CN114594144A - 一种便携式尼古丁试剂盒、尼古丁快速检测方法及用途 - Google Patents

Abstract

本发明属于尼古丁检测技术领域，具体涉及一种便携式尼古丁试剂盒、尼古丁快速检测方法及用途。本发明提供了一种便携式尼古丁试剂盒，包括便携式电化学工作站、丝网印刷电极、移液枪、枪头和离心管。本发明提供的便携式尼古丁试剂盒，该试剂盒便于携带，成本较低，可实现控烟执法现场对于吸烟者指尖尼古丁含量的直接检测。

Description

一种便携式尼古丁试剂盒、尼古丁快速检测方法及用途

技术领域

本发明属于尼古丁检测技术领域，具体涉及一种便携式尼古丁试剂盒、尼古丁快速检测方法及用途。

背景技术

尼古丁是一种存在于茄科植物中的生物碱，常见于烟草中，是烟草成瘾的原因，。除了致人烟草成瘾外，重复使用尼古丁会增加心跳、升高血压并降低食欲。大剂量的尼古丁会引起呕吐、恶心，严重时会致死。暴露在空气环境中的尼古丁会对人类健康构成潜在风险，包括帕金森氏等疾病。尼古丁可以从呼吸系统，口腔黏膜吸收，也可以从皮肤迅速吸收。除了直接吸食烟草之外，还有大量不直接接触烟草的人群从环境中摄入尼古丁，成为被动吸烟者，影响身体健康。对于环境中的敏感人群例如孕婴人群，尼古丁存在一定的致畸作用，危害极大。

液相尼古丁含量检测方法主要有气相色谱分析方法和液相色谱分析方法，但是这些方法存在一定弊端，从成本上说，无法适应数量越来越大的尼古丁检测任务。

由于尼古丁是氧化还原活性分子，电化学方法凭其灵敏度高、响应快、操作简便、样品需要量少、可微型便携化、价格低廉、可以实现现场在线检测分析等显著特点，已越来越多地用于尼古丁的定性定量检测。丝网印刷电极是通过融合厚膜集成电路的丝网印刷技术制备成的电极。不同SPE厚度一般不相同，大致范围一般在几微米到100微米之间。SPE可以根据需要的尺寸采用不同形式分析。

例如，现有技术中公开了一种一种基于被动采样法的气相尼古丁电化学测定方法，具体步骤如下：(1)工作电极的预处理：选用丝网印刷金电极，滴加120μL 0.5mol/L的H₂SO₄溶液于-0.3V-1.5V进行循环伏安法电化学处理，直到获得稳定的循环伏安图；(2)标准曲线的绘制：在0.01mol/L PBS缓冲溶液中配制含有不同浓度尼古丁的溶液，作为尼古丁标准溶液，分别滴加120μL标准溶液于步骤(1)中预处理过的电极上；采用方波伏安法，在0.5V-0.9V的电压范围内对一系列不同浓度的尼古丁标准溶液进行检测，得到尼古丁的特征响应电流值；在相同的测试条件下，依次记录每一个标准溶液浓度对应的特征响应电流值，并绘制成标准曲线，通过拟合曲线得到相应的线性回归方程；

但是上述方法无法脱离实验室环境，尼古丁检测难以走进大众，使群众更直观的认识到自己所处环境的尼古丁暴露风险与吸烟的危害性。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中尼古丁的检测方法无法脱离实验室环境的缺陷，从而提供一种便携式尼古丁试剂盒、尼古丁快速检测方法及用途。

为此，本发明提供了如下技术方案，

本发明提供了一种便携式尼古丁试剂盒，包括便携式电化学工作站、丝网印刷电极、移液枪、枪头和离心管。

可选的，所述离心管设置有3组，分别为一号离心管、二号离心管和三号离心管。

可选的，一号离心管为50mL离心管；

和/或，所述50mL离心管内装有磷酸缓冲溶液。

可选的，二号离心管为10mL离心管；

和/或，所述15mL离心管内装有0.1mol/L的H₂SO₄溶液。

可选的，三号离心管为15mL离心管；

和/或，所述15mL离心管内装有10mL磷酸缓冲溶液。

可选的，所述15mL离心管管盖上固定有医用海绵。

本发明还提供了一种尼古丁快速检测方法，包括以下步骤，

将待检测样品采用上述的便携式尼古丁试剂盒采用差分脉冲伏安法测定特征响应电流值并代入标准曲线，计算得到待测样品中尼古丁的浓度。

可选的，所述标准曲线的绘制方法包括以下步骤：

预处理：将0.1mol/L硫酸溶液滴加至丝网印刷电极上进行电化学处理；

标准曲线绘制：将尼古丁标准溶液滴加至处理后的电极上差分脉冲伏安法分析，记录标准曲线；

可选的，所述尼古丁标准溶液的制备方法包括以下步骤：

取0.01-1.00mg尼古丁标准品于10mL 0.01mol/L磷酸缓冲溶液中，得到0.001-0.100mg/mL的尼古丁标准溶液。

本发明还提供了一种上述的便携式试剂盒或上述尼古丁快速检测方法在指尖尼古丁检测上的应用。

本发明提供的技术方案，具有如下优点，

1.本发明提供了本发明提供了一种便携式尼古丁试剂盒，包括便携式电化学工作站、丝网印刷电极、移液枪、枪头和离心管。本发明提供的便携式尼古丁试剂盒，该试剂盒便于携带，成本较低，可实现控烟执法现场对于吸烟者指尖尼古丁含量的直接检测。

2.本发明还提供了一种尼古丁快速检测方法，包括以下步骤，将待检测样品采用上述的便携式尼古丁试剂盒采用差分脉冲伏安法测定特征响应电流值并代入标准曲线，计算得到待测样品中尼古丁的浓度。本发明通过对电极进行简单的化学处理，使用医用棉球对被检测者指尖尼古丁进行采集，并通过丝网印刷电极和便携式电化学工作站进行差分脉冲伏安法分析。本方法通过设计建立制备基于便携式电化学传感界面的新平台，以契合指尖尼古丁的最低浓度的要求，研究便携式、经济、高灵敏检测尼古丁的作用性能与方法，对于实际控烟执法与辅助吸烟者记录指尖尼古丁含量具有重要影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例2测试结果图。

图2是本发明实施例2中标准曲线图。

具体实施方式

提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

为了便于实施例和对比例数据之间的对比，实施例1-4和对比例1采用的设备来源一致，具体来源如下：

H₂SO₄购自国药控股化学试剂有限公司(中国上海)；

尼古丁标准品由上海烟草集团有限责任公司提供；

所有试剂均为分析纯，并使用超纯水(电阻率为18MΩcm)制备溶液；

便携式电化学工作站由雷迪美特中国有限公司提供，型号为EmStat；

丝网印刷电极由瑞士万通中国有限公司提供，型号为SPE；

移液枪由Eppendorf提供，型号为100-250μL。

实施例1

本实施例提供了一种便携式尼古丁试剂盒，

该试剂盒内配有便携式电化学工作站，活化SPE电极，移液枪，枪头，装有磷酸缓冲溶液(PBS溶液)的50mL离心管，装有10mL 0.1M H2SO4溶液的15mL离心管和装有10mL磷酸缓冲溶液(PBS溶液)的15mL离心管(管盖上已固定医用海绵)。

实施例2

本实施例提供的检测方法采用实施例1提供的便携式尼古丁试剂盒

本实施例提供了一种尼古丁快速检测方法，包括以下步骤，

(1)工作电极的预处理

通过循环伏安法(起始电压为-0.3V，终止电压为1.5V)将120μL 0.1MH₂SO₄溶液滴加到SPE金电极上进行电化学处理，循环50圈后获得稳定的循环伏安图。然后，将SPE金电极用超纯水仔细洗涤，并用空气吹干。

(2)标准曲线绘制

精密量取0.02mL、0.10mL、0.20mL、0.40mL、0.80mL尼古丁标准品于0.01mol/L磷酸缓冲溶液中，得到0.002mg/mL、0.010mg/mL、0.020mg/mL、0.040mg/mL、0.080mg/mL的尼古丁标准溶液。分别滴加120μL尼古丁标准溶液于步骤(1)中处理后的SPE电极上，在(起始电压为0.5V，终止电压为0.9V)电位上，以脉冲宽度0.05V、脉冲幅度0.05V、脉冲间隔0.004V、脉冲时间0.5s、静息时间2s，进行差分脉冲伏安法(DPV)分析，记录DPV曲线，得到尼古丁的特征响应电流值。在相同的测试条件下，依次记录每一个标准溶液浓度对应的特征响应电流值，并绘制成标准曲线。

(3)检测尼古丁含量

将沾有尼古丁的指尖与不沾有尼古丁的指尖分别按压在两个已固定的医用棉球上，静置30s，盖紧离心管，使棉球被磷酸缓冲溶液充分浸泡。取120μL溶液滴于已处理的丝网印刷金电极表面，使用差分脉冲伏安法测定特征响应电流值并代入所述标准曲线，计算得到待测样品中尼古丁的浓度。

实施例3

本实施例提供的检测方法采用实施例1提供的便携式尼古丁试剂盒本实施例提供了一种尼古丁快速检测方法，包括以下步骤，

(1)工作电极的预处理

通过循环伏安法在(起始电压为-0.3V，终止电压为1.5V)上将120μL 0.1M H₂SO₄溶液滴加到SPE金电极上进行电化学处理，循环50圈后获得稳定的循环伏安图。然后，将SPE金电极用超纯水仔细洗涤，并用空气吹干。

(2)标准曲线绘制

精密量取0.01mL、0.10mL、0.20mL、0.40mL、0.80mL尼古丁标准品于0.01mol/L磷酸缓冲溶液中，得到0.002mg/mL、0.010mg/mL、0.020mg/mL、0.040mg/mL、0.080mg/mL的尼古丁标准溶液。分别滴加120μL尼古丁标准溶液于步骤(1)中处理后的SPE电极上，在(起始电压为0.5V，终止电压为0.9V)电位上，以脉冲宽度0.05V、脉冲幅度0.05V、脉冲间隔0.004V、脉冲时间0.5s、静息时间2s，进行差分脉冲伏安法分析，记录DPV曲线，得到尼古丁的特征响应电流值。在相同的测试条件下，依次记录每一个标准溶液浓度对应的特征响应电流值，并绘制成标准曲线。

(3)检测尼古丁含量

将沾有尼古丁的指尖与不沾有尼古丁的指尖分别按压在两个已固定的医用棉球上，静置30s，盖紧离心管，使棉球被磷酸缓冲溶液充分浸泡。取120μL溶液滴于已处理的丝网印刷金电极表面，使用差分脉冲伏安法测定特征响应电流值并代入所述标准曲线，计算得到待测样品中尼古丁的浓度。

实施例4

本实施例提供的检测方法采用实施例1提供的便携式尼古丁试剂盒本实施例提供了一种尼古丁快速检测方法，包括以下步骤，

(1)工作电极的预处理

通过循环伏安法在(起始电压为-0.3V，终止电压为1.5V)上将120μL 0.1M H₂SO₄溶液滴加到SPE金电极上进行电化学处理，循环50圈后获得稳定的循环伏安图。然后，将SPE金电极用超纯水仔细洗涤，并用空气吹干。

(2)标准曲线绘制

精密量取0.02mL、0.10mL、0.20mL、0.40mL、0.80mL尼古丁标准品于0.01mol/L磷酸缓冲溶液中，得到0.002mg/mL、0.010mg/mL、0.020mg/mL、0.040mg/mL、0.080mg/mL的尼古丁标准溶液。分别滴加120μL尼古丁标准溶液于步骤(1)中处理后的SPE电极上，在(起始电压为0.5V，终止电压为0.9V)电位上，以脉冲宽度0.05V、脉冲幅度0.05V、脉冲间隔0.004V、脉冲时间0.5s、静息时间2s，进行差分脉冲伏安法分析，记录DPV曲线，得到尼古丁的特征响应电流值。在相同的测试条件下，依次记录每一个标准溶液浓度对应的特征响应电流值，并绘制成标准曲线。

(3)检测尼古丁含量

将沾有尼古丁的指尖与不沾有尼古丁的指尖分别按压在两个已固定的医用棉球上，静置30s，盖紧离心管，使棉球被磷酸缓冲溶液充分浸泡。取120μL溶液滴于已处理的丝网印刷金电极表面，使用差分脉冲伏安法测定特征响应电流值并代入所述标准曲线，计算得到待测样品中尼古丁的浓度。

对比例1(采用电化学法中的聚多巴胺-还原石墨烯-金纳米颗粒修饰的玻碳电极进行检测)

聚多巴胺-还原石墨烯-金纳米颗粒的合成：为合成聚多巴胺-还原石墨烯-金纳米颗粒，将10mg氧化石墨烯和0.5mL HAuCl₄·3H₂O水溶液(50mM)分散于30mL三羟甲基氨基甲烷(Tris)缓冲液(10mM，p H 8.5)中，超声1h。再向分散液中加入10mg 3-羟基酪胺盐酸盐，超声10min。所得混合物继续搅拌24h。收集产物，离心用水洗涤3次。(Tris缓冲液配置方法：将121g的Tris碱溶解于约0.9L水中，再根据所要求的pH(25℃下)加一定量的浓盐酸，用水调整终体积至1L。)

电极的修饰：将3μL聚多巴胺-还原石墨烯-金纳米颗粒分散液(1mg/mL)滴于GCE表面，室温干燥。然后，取7μL全氟磺酸盐溶液(乙醇质量分数为1％)置于GCE表面，得到聚多巴胺-还原石墨烯-金纳米颗粒修饰的玻碳电极。实验采用三电极体系，在CHI430A电化学工作站(美国)上进行电化学测量。以Ag/AgCl(3M KCl)为参比电极，铂电极为辅助电极。

尼古丁的检测：使用循环伏安法对样品中尼古丁进行检测。

对比例2(采用电化学法中的牛磺酸-反应型蓝色固定导电聚合物复合材料进行检测)

电极的修饰：首先对玻碳电极进行打磨和清洗。随后，将电极放在含有0.5M H₂SO₄的0.001％HAu ClO₄溶液中，在-0.6V下电化学沉积Au NPs60s。然后使用线性扫描伏安法确认金纳米颗粒层的形成，扫描速率为100.0m V/s，扫描起始电位为+1.4V，终止电位为+0.5V扫描电位。在0.1MTBAP/CH₂Cl₂溶液中，1.0m M TBA单体在0.0～+1.4V的单电位循环下，以100.0m V/s的扫描速率电聚合在含有金纳米颗粒的玻碳电极上，形成pTBA层。将p TBA/金纳米颗粒层在10.0m M PBS中用10.0m M EDC/NHS溶液浸泡12h，活化p TBA层的羧酸基团。12h后，用PBS洗涤EDC/NHS处理的p TBA层，加入3.0m M Tau和RB4溶液1.5m L，使Tau和RB4固定在p TBA层上。最后用0.1M PBS清洗修饰电极。

电化学分析步骤：使用已修饰的电极在0.1M PBS中对尼古丁进行DPV测定。扫描起始电位为+0.5，扫描终止电位为1.1V，扫描速率为20.0mV/s，参比电极为Ag/AgCl。然后在优化的实验条件下记录伏安曲线。

测试例1

实施例2-4中沾有尼古丁指尖的含量检测数值结果如下表所示：

	尼古丁浓度
		实施例2	0.080mg/mL
实施例3	0.012mg/mL
		实施例4	0.090mg/mL

测试例2

对实施例2提供的方法采用实施例1提供的便携式试剂盒和对比例1-2提供的检测方法进行实际工作应用。使用这三种方法对同一沾有尼古丁指尖收集后得到的溶液样品进行检测，并将结果与液相色谱法的测试结果进行对比，如下表所示：

	尼古丁浓度
		实施例2	0.080mg/mL
对比例1	0.082mg/mL
		对比例2	0.083mg/mL
液相色谱法	0.079mg/mL

对比例1-2中所使用的电极修饰过程复杂，因为纳米材料的合成具有不可控性和不稳定性，这类昂贵、界面不易调控的电极难以获得可再现的伏安图。另一方面，对比例中所使用的的溶剂和电化学工作站不易携带，难以用于现场快速便携的检测。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种便携式尼古丁试剂盒，其特征在于，包括便携式电化学工作站、丝网印刷电极、移液枪、枪头和离心管。

2.根据权利要求1所述的便携式尼古丁试剂盒，其特征在于，所述离心管设置有3组，分别为一号离心管、二号离心管和三号离心管。

3.根据权利要求1所述的便携式尼古丁试剂盒，其特征在于，一号离心管为50mL离心管；

和/或，所述50mL离心管内装有磷酸缓冲溶液。

4.根据权利要求2或3所述的便携式尼古丁试剂盒，其特征在于，二号离心管为10mL离心管；

和/或，所述15mL离心管内装有0.1mol/L的H₂SO₄溶液。

5.根据权利要求2-4任一项所述的便携式尼古丁试剂盒，其特征在于，三号离心管为15mL离心管；

和/或，所述15mL离心管内装有10mL磷酸缓冲溶液。

6.根据权利要求5所述的便携式尼古丁试剂盒，其特征在于，所述15mL离心管管盖上固定有医用海绵。

7.一种尼古丁快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤，

将待检测样品采用权利要求1-6任一项所述的便携式尼古丁试剂盒采用差分脉冲伏安法测定特征响应电流值并代入标准曲线，计算得到待测样品中尼古丁的浓度。

8.根据权利要求7所述的尼古丁快速检测方法，其特征在于，所述标准曲线的绘制方法包括以下步骤：

预处理：将0.1mol/L硫酸溶液滴加至丝网印刷电极上进行电化学处理；

标准曲线绘制：将尼古丁标准溶液滴加至处理后的电极上差分脉冲伏安法分析，记录标准曲线。

9.根据权利要求8所述的尼古丁快速检测方法，其特征在于，所述尼古丁标准溶液的制备方法包括以下步骤：

取0.01-1.00mg尼古丁标准品于10mL 0.01mol/L磷酸缓冲溶液中，得到0.001-0.100mg/mL的尼古丁标准溶液。

10.一种权利要求1-6任意一项所述的便携式试剂盒或权利要求7-9任一项尼古丁快速检测方法在指尖尼古丁检测上的应用。

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