CN114235935B - 一种检测秦皮甲素和/或秦皮乙素的直接电化学法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测秦皮甲素和/或秦皮乙素的直接电化学法，是使用经过AuNPs和PtNPs修饰的碳纤维电极PtNPs/AuNPs/CFME，通过循环伏安法或差分脉冲伏安法对样品进行检测。该方法所用电极具有良好的电化学响应，在有其他杂质干扰，或者二者同时存在的样品中，都能够准确检测其中的一种成分或者二者同时进行检测，检测结果准确，检测限低，可以在复杂的生物基质中提高检测的灵敏度和选择性。

Description

一种检测秦皮甲素和/或秦皮乙素的直接电化学法
技术领域
本发明涉及化合物定量检测技术领域，具体涉及一种能够检测生物样品中的秦皮甲素和/或秦皮乙素的直接电化学法。
背景技术
秦皮是一种历史悠久、应用广泛的中草药。根据《中国药典》(2015年版)，秦皮的主要有效成分是秦皮甲素和秦皮乙素，这两种成分是评价秦皮质量的主要标志性成分，其结构式如下所示：
药理实验表明，秦皮甲素和秦皮乙素能有效抑制微生物生长，并具有抗炎作用、镇痛作用和抗肿瘤作用。因此，建立一种分别或同时定量检测秦皮甲素和秦皮乙素的方法，研究秦皮甲素和秦皮乙素的药代动力学，对进一步研究和合理使用秦皮甲素和秦皮乙素具有重要意义。目前有多种分析方法可用于检测秦皮甲素和秦皮乙素，如高效液相色谱法、荧光测定法和毛细管电泳法等。然而，这些方法使用的设备昂贵、样品预处理复杂并且耗时较长。
发明内容
为了解决现有检测技术设备昂贵、样品预处理复杂、检测耗时长等问题，本发明提供了一种检测秦皮甲素和/或秦皮乙素的直接电化学法，在复杂生物基质中提高检测的灵敏度和选择性，检测用传感器制备简便、操作简单、成本低。
下面详述本发明的技术方案：
一种检测秦皮甲素和/或秦皮乙素的直接电化学法，是使用经过AuNPs和PtNPs修饰的碳纤维电极PtNPs/AuNPs/CFME，通过循环伏安法或差分脉冲伏安法对样品进行检测。
碳纤维微电极(Carbon FiberMicro Electrode，CFME)作为一种电化学传感器，其检测性能非常依赖于电极表面的修饰材料。上述方法使用CFME先经过金纳米颗粒(AuNanoParticles，AuNPs)进行表面修饰，再经过铂纳米颗粒(Pt NanoParticles，PtNPs)进行表面修饰，AuNPs具有优异的生物相容性、高比表面积和较好的催化活性、优异的导电性，可以提高电极表面的电子转移速率；PtNPs在较高电位下具有优异的活性和抗氧化性。经双重修饰后提高了碳纤维电极的电化学性能和选择性，能够准确测定样品中秦皮甲素、秦皮乙素的含量。
循环伏安法(Cyclic Voltammetry，CV)，通常采用三电极系统：工作电极、参比电极和辅助电极。工作电极即与被研究物质起反应的电极，参比电极是监测工作电极的电势，辅助电极又称对电极。外加电压施加在工作电极和辅助电极之间，反应电流通过工作电极与辅助电极。在氧化还原体系下，当电压负向扫描时，电极上将发生还原反应，得到一个还原峰电流，当电压正向扫描时，电极上发生氧化反应，得到一个氧化电流峰。电压完成一次循环扫描后，将记录出一个扫描电压呈等腰三角形的氧化还原曲线。
差分脉冲伏安法(Differential Pulse Voltammetry，DPV)，是在线性扫描伏安法和阶梯扫描伏安法基础之上添加一定的电压脉冲。在电势改变之前测量电流，通过这种方式来减小充电电流的影响。在对体系施加脉冲前和施加脉冲期后测量电流，将这两次电流相减，并输出这个周期中的电解电流。随着电势增加，连续测得多个周期的电解电流，并用电解电流对电势作图，即得差分脉冲曲线。
CV和DPV均为本领域常规技术手段，本发明中对具体操作方法不做具体限定。
可选或优选的，上述方法中，所述PtNPs/AuNPs/CFME通过电化学沉积法制备而成：首先依次用乙醇和去离子水清洗CFME，然后在+1.5V的条件下，CFME在AuNPs溶胶中电化学沉积30分钟，使得AuNPs修饰在CFME表面，获得AuNPs/CFME；再依次用乙醇和去离子水清洗AuNPs/CFME，在+1.5V条件下，在PtNPs溶胶中电化学沉积25分钟，使得AuNPs/CFME表面修饰上PtNPs，制备得到PtNPs/AuNPs/CFME。
可选或优选的，上述方法中，制备得到的PtNPs/AuNPs/CFME还进行以下增强修饰层稳定性的步骤：PtNPs/AuNPs/CFME通过循环伏安法或差分脉冲伏安法连续检测秦皮甲素和秦皮乙素，直到电化学信号稳定为止。
可选或优选的，上述方法中，所述PtNPs/AuNPs/CFME直径尺寸为6μM。微米级的碳纤维微电极尺寸小，表面积与体积比大，其电催化性能更好。
可选或优选的，上述方法中，秦皮甲素浓度范围在0.4μM-10μM之间时，秦皮甲素的氧化峰电流Ipa1与浓度c之间的线性回归方程为Ipa1(nA)＝0.1835c+0.8912，R2＝0.9916。
可选或优选的，上述方法中，通过差分脉冲伏安法对样品进行检测时，秦皮甲素氧化峰电位Epa1与pH之间的线性回归方程为Epa1(V)＝-0.0483pH+0.8217，R2＝0.998。
可选或优选的，上述方法中，秦皮甲素的氧化峰电位Epa1与扫描速率ν之间的线性回归方程为：Epa1(V)＝0.0129lgv+0.7188，R2＝0.991；秦皮甲素的还原峰电位Epc1与扫描速率ν之间的线性回归方程为：Epc1(V)＝-0.0137lgv+0.6780，R2＝0.995。
可选或优选的，上述方法中，秦皮乙素浓度范围在0.04μM–1μM之间时，秦皮乙素的氧化峰电流Ipa2与浓度c之间的线性回归方程为Ipa2(nA)＝3.2966c+1.0271，R2＝0.9951。
可选或优选的，上述方法中，通过差分脉冲伏安法对样品进行检测时，秦皮乙素氧化峰电位Epa2与pH之间的线性回归方程为Epa2(V)＝-0.0498pH+0.4443，R2＝0.998。
可选或优选的，上述方法中，秦皮乙素的氧化峰电位Epa2与扫描速率ν之间的线性回归方程为：Epa2(V)＝0.0254lgv+0.2609，R2＝0.993；秦皮乙素的还原峰电位Epc2与扫描速率ν之间的线性回归方程为：Epc2(V)＝-0.0234lgv+0.3095，R2＝0.994。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过一种新型的电化学传感器PtNPs/AuNPs/CFME对样品中的秦皮甲素和/或秦皮乙素进行直接电化学检测，两组分均具有良好的电化学响应，在有其他杂质干扰，或者二者同时存在的样品中，都能够准确检测其中的一种成分或者对二者同时进行检测，检测结果准确，检测限低，能够在复杂的生物基质中提高检测的灵敏度和选择性。
附图说明
图1：纳米金(A)和纳米铂(B)的透射电镜图；纳米金(C)和纳米铂(D)的能谱映射图；纳米金(E)和纳米铂(F)的粒径分布图；(G)紫外吸收光谱图(a-纳米金，b-纳米铂，c-氯铂酸)；裸CFME(H)和PtNPs/AuNPs/CFME(I)的扫描电镜图。
图2：电化学阻抗谱图(A)，不同电极的CV图(B)，纳米金电沉积时间与氧化峰电流的关系(C)，纳米铂电沉积时间与氧化峰电流的关系(D)，PtNPs/AuNPs/CFME在不同pH值的秦皮甲素和秦皮乙素溶液中的DPV图(E)及其氧化峰电位与pH的线性关系图(F)，PtNPs/AuNPs/CFME在不同扫描速率下检测秦皮甲素和秦皮乙素的CV图(G)及其峰电流与扫速的线性关系图(H)和峰电位与扫速的线性关系图(I)。
图3：PtNPs/AuNPs/CFME在秦皮甲素和秦皮乙素溶液中氧化峰电流值与扫描圈数的关系图(A)，氧化峰电流与电极贮存时间的关系图(B)，加入不同干扰物质后的氧化峰电流值图(C)。
图4：PtNPs/AuNPs/CFME在秦皮乙素浓度保持不变的前提下，检测不同浓度梯度的秦皮甲素的DPV图(A)，PtNPs/AuNPs/CFME在秦皮甲素浓度保持不变的前提下，检测不同浓度梯度的秦皮乙素的DPV图(B)，PtNPs/AuNPs/CFME同时检测不同浓度梯度的秦皮甲素和秦皮乙素的DPV图(C)，峰电流与秦皮甲素(D)、秦皮乙素(E)和两种化合物(F)浓度的线性关系。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
在本说明书中，除非特别指明，否则所用技术术语为本领域中的普通技术人员常用术语；本说明书中未注明具体条件的实验方法是按常规实验方法；本说明书中所用的试验材料如无特别说明均为市售购买产品，各种试剂的成分和配制方法可参见常规实验手册中的操作。
表1.实验试剂
名称 型号及厂家
氯铂酸(H2PtCl6·6H2O) 上海源叶生物科技有限公司
氯金酸(HAuCl4·3H2O) 上海源叶生物科技有限公司
柠檬酸钠(C6H5Na3O7·2H2O) 分析纯，国药集团化学试剂有限公司
碳酸钾(K2CO3) 分析纯，国药集团化学试剂有限公司
氯化钠(NaCl) 分析纯，国药集团化学试剂有限公司
氯化钙(CaCl2) 分析纯，国药集团化学试剂有限公司
硫酸钾(K2SO4) 分析纯，国药集团化学试剂有限公司
碳纤维 吉林神州碳纤维公司
秦皮甲素 上海源叶生物科技有限公司
秦皮乙素 上海源叶生物科技有限公司
小鼠血清 河南巨石生物科技公司
小牛胸腺DNA 上海源叶生物科技有限公司
表2.实验仪器
名称 型号及厂家
扫描电子显微镜 SU8010，日本东京日立
透射电子显微镜 TalosF200X,美国ThermoFisher公司
电化学工作站 CHI660D，上海辰华仪器有限公司
分析天平 AR224CN型，上海奥豪斯仪器有限公司
酸度计 FE20K型，瑞士梅特勒-托利多集团
HH系列数显恒温水浴锅 HH-1，金坛市科析仪器有限公司
双电极系统 碳纤维电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极
实施例1：电化学传感器PtNPs/AuNPs/CFME的制备
1.1AuNPs的合成
通过柠檬酸三钠还原HAuCl4·3H2O制备AuNPs。将500μL(25.4mM)的HAuCl4·3H2O溶液和900μL(0.1M)的柠檬酸三钠溶液加入35mL沸腾的超纯水中，剧烈搅拌，并冷凝回流40min，直到溶液变成酒红色。最后，将获得的AuNPs溶胶储存在4℃的冰箱里。
1.2PtNPs的合成
通过柠檬酸钠还原H2PtCl6·6H2O制备PtNPs。将2.5mL(0.193mM)H2PtCl6·6H2O加入42mL(80℃±0.5℃)的水中，并剧烈搅拌。在溶液中快速加入7.5mL(0.1m)柠檬酸三钠溶液，并持续搅拌。将溶液在80℃±0.5℃下冷凝回流6小时，直到PtCl6 2-的特征吸收峰完全消失，得到橙色PtNPs溶胶，并将其储存在4℃的棕色瓶中。
1.3AuNPs和PtNPs的表征
通过高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)对AuNPs和PtNPs的形貌进行表征，由图1中A和B可知，AuNPs和PtNPs呈现出均匀的圆球形。AuNPs和PtNPs的元素映射见图1的C和D，表明这两种粒子中的元素分别为Au和Pt。从透射电镜图中获得粒径分布直方图，图1的E和F，由图可知AuNPs和PtNPs的粒径分别为13.5±1.4nm和1.5±0.2nm。如图1中G所示，通过紫外-可见吸收光谱法(UV-Vis)验证了AuNPs的成功合成，在519nm(曲线a)处出现AuNPs的特征吸收峰。此外，PtCl6 2-(曲线c)在449nm处出现明显的紫外吸附峰，制备好的PtNPs胶体(曲线b)的紫外吸收峰完全消失，表明PtCl6 2-已完全还原为PtNPs。
1.4PtNPs/AuNPs/CFME的制备
首先，在酒精灯的外火焰上拉制玻璃毛细管，内径1mm，使其尖端内径约为25μm。再用碳粉导电胶将直径为6μm、长度为10mm的碳纤维粘附在铜丝上，铜丝直径为0.2mm、长度为15cm。将粘附在铜丝上的碳纤维从玻璃毛细管的末端插入针尖，从针尖端露出约1cm长的碳纤维。用胶水密封玻璃毛细管的末端，以固定铜线。最后，将玻璃毛细管的尖端置于酒精灯上熔封，直到玻璃毛细管针尖端完全密封，制备得到CFME。
本实施例中，通过电化学沉积法在CFME表面修饰AuNPs和PtNPs。
首先，使用乙醇和去离子水清洗CFME。在+1.5V的条件下，在AuNPs溶胶中电化学沉积30min，将AuNPs修饰在电极表面，完成后，获得AuNPs/CFME，依次放入乙醇和去离子水中清洗AuNPs/CFME。然后，在+1.5V条件下，在PtNPs溶胶中电化学沉积25min，在AuNPs/CFME电极表面修饰上PtNPs，制备得到PtNPs/AuNPs/CFME。
为了使修饰层更稳定，将PtNPs/AuNPs/CFME通过差分脉冲伏安法(DPV)或循环伏安法(CV)连续检测秦皮甲素和秦皮乙素，直到电化学信号稳定。
1.5PtNPs/AuNPs/CFME的表征
通过扫描电子显微镜观察了裸CFME和PtNPs/AuNPs/CFME的形貌特征。由图1中H可知，CFME的表面光滑，只有火焰蚀刻痕迹。经AuNPs和PtNPs修饰后，可以观察到大量金和铂纳米颗粒沉积在CFME表面(图1中I)。Pt-Au双金属纳米复合材料的存在可以极大增加电极的有效表面积，提高分析物氧化过程中的电子转移速率。
1.6PtNPs/AuNPs/CFME的电化学特性
通过电化学阻抗谱(EIS)，探究了电极-电解质溶液界面的电化学动力学。将10mM[Fe(CN)6]3-/4-作为氧化还原探针进行测量。EIS由高频区的半圆(电荷转移过程)和低频区的直线(扩散过程)组成。高频区的半圆对应于电荷转移电阻(Rct)和不同电极的导电特性。
结果如图2中A所示。CFME显示最大的半圆，直径为603.6kΩ。修饰上AuNPs后，电极的Rct显著低于裸电极，这是由于沉积在电极表面的AuNPs加速了电子转移。此外，PtNPs/AuNPs/CFME半圆的直径最小，表明修饰电极的电阻最低，其Rct值降低至221kΩ。
不同电极扫描秦皮甲素和秦皮乙素的循环伏安图如图2中B所示。在空白的PBS溶液中，裸CFME没有电化学信号。在含有秦皮甲素和秦皮乙素的PBS溶液中，裸CFME出现一对不可逆氧化还原峰。与裸CFME和AuNPs/CFME相比，PtNPs/AuNPs/CFME的电化学信号最佳，氧化峰电流显著增加。这是由于AuNPs/PtNPs复合纳米粒子的协同效应，促进电子转移并增强对药物分子的吸附强度。峰电流的增加表明，在CFME表面存在Pt-Au双金属纳米颗粒时，促进了秦皮甲素和秦皮乙素的氧化反应，实验结果与EIS结果完全一致。
1.7优化PtNPs/AuNPs/CFME的电化学性能
为了优化PtNPs/AuNPs/CFME的电化学性能，探究了PtNPs和AuNPs的最佳修饰时间(n＝3)。首先，在CFME表面修饰AuNPs，如图2中C所示，修饰时间从5到30分钟，可观察到氧化峰值电流呈上升趋势，当修饰时间为30分钟时，电信号达到最大值，之后随着电沉积时间的继续增加，氧化峰电流逐渐减小。探究了PtNPs在AuNPs/CFME上的最佳沉积时间(图2中D)，结果表明修饰时间分别为30min(AuNPs)和25min(PtNPs)时，PtNPs/AuNPs/CFME的电化学响应最佳。因此，AuNPs的最佳修饰时间为30min，PtNPs的最佳修饰时间为25min。后续实验均为最佳修饰时间下进行。
实施例2PtNPs/AuNPs/CFME对样品中秦皮甲素和秦皮乙素的检测效果
2.1pH值对秦皮甲素和秦皮乙素的氧化峰电流值的影响
通过DPV检测不同pH值下的电化学响应信号。
如图2中E所示，秦皮甲素和秦皮乙素的氧化峰电流在pH 7.00到pH 4.00范围内随着pH值的减小其氧化峰电流逐渐增加，pH 4.00时其氧化峰电流值达到最大。因此，选择pH值为4.00的PBS缓冲液进行后续实验。
同时，随着pH值的增加，秦皮甲素和秦皮乙素的氧化峰电位负移，表明质子参与了氧化还原过程。
研究氧化峰电位Epa与pH之间的关系，如图2中F所示，秦皮甲素的Epa1和pH之间的线性回归方程为Epa1(V)＝-0.0483pH+0.8217(R2＝0.998)；秦皮乙素的Epa2与pH之间的线性回归方程为Epa2(V)＝-0.0498pH+0.4443(R2＝0.998)。
根据能斯特方程Epa(V)＝E0-0.0592(m/n)pH，其中E0为标准电位；m、n是氧化还原反应的质子数和电子转移数。
结果表明，秦皮甲素和秦皮乙素的Epa与pH成良好的线性关系，斜率分别为-0.0483和-0.0498，接近理论值–0.0592。因此，可以推断m/n＝1，表明秦皮甲素和秦皮乙素在PtNPs/AuNPs/CFME上的反应机制为等电子等质子的反应。
2.2扫描速率(ν)对秦皮甲素和秦皮乙素的氧化峰电流的影响
图2中G为秦皮甲素和秦皮乙素在扫描速率为50-500mV/s范围内的循环伏安响应。
由图可知，随着扫描速率的增加，氧化还原峰电流同时增加(图2中G)，其氧化峰电流和扫描速率呈良好的线性关系(图2中H)，表明秦皮甲素和秦皮乙素在电极上是典型的吸附控制过程。
考虑到扫描速率增加会增强基线噪声，因此后续实验以100mV/s的扫描速率进行CV测量。
Epa或Epc与lgv之间的线性关系如图2中I所示。
秦皮甲素的Epa1，Epc1和lgv之间的线性回归方程为Epa1(V)＝0.0129lgv+0.7188(R2＝0.991)，Epc1(V)＝-0.0137lgv+0.6780(R2＝0.995)。
秦皮乙素的Epa2、Epc2和lgv之间的线性方程为Epa2(V)＝0.0254lgv+0.2609(R2＝0.993)，Epc2(V)＝-0.0234lgv+0.3095(R2＝0.994)。
由Laviron方程Epa＝Eθ'+2.303RT/(1-α)nF lgv，Epa＝Eθ'–2.303RT/αnF lgv，计算电子转移系数(α)和电子转移数(n)。Eθ'是氧化和还原电位，R是气体常数，T是以开尔文为单位的温度，F是法拉第常数。秦皮甲素的α1和n1分别为2.06和0.910，秦皮乙素的α2和n2分别为0.521和2.14。
结果表明，在秦皮甲素的氧化还原过程中转移了一个电子和一个质子，而秦皮乙素的氧化还原过程涉及两个电子和两个质子的转移，可能的反应机制如下所示：
2.3PtNPs/AuNPs/CFME检测的稳定性和选择性
电极的稳定性是评价电极的重要参数。将PtNPs/AuNPs/CFME在10μM秦皮甲素、1μM秦皮乙素的溶液中进行DPV检测。结果如图3中A所示，将PtNPs/AuNPs/CFME连续扫描10圈，秦皮甲素和秦皮乙素的相对标准偏差(RSD)分别为1.14％和0.71％。此外，连续15天每2天重复一次实验(图3中B)，第15天的峰值电流为原始电流的96.21％(秦皮甲素)和97.69％(秦皮乙素)。实验结果表明PtNPs/AuNPs/CFME的稳定性良好。
为了能将所制备的PtNPs/AuNPs/CFME应用于生物样品中进行秦皮甲素和秦皮乙素的测定，本实施例探究了生物基质中各种可能的干扰物质对电极的影响。对每种干扰物质进行三次重复DPV测量。如图3中C所示，加入1mM的Na+、Zn2+、Ca2+、K+、SO4 2-、PO4 3-和Cl-，对10μM秦皮甲素和1μM秦皮乙素的测定没有明显干扰，表明PtNPs/AuNPs/CFME传感器具有高选择性。
2.4在PtNPs/AuNPs/CFME上同时测定秦皮甲素和秦皮乙素
探究PtNPs/AuNPs/CFME同时检测不同浓度梯度的秦皮甲素和秦皮乙素，以及保持一种物质浓度不变，检测另一种物质浓度。
图4中A是保持秦皮乙素浓度为1μM不变，检测不同浓度梯度的秦皮甲素的DPV曲线。如图4中D所示，秦皮甲素在0.4μM-10μM的浓度范围内与氧化峰电流值呈现出良好的线性关系，Ipa1(nA)＝0.2034c+0.8459,R2＝0.9916，其检测限LOD为38nM(S/N＝3)，定量限LOQ为127nM(S/N＝10)。
图4中B是保持秦皮甲素浓度为10μM不变，检测不同浓度梯度的秦皮乙素的DPV曲线。如图4中E所示，秦皮乙素在0.04μM–1μM的浓度范围内与氧化峰电流值呈现出良好的线性关系，Ipa2(nA)＝3.3834c+1.3498，R2＝0.9933，其LOD为3.7nM，LOQ为12.2nM。
图4中C为同时改变秦皮甲素和秦皮乙素的浓度进行DPV测量。如图4中F所示，在秦皮甲素浓度范围为0.4μM-10μM和秦皮乙素浓度范围为0.04μM–1μM内，均呈良好的线性关系，其线性回归方程分别为Ipa1(nA)＝0.1835c+0.8912，R2＝0.9916；Ipa2(nA)＝3.2966c+1.0271，R2＝0.9951。秦皮甲素和秦皮乙素的LOD分别为41nM和3.6nM，LOQ分别为135nM和10.8nM。
实验结果表明，PtNPs/AuNPs/CFME可用于秦皮甲素和秦皮乙素的同时检测，也可在一种物质存在的前提下检测另一种物质。
2.5本发明方法与其他方法的检测效果比较
将PtNPs/AuNPs/CFME与下表中其他传感器检测秦皮甲素和秦皮乙素的文献进行了比较。
表3.PtNPs/AuNPs/CFME和已有报道的传感器测定秦皮甲素和秦皮乙素的电化学性能比较
poly(L-lanthionine)：多聚(L-羊毛硫氨酸)；GCE：glassy carbon electrode，玻碳电极；PDDA-Gr:poly(diallyldimethylammonium chloride)-functionalizedgrapheme，聚二烯丙基二甲基氯化铵功能化石墨烯；CdSe：硒化镉；上标a：单独分析；上标b：同时分析；rGO：经过强氧化剂化学氧化然后还原的石墨烯。
文献：
[1]K Sheng,L Li,Q Zhang,et al.A highly sensitive sensor based onelectropolymerization for electrochemical detection of esculetin[J].Mirochem.J.2020,159；
[2]Li H,Wang L,Sheng K,et al.Highly sensitive determination ofesculetin on TiO2-NPs-coated poly(diallyldimethylammonium chloride)-functionalized graphene modified electrode[J].Talanta,2016,161:838-846；
[3]Zhao X J,Zhang F Y,Lu D B,et al.Fabrication of a CuS/graphenenanocomposite modified electrode and its application for electrochemicaldetermination ofesculetin[J].Anal.Methods,2013,5:3992-3998；
[4]Li Y F,Li Y,Li K J,et al.Simple and sensitive voltammetricdetermination of esculetin using electrochemically reduced graphene oxidemodified electrode[J].J.Chin.Chem.Soc.Taip.2015,62:652-660；
[5]Lu D B,Zhang Y,Lin S X,et al.Sensitive detection of esculetinbased on a CdSe nanoparticles-decorated poly(diallyldimethylammoniumchloride)-functionalized graphene nanocomposite film[J].Analyst,2011,136:4447-4453。
在本实施例中，通过直接电化学方法实现了对秦皮甲素和秦皮乙素的同时测定，其检测限低于其他文献报道的方法[1-5]。这是由于AuNPs具有良好的导电性和催化活性，PtNPs具有活性好、表面无钝化等优点，纳米金属小尺寸效应能显著增加电极表面的电化学活性位点。此外，Pt-Au双金属纳米颗粒产生了特定的协同效应，进一步增加了电极的有效表面积，促进了电子转移速率，从而提高了PtNPs/AuNPs/CFME的电催化性能。
2.6生物样品中的检测效果
采用PtNPs/AuNPs/CFME在小鼠血清和尿液中同时检测秦皮甲素和秦皮乙素。将样品在pH 4.0的PBS缓冲液中稀释100倍。在样品溶液中加入一定量的秦皮甲素和秦皮乙素，然后使用标准加入法进行分析。加标样品的回收率如下表所示：
在PtNPs/AuNPs/CFME上同时测定实际样品中秦皮甲素和秦皮乙素的含量(n＝5)
秦皮甲素和秦皮乙素的回收率在98.0-104.8％之间，实验结果表明，PtNPs/AuNPs/CFME具有良好的准确度，适用于同时快速、灵敏地测定生物样品中的秦皮甲素和秦皮乙素。
综上，本发明通过开发一种新型的PtNPs/AuNPs/CFME电化学传感器，可用于分别或同时检测秦皮甲素和秦皮乙素。Pt-Au双金属纳米粒子对秦皮甲素和秦皮乙素的氧化具有显著的电催化活性，这可能与PtNPs和AuNPs的协同催化作用有关。PtNPs/AuNPs/CFME可用于秦皮甲素和秦皮乙素的定量分析。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种检测秦皮甲素和/或秦皮乙素的直接电化学方法，其特征在于，使用经过AuNPs和PtNPs修饰的碳纤维电极PtNPs/AuNPs/CFME，通过循环伏安法或差分脉冲伏安法对样品进行检测；所述PtNPs/AuNPs/CFME通过电化学沉积法制备而成：首先依次用乙醇和去离子水清洗CFME，然后在+1.5V的条件下，CFME在AuNPs溶胶中电化学沉积30分钟，使得AuNPs修饰在CFME表面，获得AuNPs/CFME；再依次用乙醇和去离子水清洗AuNPs/CFME，在+1.5V条件下，在PtNPs溶胶中电化学沉积25分钟，使得AuNPs/CFME表面修饰上PtNPs，制备得到PtNPs/AuNPs/CFME。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制备得到的PtNPs/AuNPs/CFME还进行以下增强修饰层稳定性的步骤：PtNPs/AuNPs/CFME通过循环伏安法或差分脉冲伏安法连续检测秦皮甲素和秦皮乙素，直到电化学信号稳定为止。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PtNPs/AuNPs/CFME直径尺寸为6μM。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，秦皮甲素浓度范围在0.4μM-10μM之间时，秦皮甲素的氧化峰电流I pa1 与浓度c之间的线性回归方程为I pa1 (nA)=0.1835c＋0.8912，R2=0.9916。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过差分脉冲伏安法对样品进行检测时，秦皮甲素氧化峰电位Epa1与pH之间的线性回归方程为Epa1 (V) = −0.0483pH + 0. 8217，R2= 0.998。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，秦皮甲素的氧化峰电位Epa1与扫描速率ν之间的线性回归方程为：Epa1 (V) = 0.0129lgv + 0. 7188，R2 = 0.991；秦皮甲素的还原峰电位Epc1与扫描速率ν之间的线性回归方程为：Epc1 (V) = -0.0137lgv + 0. 6780，R2 =0.995。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，秦皮乙素浓度范围在0.04μM–1μM之间时，秦皮乙素的氧化峰电流I pa2 与浓度c之间的线性回归方程为I pa2 (nA)=3.2966c＋1.0271，R2=0.9951。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过差分脉冲伏安法对样品进行检测时，秦皮乙素氧化峰电位Epa2与pH之间的线性回归方程为Epa2 (V) = −0.0498pH + 0. 4443，R2= 0.998。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，秦皮乙素的氧化峰电位Epa2与扫描速率ν之间的线性回归方程为：Epa2 (V) = 0.0254lgv + 0. 2609，R2 = 0.993；秦皮乙素的还原峰电位Epc2与扫描速率ν之间的线性回归方程为：Epc2 (V) = -0.0234lgv + 0. 3095，R2 =0.994。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102091132A (zh) * 2011-01-25 2011-06-15 西南民族大学 秦皮药材或其提取物中秦皮甲素、秦皮乙素、秦皮苷和秦皮素的检测方法
CN105911121A (zh) * 2016-06-21 2016-08-31 重庆市中药研究院 一种补骨脂酚电化学检测方法及其专用er-go/gce修饰电极
CN113340958A (zh) * 2021-06-23 2021-09-03 肇庆学院 一种高灵敏度槲皮素电化学传感器的工作电极及其应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11940403B2 (en) * 2017-05-02 2024-03-26 Amulet, Inc. Food allergen detection device and methods of use thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102091132A (zh) * 2011-01-25 2011-06-15 西南民族大学 秦皮药材或其提取物中秦皮甲素、秦皮乙素、秦皮苷和秦皮素的检测方法
CN105911121A (zh) * 2016-06-21 2016-08-31 重庆市中药研究院 一种补骨脂酚电化学检测方法及其专用er-go/gce修饰电极
CN113340958A (zh) * 2021-06-23 2021-09-03 肇庆学院 一种高灵敏度槲皮素电化学传感器的工作电极及其应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
秦皮乙素在玻碳电极上的电化学行为及其含量测定;王丽满 等;《药物分析杂志》;第1803-1806页 *

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