摘要 構(gòu)建了一種基于碳點(diǎn)(CDs)與金屬有機(jī)框架(MOF)復(fù)合材料的無酶葡萄糖電化學(xué)傳感器。采用水熱法分別制備了不摻雜、摻雜硼和摻雜氮的3 種碳點(diǎn)C-CDs、B-CDs 和N-CDs,進(jìn)一步分別與ZIF-67 進(jìn)行復(fù)合,制得3 種CDs@ZIF-67 復(fù)合材料,將其修飾在玻碳電極(GCE)上,構(gòu)建了高靈敏無酶葡萄糖電化學(xué)傳感器。CDs 與ZIF-67 的復(fù)合能夠有效改善MOFs 導(dǎo)電性較差的問題,進(jìn)而改善其催化活性。CDs 摻雜N 元素后, N 元素誘導(dǎo)CDs 表面產(chǎn)生更多的缺陷,加快了電子轉(zhuǎn)移速率,因此N-CDs@ZIF-67 的電催化性能最佳。基于N-CDs@ZIF-67修飾GCE構(gòu)建的傳感器的響應(yīng)電流與葡萄糖濃度在0.1~1000 μmol/L和1000~7000 μmol/L兩段范圍內(nèi)分別呈良好的線性關(guān)系,檢出限(S/N=3)為31.8 nmol/L。將此傳感器用于實際人血清樣本中葡萄糖的檢測,加標(biāo)回收率為101.5%~109.0%,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)小于3.1%,顯示出良好的實用性。
關(guān)鍵詞 金屬有機(jī)框架;碳點(diǎn);葡萄糖;電化學(xué)傳感器
葡萄糖是生物體的主要能量物質(zhì),參與大多數(shù)細(xì)胞的新陳代謝。糖尿病是一種以高血糖為特征的代謝性疾病,嚴(yán)重危害人體健康,目前尚無法治愈,借助藥物和調(diào)控食物攝入量可以將血糖濃度維持在一定范圍內(nèi)。因此,對血糖水平的快速即時檢測對于居家血糖監(jiān)測和臨床診斷以及治療均具有重要意義。
目前,檢測葡萄糖濃度的方法有電化學(xué)法[1-3](包括臨床及家庭中常用的血糖儀)、光學(xué)法[4]和比色法[5-7]等。相比于其它檢測方法,電化學(xué)法具有靈敏度高、操作便捷、成本低、易于小型化和便攜化等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于葡萄糖的檢測[8-11]。目前,葡萄糖電化學(xué)傳感器可分為傳統(tǒng)的酶型葡萄糖電化學(xué)傳感器[8]和基于新材料的無酶葡萄糖電化學(xué)傳感器[9-11]兩類。酶型葡萄糖電化學(xué)傳感器主要是通過酶修飾電極的方法進(jìn)行檢測,成本較高,并且酶活性受溫度和pH 值影響較大,容易失活,這些缺點(diǎn)阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展;另一類是無酶葡萄糖電化學(xué)傳感器,通過新型納米材料代替酶對電極進(jìn)行修飾,既能夠模擬酶活性,同時克服了生物酶易受環(huán)境影響的不足,能夠快速、穩(wěn)定和準(zhǔn)確地對葡萄糖濃度進(jìn)行檢測,因此備受關(guān)注。
有機(jī)金屬框架材料(MOFs)是由有機(jī)配體分子與金屬離子通過配位鍵作用以不同的組合方式組裝而成,能夠形成具有獨(dú)特內(nèi)在特性的新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[12],具有可調(diào)孔隙、高比表面積、有序的晶體結(jié)構(gòu)和分布均勻且密度高的金屬活性位點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)。從發(fā)現(xiàn)至今, MOFs 因具有優(yōu)異的性能而得到了快速發(fā)展,在氣體吸附[13]、電池電極材料[14]、分離[15]、催化[16]、靶向藥物輸送[17-18]和分析傳感[19-21]等領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。得益于各種MOFs 材料的開發(fā),無酶葡萄糖電化學(xué)傳感器也得到了快速發(fā)展。Chen 等[22]在堿性溶液中對玻碳上的鎳基MOF 進(jìn)行電化學(xué)活化,得到的非酶葡萄糖傳感器在1~10 mmol/L 濃度范圍內(nèi)有良好的線性響應(yīng)。Wu 等[11]制備了一種Cu-MOF 材料,以此制備的碳糊電極在葡萄糖的檢測中表現(xiàn)出良好的電催化性能。為了獲得高的檢測靈敏度, Lu 等[23]將具有較大比表面積和良好導(dǎo)電性的UiO-67與對葡萄糖氧化具有較高電催化活性的Ni-MOF 結(jié)合,構(gòu)建了一種新型核殼結(jié)構(gòu)MOF@MOF 復(fù)合材料修飾的電化學(xué)傳感器。Xu 等[24]通過兩步原位電沉積方法得到了α-環(huán)糊精功能化的還原氧化石墨烯/鎳基MOF 復(fù)合薄膜,用于葡萄糖的檢測,具有線性范圍寬和檢出限低的的特點(diǎn)。沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料(ZIFs)作為一種MOF 材料,其晶體結(jié)構(gòu)比其它MOF 簡單,易合成,因此被廣泛應(yīng)用。Shi 等[10]將銅納米粒子(CuNPs)封裝至ZIF-8 中,采用制得的Cu@ZIF-8 對電極進(jìn)行改性,制備了無酶葡萄糖傳感器。ZIF-8對CuNPs 的封裝避免了CuNPs 的電化學(xué)溶解、遷移和團(tuán)聚,使得該傳感器表現(xiàn)出極高的穩(wěn)定性。研究表明,采用MOFs 材料修飾電極用于構(gòu)建無酶葡萄糖電化學(xué)傳感器極具發(fā)展?jié)摿?。碳點(diǎn)(CDs)通常是指粒徑小于10 nm 的碳基納米材料[25],具有毒性低、可加快電子轉(zhuǎn)移、生物相容性好和易功能化等優(yōu)點(diǎn),目前已成為新的研究熱點(diǎn),在生物傳感[26]、熒光成像[27]和疾病診療[28]等領(lǐng)域引起了極大關(guān)注。將MOF與CDs 復(fù)合,可以克服MOF 的低導(dǎo)電性和金屬活性位點(diǎn)易受到掩蔽的缺點(diǎn)[29],提高M(jìn)OF 的分析性能。
本研究通過水熱法制備了3 種摻雜不同元素的的CDs:無摻雜的CDs(C-CDs)、摻硼CDs(B-CDs)和摻氮CDs(N-CDs)。通過浸漬法將CDs 與ZIF-67 復(fù)合,得到CDs@ZIF-67 復(fù)合材料,將其修飾到玻碳電極(GCE)表面,構(gòu)建了不同的無酶葡萄糖電化學(xué)傳感器(圖1)。ZIF-67 和CDs@ZIF-67 均對葡萄糖有很好的催化性能,表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性和抗干擾能力。與單獨(dú)的ZIF-67 相比, CDs@ZIF-67 復(fù)合材料具有更寬的線性范圍和更低的檢出限。推測可能是CDs 與ZIF-67 復(fù)合能夠加快材料在電極表面的電子傳輸速度,進(jìn)而有效增強(qiáng)材料的電催化性能,表明CDs@ZIF-67 復(fù)合材料是一種極具潛力的無酶葡萄糖電催化材料。比較了3 種CDs@ZIF-67 納米復(fù)合材料對葡萄糖的電催化性能,結(jié)果表明, N-CDs 與ZIF-67 復(fù)合的材料電催化性能最佳,這可能是因為N 摻雜的CDs 能夠誘導(dǎo)CDs 表面產(chǎn)生更多的缺陷,從而提高了CDs 的電子轉(zhuǎn)移能力。
1 實驗部分
1.1 儀器與試劑
CHI 660E 電化學(xué)工作站(上海辰華儀器有限公司);SU5000 掃描電子顯微鏡(SEM,日本Hitachi 公司);KRATOS AXIS His X 射線光電子能譜(XPS,英國Kratos 公司);FEI Tecnai 透射電鏡顯微鏡(TEM,美國FEI 公司);TU-1901 紫外-可見吸收光譜儀(北京普析通用儀器有限公司);F-7000 熒光光譜儀(日本Hitachi 公司)。采用三電極體系:工作電極、參比電極和對電極分別為玻碳電極、飽和甘汞電極和鉑絲電極(上海辰華儀器有限公司)。
Co(NO3)2·6H2O、2-甲基咪唑、L-谷氨酸、苯硼酸、尿素(UREA)、抗壞血酸(AA)、尿酸(UA)和乙醇(上海阿拉丁試劑有限公司);葡萄糖、多巴胺(DA)、(NH4)2SO4 和NaOH(西隴化工(廣東)股份有限公司)。實驗用水為二次蒸餾水。
1.2 ZIF-67的合成
參考文獻(xiàn)[30]的方法并略作改進(jìn)合成ZIF-67。稱取2.2 g Co(NO3)2·6H2O 和2.6 g 2-甲基咪唑,分別溶于200 mL 甲醇中,超聲振蕩使其充分溶解;在攪拌條件下,將2-甲基咪唑溶液緩慢加入到Co(NO3)2溶液中,溶液由無色變?yōu)樽仙?,繼續(xù)攪拌1 min, 使其充分混合,置于避光處靜置24 h;5000 r/min 離心5 min,用甲醇和水洗滌沉淀3 次,去除溶液中反應(yīng)不完全的配體和金屬離子;將紫色沉淀物在60 ℃下干燥6 h, 所得粉末即為ZIF-67。
1.3 C-CDs、N-CDs和B-CDs的合成
1.3.1 C-CDs的合成
稱取0.3 g 葡萄糖,將其溶于50 mL 水中,轉(zhuǎn)移至100 mL 聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中,在180 ℃下反應(yīng)24 h;冷卻, 10000 r/min 離心10 min, 用0.22 μm 濾膜過濾,濾液在截留分子量為1 kD 的透析袋中透析48 h;透析純化后的C-CDs 于4 ℃下保存,待用。
1.3.2 N-CDs的合成
稱取2.0 g L-谷氨酸,溶于50 mL 水中,轉(zhuǎn)移至100 mL 聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中,在210 ℃下反應(yīng)4 h。后續(xù)步驟同C-CDs。
1.3.3 B-CDs的合成
稱取0.2 g 苯硼酸,溶于40 mL 0.1 mol/L NaOH 中,通入氮?dú)夤呐? h 以去除O2,再移至100 mL 聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中,在160 ℃反應(yīng)8 h。后續(xù)步驟同C-CDs。
1.4 CDs@ZIF-67的制備
稱取20 mg 制備的ZIF-67 溶于4 mL 乙醇中,超聲使其分散均勻。移取適量C-CDs、B-CDs 和N-CDs溶液,分別與ZIF-67 分散液充分混合,超聲處理20 min 后,在攪拌下繼續(xù)反應(yīng)10 h。得到的混合溶液用乙醇和水分別離心洗滌3 次,以去除未結(jié)合的CDs,最后于60 ℃烘干,即得到3 種不同的CDs@ZIF-67。CDs@ZIF-67 的制備過程如電子版文后支持信息圖S1 所示。
1.5 修飾電極的制備
依次用0.3 和0.05 μm 的Al2O3 拋光粉對GCE 表面進(jìn)行拋光處理,并進(jìn)行超聲清洗,得到表面潔凈的GCE。分別稱取4 mg 不同元素?fù)诫s的CDs@ZIF-67 或ZIF-67,加入到1 mL 0.05% Nafion 乙醇溶液中,超聲使其充分分散。分別移取5 μL 上述混合溶液滴加到GCE 表面,于室溫下晾干,得到3 種不同的CDs@ZIF-67/GCE 以及ZIF-67/GCE。
1.6 葡萄糖的檢測
在固定電位(0.5 V)下,以飽和甘汞電極為參比電極、鉑絲電極為對電極、CDs@ZIF-67/GCE 為工作電極(d=3 mm)、0.1 mol/L NaOH 為支持電解質(zhì),采用恒電位法檢測葡萄糖。向工作溶液中連續(xù)滴加已知濃度的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品,隨著葡萄糖的加入,電流發(fā)生階躍,根據(jù)葡萄糖濃度與其響應(yīng)電流的關(guān)系,擬合得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程。實際血清樣品用0.1 mol/L NaOH 稀釋1000 倍后采用本方法進(jìn)行檢測。
2 結(jié)果與討論
2.1 CDs、ZIF-67和CDs@ZIF-67的表征
2.1.1 CDs的TEM表征
采用TEM 對3 種CDs 的形貌進(jìn)行了表征,如圖2 所示, 3 種CDs 均為直徑2~6 nm 的球形顆粒,粒徑較均一,并且具有良好的單分散性。
2.1.2 CDs的紫外-可見吸收光譜和熒光光譜
3 種CDs 在水溶液中的紫外-可見吸收光譜和熒光光譜如電子版文后支持信息圖S2 所示。C-CDs 的紫外吸收峰位于283 nm, 最佳熒光激發(fā)和發(fā)射波長分別為362 和446 nm。B-CDs 的紫外吸收峰位于288 nm 處,最佳熒光激發(fā)和發(fā)射波長分別為305 和454 nm。N-CDs 在266 和323 nm 處有2 個明顯的吸收峰,分別歸屬于sp2 芳族共軛的π-π*躍遷和n-π*躍遷的吸收帶[31],其最佳熒光激發(fā)和發(fā)射波長分別為389 和462 nm。
2.1.3 N-CDs和B-CDs的XPS表征
采用XPS 對所制備的N-CDs 和B-CDs 的官能團(tuán)和元素進(jìn)行了表征。由圖3A 中N-CDs 的XPS 全譜可知, N-CDs 主要含有C、N 和O 這3 種元素。由于石墨結(jié)構(gòu)和含氧官能團(tuán)的存在, C 和O 是N-CDs 的主要元素, C 和O 的相對含量分別為47.8%和38.3%, N 的相對含量約為13.9%。圖3B 中C 1s 譜在284.7、285.9 和288.2 eV 處的3 個峰分別歸屬于C—C/C=C、C—N/C—O 和N—C=O 鍵。圖3C 中的N 1s 譜可擬合為399.5 和402.18 eV 處的2 個峰,分別對應(yīng)O=C—N 和C—N 鍵[32]。
圖3D~3F 為B-CDs 的XPS 圖譜。在圖3D 的XPS 全譜中可見較強(qiáng)的C 1s 和O 1s 峰,而B 1s 的峰較弱,其中, C 和O 的相對含量分別為60.1%和30.1%, B 的相對含量約為6.6%。圖3E 的C 1s 譜中位于283.9、284.4 和285.2 eV 處的3 個峰分別對應(yīng)C—B、C—C/C=C 和C—O 鍵。圖3F 的B 1s 譜中191.8和192.4 eV 處的2 個峰分別歸屬于B—C 和B—O 鍵[27]。
2.1.4 ZIF-67和CDs@ZIF-67的SEM表征
通過SEM 對ZIF-67 和CDs@ZIF-67 的形貌進(jìn)行了表征(圖4)。如圖4A~4C 所示,得到的ZIF-67 為菱形十二面體納米顆粒,粒徑約為400 nm(圖4C),此形貌與文獻(xiàn)[30]一致,表明成功合成了ZIF-67。由圖4F、4I 和4L 可知,與CDs 復(fù)合后,相比于ZIF-67 外部形貌, CDs@ZIF-67 表面出現(xiàn)一定程度的破壞和缺陷,粗糙度明顯增加,但MOF 的十二面體基本結(jié)構(gòu)并未發(fā)生明顯改變。CDs 與ZIF-67 復(fù)合后,復(fù)合材料未出現(xiàn)明顯聚集,表明采用浸漬法將CDs 與ZIF-67 復(fù)合是一種較溫和的制備方法,對ZIF-67 的框架破壞程度很小。
2.2 CDs@ZIF-67/GCE檢測葡萄糖的可行性分析
圖5A~5C 為4 種修飾電極ZIF- 67/GCE、B- CDs@ZIF- 67/GCE、C- CDs@ZIF- 67/GCE 和N-CDs@ZIF-67/GCE 在0.1 mol/L NaOH 中加入5 mmol//L 葡萄糖前后的循環(huán)伏安(CV)圖。加入葡萄糖后,裸電極幾乎沒有電極響應(yīng),而各修飾電極在0.5 V 處均出現(xiàn)了一個較大的氧化峰,表明4 種材料對葡萄糖都具有催化作用。同時, CDs@ZIF-67/GCE 在0.5 V 處氧化峰的峰電流明顯高于ZIF-67/GCE,表明CDs@ZIF-67 復(fù)合材料對葡萄糖的催化性能更優(yōu)。圖5D 為4 種不同材料修飾的電極在相同條件下加入葡萄糖前后得到的響應(yīng)電流差值。電流差值越大,表明電極對葡萄糖的催化性能越好。由圖5D 可知,CDs@ZIF-67 復(fù)合材料對葡萄糖的催化性能均優(yōu)于單獨(dú)ZIF-67 材料,其中N-CDs@ZIF-67 對葡萄糖的催化性能最佳,可能是因為N 摻雜的CDs 能夠誘導(dǎo)CDs 表面產(chǎn)生更多的缺陷[33],并且還能調(diào)節(jié)能帶間隙,使電子躍遷的阻力減小,從而提高電子轉(zhuǎn)移能力[25]。作為MOF 的金屬節(jié)點(diǎn),包括過渡金屬Cu 和Co 等,由于其獨(dú)特的d 軌道電子排布,在發(fā)生化學(xué)變化時有多種失電子情況,可表現(xiàn)出多種價態(tài),為電化學(xué)催化提供了可能[34]。由此推測CDs@ZIF-67 對葡萄糖的催化機(jī)理為:ZIF-67 中的Co(Ⅱ)在電極上被氧化為Co(Ⅲ), Co(Ⅲ)氧化葡萄糖后又轉(zhuǎn)化為Co(Ⅱ)[35-37],具體反應(yīng)式如下:
2.3 CDs@ZIF-67的修飾量及材料比例的優(yōu)化
采用不同濃度C-CDs@ZIF-67、B-CDs@ZIF-67 和N-CDs@ZIF-67 復(fù)合材料制備的修飾電極的電化學(xué)響應(yīng)見電子版文后支持信息圖S3A~S3C。3 種材料修飾的結(jié)果相似,在2~4 mg/mL 范圍內(nèi),修飾電極的響應(yīng)電流隨著CDs@ZIF-67 濃度增加而逐漸增大;在4~10 mg/mL 范圍內(nèi),修飾電極的響應(yīng)電流隨著CDs@ZIF-67 濃度增加反而逐漸減弱。這可能是因為濃度過高導(dǎo)致復(fù)合材料在電極表面堆積,掩蓋了活性位點(diǎn),使得其性能下降。因此,選擇4 mg/mL CDs@ZIF-67 修飾電極。CDs@ZIF-67 復(fù)合材料中的CDs與ZIF-67 的比例對電極響應(yīng)電流的影響見電子版文后支持信息圖S3D~S3F。隨著CDs 比例增加,復(fù)合材料修飾電極對葡萄糖的響應(yīng)電流逐漸增大。此結(jié)果與圖5 中CDs@ZIF-67 的催化性能優(yōu)于ZIF-67 的結(jié)果相符,表明與CDs 復(fù)合能夠有效提升ZIF-67 對葡萄糖的催化氧化能力。但是,當(dāng)CDs 的濃度增大到一定程度時,復(fù)合材料的導(dǎo)電性下降,導(dǎo)致其催化性能減弱。最終,選擇CDs 與ZIF-67 比例分別為2∶20、4∶20 和3∶20 制備C-CDs@ZIF-67、B-CDs@ZIF-67 和N-CDs@ZIF-67。
2.4 CDs@ZIF-67催化電位的優(yōu)化
由于i-t 法比CV 法靈敏,采用i-t 法考察修飾電極對葡萄糖的響應(yīng)電流的影響。根據(jù)圖5 中葡萄糖的氧化峰電位,并結(jié)合文獻(xiàn)[10,11,22-24]中電位的選擇范圍,考察了0.40、0.45、0.50、055 和0.60 V 電位下電極的響應(yīng)電流。ZIF-67、B-CDs@ZIF-67、C-CDs@ZIF-67 和N-CDs@ZIF-67 修飾電極在不同電位下,加入相同濃度葡萄糖得到的i-t 曲線圖見電子版文后支持信息圖S4。隨著葡萄糖濃度增加,各工作電位下的響應(yīng)電流均顯著增大。在0.5 V 時,這4 種修飾電極的響應(yīng)電流最大,并且響應(yīng)電流從小到大依次是ZIF-67
2.5 葡萄糖的電化學(xué)檢測
圖6A 為N-CDs@ZIF-67/GCE 修飾電極對不同濃度葡萄糖的i-t 響應(yīng)曲線。在0.1 mol/L NaOH 溶液中, 0.5 V 工作電位下,分別加入一系列濃度的葡萄糖后,電極響應(yīng)電流發(fā)生連續(xù)階躍。圖6B 為葡萄糖濃度與響應(yīng)電流的線性關(guān)系曲線。N-CDs@ZIF-67/GCE 的響應(yīng)電流與葡萄糖濃度在0.1~1000 μmol/L 和1000~7000 μmol/L 兩段范圍內(nèi)分別呈線性關(guān)系,線性方程分別為ΔI(μA) = 0.0792C+3.4052 (R2 = 0.9911)和ΔI(μA)= 0.0218C+60.1677(R2=0.9957),檢出限(S/N=3)為31.8 nmol/L。與已報道的修飾電極相比,本研究所構(gòu)建的無酶葡萄糖傳感器具有線性范圍寬和檢出限低的優(yōu)點(diǎn)。
與單純的ZIF-67 及C-CDs@ZIF-67、B-CDs@ZIF-67 相比, N-CDs@ZIF-67 復(fù)合材料修飾電極的檢測范圍更寬,檢出限更低(ZIF-67/GCE 檢出限為61.5 μmol/L, C-CDs@ZIF-67/GCE 檢出限為85.6 nmol/L,B-CDs@ZIF-67/GCE 檢出限為111.6 nmol/L, 見電子版文后支持信息圖S5)。將本研究中基于N-CDs@ZIF-67/GCE 的傳感器與文獻(xiàn)報道的葡萄糖電化學(xué)傳感器進(jìn)行對比(表1), N-CDs@ZIF-67/GCE的線性范圍和檢出限與之相當(dāng)或更優(yōu),并且方法簡單,具有較好的應(yīng)用價值。
2.6 N-CDs@ZIF-67/GCE的選擇性
考察了AA、DA、UREA 和UA 等體液中常見的干擾物對N-CDs@ZIF-67/GCE 檢測葡萄糖的影響,通常情況下,正常的生理血糖濃度是這些干擾物濃度的30 倍以上[43]。在0.5 V 電位下,加入0.2 mmol/L葡萄糖后,再依次連續(xù)加入1/10 濃度即0.02 mmol/L AA、DA、UREA、UA 和0.2 mmol/L 葡萄糖,N-CDs@ZIF-67/GCE 的電流響應(yīng)如圖7A 所示。加入葡萄糖后,電流產(chǎn)生明顯階躍;加入AA、UREA、DA 和UA 后,基本無電流響應(yīng);再次加入葡萄糖后,電流又產(chǎn)生明顯階躍。這表明N-CDs@ZIF-67/GCE用于檢測葡萄糖時對血液中常見的小分子具有良好的抗干擾能力。
2.7 N-CDs@ZIF-67/GCE的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性
考察了N-CDs@ZIF-67/GCE 電極的制備重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。平行制備10 根N-CDs@ZIF-67/GCE,對1 mmol/L 葡萄糖進(jìn)行測試。結(jié)果如圖7B 所示, 10 根電極平行測量的響應(yīng)電流的RSD=4.2%,表明N-CDs@ZIF-67/GCE 具有良好的制備重現(xiàn)性。N-CDs@ZIF-67/GCE 放置14 d 后,對1 mmol/L 葡萄糖的催化電流如圖7C 所示,響應(yīng)電流仍保持在初始電流的92%以上,表明N-CDs@ZIF-67/GCE 具有良好的儲存穩(wěn)定性。
2.8 實際樣品的測定
將N-CDs@ZIF-67/GCE 用于人血清樣品中葡萄糖濃度的測定,考察其用于實際樣品檢測的可行性。人血清樣本均采集于桂林理工大學(xué)附屬醫(yī)院,患者知情同意,并經(jīng)桂林理工大學(xué)審查委員會和倫理委員會批準(zhǔn)。按照1.6 節(jié)的方法進(jìn)行血清樣品的稀釋,并進(jìn)行加標(biāo)回收實驗,加標(biāo)回收率在101.5%~109.0%之間, RSDlt;3.1%(表2)。上述結(jié)果表明,所制備的N-CDs@ZIF-67/GCE 用于血清中葡萄糖的檢測準(zhǔn)確度良好。
3 結(jié)論
采用浸漬法制備CDs@ZIF-67 復(fù)合材料,基于此構(gòu)建了高靈敏的無酶葡萄糖電化學(xué)傳感平臺。結(jié)果表明,加入CDs 可加快復(fù)合材料中電子的轉(zhuǎn)移速率,有效提高了ZIF-67 的電催化性能??疾炝? 種不同摻雜的CDs@ZIF-67 復(fù)合材料C-CDs、B-CDs 和N-CDs 對葡萄糖的電催化性能,發(fā)現(xiàn)N-CDs@ZIF-67 的電催化性能最好,并初步推測了其對葡萄糖的催化機(jī)理。基于3 種復(fù)合材料構(gòu)建的傳感平臺用于葡萄糖的檢測,對體液中常見的多種小分子具有良好的抗干擾能力,檢出限低至nmol/L 級別,可用于實際血清樣品中葡萄糖的檢測,具有較好的實際應(yīng)用前景。
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