/mL，Nafion溶液的质量浓度为0.5wt％。
2.一种用于血浆中维生素B2含量检测的丝网印刷电极，包括基板、丝网印刷于基板上的工作电极、参比电极和对电极，其特征在于，工作电极和对电极均采用导电碳浆印刷而成，参比电极采用银/氯化银浆印刷而成；通过快速点酶机将适量电极修饰液滴涂至工作电极表面，室温下静置3h，即得修饰丝网印刷电极；
所述电极修饰液为复合纳米粒子分散液，采用常温原位聚合方法制备，具体为先制备复合纳米粒子，然后制备复合纳米粒子均匀悬浮液，即为所需复合纳米粒子分散液；
复合纳米粒子的制备方法包括以下步骤：
步骤A1，取适量多壁碳纳米管，加入适量浓度为1.5mol/L的盐酸溶液中，超声处理使其均匀混合，充分静置后，取适量稳定悬浮液；
步骤A2，向稳定悬浮液加入适量苯胺和室温离子液体[BMIM]PF6，剧烈搅拌使其均匀混合；
步骤A3，再向其中加入适量浓度为1mol/L的氯化钴溶液，充分搅拌至均匀，得到粉色混合物溶液；
步骤A4，向混合物溶液中逐滴加入适量浓度为0.1g/mL的过硫酸铵溶液，滴加过程中持续恒速搅拌，直至溶液颜色变为深棕色；
步骤A5，过滤，并先后使用去离子水和无水乙醇洗涤至滤液无色；
步骤A6，将滤得物置于真空干燥箱中，在70℃条件下干燥24h，即得复合纳米粒子；
复合纳米粒子均匀悬浮液的制备方法：取适量复合纳米粒子，超声分散于适量Nafion溶液中，复合纳米粒子均匀悬浮液中复合纳米粒子的质量浓度为5mg/mL，Nafion溶液的质量浓度为0.5wt％。
3.根据权利要求2所述的用于血浆中维生素B2含量检测的丝网印刷电极，其特征在于，当工作电极形状为直径2mm的圆形时，滴涂电极修饰液2微升。
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