周谷珍,唐倩倩,孫元喜

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利用聚鈣黃綠素薄膜修飾電極測(cè)定黃嘌呤

周谷珍,唐倩倩,孫元喜

(湖南文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院 湖南 常德 415000)

利用循環(huán)伏安法, 制備出具有良好催化活性的聚鈣黃綠素薄膜修飾電極(PCALE). 利用PCALE對(duì)黃嘌呤(Xa)的電催化作用, 建立了對(duì)黃嘌呤含量定量分析的電分析方法. 在0.02 mol/L PBS(pH= 6.8)+ 0.2 mol/L KNO3體系中, 黃嘌呤的濃度在5.0×10-6~ 1.0×10-4mol/L范圍內(nèi)與峰電流呈良好的線性關(guān)系, 線性回歸方程和線性相關(guān)系數(shù)分別為:p=-0.010 5-2.09,= 0.998 9, 檢出限可達(dá)2×10-7mol/L. 利用該法對(duì)尿液中的黃嘌呤進(jìn)行定量分析, 得到滿意結(jié)果. 5次樣品分析結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于2%.

聚鈣黃綠素; 修飾電極; 黃嘌呤; 電催化

黃瞟呤(Xanthine, 簡(jiǎn)稱Xa)即2, 6-二羥基瞟呤, 存在于動(dòng)物的血液、肝臟和尿中, 是嘌呤核苷酸分解代謝的中間產(chǎn)物, 其含量直接影響血液中尿酸的含量. 體液中Xa含量的測(cè)定對(duì)臨床醫(yī)學(xué)具有一定的實(shí)際意義. 目前, 文獻(xiàn)報(bào)道測(cè)定Xa的電化學(xué)方法主要使用玻碳電極、熱解石墨電極、碳糊電極等化學(xué)修飾電極[1-3]作為工作電極, 而用電聚合物薄膜修飾電極作為工作電極定量測(cè)定Xa的研究很少報(bào)道.

本文利用循環(huán)伏安法將生物染料鈣黃綠素電聚合于玻碳電極表面, 制備出性能良好的聚鈣黃綠素薄膜修飾電極; 利用該修飾電極對(duì)黃嘌呤的電催化作用, 建立了測(cè)定尿液中黃嘌呤的新方法.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

CHI660電化學(xué)工作站(上海辰華儀器公司); SB3200超聲波清洗器(上海超聲波儀器廠); 100 μL微量進(jìn)樣器(上海醫(yī)用激光儀器廠); 實(shí)驗(yàn)過(guò)程采用三電極系統(tǒng): 工作電極為玻碳電極(直徑3 mm, 天津蘭力科公司) 或聚鈣黃綠素薄膜修飾電極(PCALE, 自制), 鉑電極為輔助電極, 飽和甘汞電極為參比電極.

1.1.2 試劑

黃嘌呤(AR, 進(jìn)口分裝), 用磷酸配置成1.0× 10-3mol/L標(biāo)準(zhǔn)溶液; 鈣黃綠素(簡(jiǎn)稱CAL, AR, 湘中地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所), 配置成1.0×10-4mol/L 水溶液; 0.05 mol/L 磷酸鹽緩沖溶液(pH=6.8, 簡(jiǎn)稱PBS)等其余試液, 均采用分析純?cè)噭┡渲贫? 實(shí)驗(yàn)用水為2次石英蒸餾水, 實(shí)驗(yàn)過(guò)程無(wú)須通氮除氧且在室溫下進(jìn)行.

1.2 聚合物薄膜修飾電極的制備

1.2.1 基體玻碳電極的預(yù)處理

將玻碳電極(GC)在5#金相砂紙上打磨后, 在拋光機(jī)上拋光成鏡面, 然后依次用1:1硝酸, 1:1乙醇, 蒸餾水超聲清洗(每次約10 min).

將清洗后的電極在0.5 mol/L硫酸溶液中, 用循環(huán)伏安法在-0.5～1.4 V的電位范圍內(nèi)循環(huán)掃描至循環(huán)伏安圖穩(wěn)定止(約10周), 達(dá)到活化電極表面的效果.

1.2.2 PCALE的制備

在0.02 mol/L PBS (pH=6.86)+0.2 mol/L KNO3+ 1.0×10-4mol/L CAL聚合體系中, 采用循環(huán)伏安法, 控制掃描電位范圍為:-1.4～1.8 V, 以50 mV/s的速率, 循環(huán)掃描電聚合20周, 即可制得性能穩(wěn)定的PCALE.

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

以PCALE為工作電極, 在含鄰苯二酚的測(cè)試體系中, 控制電位范圍為-0.3～0.7 V, 以100 mV/s的掃描速率進(jìn)行循環(huán)伏安掃描, 根據(jù)CV圖, 利用修飾電極對(duì)鄰苯二酚的電催化作用, 考察修飾電極的性能. 以PCALE為工作電極, 在含Xa的體系中, 控制電位范圍為0.5～1.2 V, 以100 mV/s的掃描速率進(jìn)行CV掃描, 根據(jù)CV圖上峰電流的大小, 進(jìn)行Xa的定量分析.

2 結(jié)果與討論

2.1 PCALE對(duì)黃嘌呤的電催化作用

2.1.1 Xa在PCALE上的循環(huán)伏安行為

將裸玻碳電極(GCE)和PCALE分別放入0.02 mol/L PBS (pH=6.8) +0.2 mol/L KNO3+ 1.0×10-5mol/L黃嘌呤的測(cè)試體系中, 記錄循環(huán)伏安圖(圖1). 從圖中可以看出: PCALE對(duì)Xa的氧化具有十分明顯的電催化作用, 氧化峰電位為0.74 V.

測(cè)試體系: 0.02 mol/L PBS(pH=6.8)+0.2 mol/L KNO3+ 1.0×10-5mol/L Xa

掃描電位: 0.5 ~ 1.2 V 掃描速率: 100 mV/s

曲線1: GCE在測(cè)試體系中的CV曲線

曲線2: PCALE在測(cè)試體系中的CV曲線

圖1 PCALE與GCE在測(cè)試體系中的循環(huán)伏安曲線

2.1.2 影響黃嘌呤氧化峰電流的因素

2.1.2.1 測(cè)試體系的選擇

分別在0.02 mol/L PBS(pH=6.86)、0.10 mol/L CH3COOH-CH3COONa(pH=4.74)、0.10 mol/L HCl體系中加入等量的黃嘌呤, 在0.5～1.2 V電位范圍內(nèi), 以100 mV/s的掃速進(jìn)行循環(huán)伏安掃描. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn): 在0.05 mol/L PBS(pH=6.8)緩沖體系中效果最好, 說(shuō)明黃嘌呤在弱酸性條件下具有較好的電化學(xué)活性, 所以確定在弱酸性環(huán)境中對(duì)黃嘌呤進(jìn)行分析.

2.1.2.2 測(cè)試體系pH選擇

分別在pH=4.9、5.9、6.5、6.8、7.0、8.0的PBS介質(zhì)中加入等量的黃嘌呤, 按實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定, 結(jié)果表明: 在pH=6.8的PBS體系中峰形最好, 且在加入0.1～1.2 mL黃嘌呤時(shí), 峰電流與濃度呈良好的線性關(guān)系, 所以最后選擇的最佳測(cè)試條件為0.05 mol/L PBS(pH=6.8).

2.1.2.3 掃描速率對(duì)峰電流的影響

在0.05 mol/L PBS(pH=6.8)+0.2 mol/L KNO3+ 1.0×10-5mol/L Xa體系中, 分別以不同掃描速率進(jìn)行掃描, 記錄循環(huán)伏安圖(見(jiàn)圖2). 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 在低掃描速率下(≤ 100 mV/s), 氧化峰電流與掃描速率成正比; 在高掃描速率下(≥ 100 mV/s), 氧化峰電流與掃描速率的平方根成正比.

2.1.3 黃嘌呤的濃度與氧化峰電流的關(guān)系

在0.05 mol/L PBS(pH=6.8)+0.2 mol/L KNO3中, 用微量進(jìn)樣器精確量取50～1 000mL的黃嘌呤標(biāo)準(zhǔn)溶液于電解池中(總體積為10.0 mL), 按實(shí)驗(yàn)方法, 分別記錄不同濃度黃嘌呤下的循環(huán)伏安圖(見(jiàn)圖3).

測(cè)試體系: 0.05 mol/L PBS(pH=6.8)+0.2 mol/L KNO3+ 1.0×10-5mol/L Xa

掃描速率(由內(nèi)至外): 10 mV/s, 25 mV/s, 50 mV/s, 75 mV/s, 100 mV/s

掃描電位范圍: 0.5～1.2 V

圖2 PCALE在低掃描速率下的CV圖

Xa濃度: 0.5×10-6mol/L, 1.0×10-5mol/L, 2.0×10-5mol/L, 4.0×10-5mol/L, 6.0×10-5mol/L;

掃描電位: 0～1.2 V; 掃描速率: 100 mV/s;

p=-0.010 5-2.09,= 0.998 9.

圖3 PCALE在不同濃度Xa體系中的CV圖

2.2 干擾試驗(yàn)

在最佳實(shí)驗(yàn)條件下, 當(dāng)Xa濃度為1.0×10-5mol/L時(shí), 對(duì)可能存在的共存物質(zhì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn), 結(jié)果表明: 至少150倍的甘氨酸、50倍的DL-半胱氨酸、100倍的DL-絲氨酸、200倍的葡萄糖、170倍的乳酸等不干擾Xa的測(cè)定. 抗壞血酸和尿酸的電位分別在-0.1 V和0.3 V的位置上, 與Xa的電位相距較遠(yuǎn), 因此也不干擾Xa的測(cè)定.

2.3 樣品分析

2.3.1 尿樣中Xa的測(cè)定

取新鮮尿樣2 mL移至50 mL容量瓶中, 用pH= 5.3的磷酸緩沖溶液稀釋至刻度, 搖勻后移取適量于電解池中, 其余步驟同實(shí)驗(yàn)方法, 用標(biāo)準(zhǔn)加入法進(jìn)行定量分析, 分析結(jié)果列于表1.

表1 平行樣品的測(cè)定結(jié)果

由表1可知: 樣品測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.6%, 完全滿足微量分析要求.

2.3.2回收率實(shí)驗(yàn)

本試驗(yàn)采用在樣品中加入一定量的標(biāo)準(zhǔn)黃嘌呤溶液, 然后利用標(biāo)準(zhǔn)曲線法進(jìn)行定量分析, 根據(jù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算回收率, 結(jié)果列于表2中.

表2 樣品回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2可知: 回收率在99.03%～100.21%之間.

3 結(jié)論

在0.05 mol/L PBS (pH=6.86) +0.2 mol/L KNO3聚合體系中, 利用循環(huán)伏安法電聚合制備出性能良好、電活性高, 并對(duì)Xa具有良好電催化作用的PCALE. 利用PCALE對(duì)Xa的電催化作用, 建立了對(duì)黃嘌呤含量進(jìn)行定量分析的一種電分析方法, 并用于實(shí)際尿液樣品中Xa的定量檢測(cè). 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該定量分析方法的檢出限較低, 工作曲線線性關(guān)系好, 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小, 完全滿足微量分析的要求.

[1] 楊秋霞李國(guó)寶.劉祥兵等.聚燦爛甲酚藍(lán)修飾電極的制備及電催化作用[J]. 濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2005, 19(3): 211-214.

[2] 周谷珍. 苯胺摻雜聚茜素紅薄膜修飾電極的研制及應(yīng)用[J]. 湖南文理學(xué)院學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2006, 18(2): 28-30.

[3] 孫元喜. 聚茜素紅薄膜修飾電極對(duì)硫酸慶大霉素的電催化作用[J]. 分析測(cè)試技術(shù)與儀器, 2005, 11(1): 13-16.

Determination of xanthine using poly(calcein) film modified eletrodes

ZHOU Gu-zhen, TANG Qian-qian, SUN Yuan-xi

(College of Chemistry, Hunan University of Arts and Science, Changde 415000, China)

The preparation method of Poly(Calcein) film modified electrode was studied by the circulation voltammetry in the polymerization system of 0.02 mol/L PBS(pH=6.86)+0.2 mol/L KNO3+ 1.0×10-4mol/L(CAL). Using the electrocatalytic action of PCALE on the xanthine (Xa), the electroanalytic method of determining content of Xa was set up. In 0.02 mol/L PBS(pH=6.8)+0.2 mol/L KNO3, the concentration of Xa had a good linear relations in 5.0×10-6~ 1.0×10-4mol/L with the peak current, detection limit reached 2×10-7mol/L. The linear regress equation wasp=-0.010 5-2.09 and the linear correlation coffcient was 0.998 9. By the quantitative method to the Xa sample, the satisfactory result was obtained. The relative standard deviation of five samples analysis results was less than 2%, it completely satisfies the request of micro analysis.

poly(calcein); modified electrode; xanthine; electrocatalyse

10.3969/j.issn.1672-6146.2011.03.018

O 657.1

1672-6146(2011)03-0065-03

2011-04-12

周谷珍(1956-), 女, 教授, 研究方向?yàn)闊o(wú)機(jī)化學(xué)及電分析化學(xué). E-mail:

(責(zé)任編校: 譚長(zhǎng)貴)