一种检测多巴胺的可抛式传感器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于双亲性聚合物改性碳纳米管制备聚合物/碳纳米管复合材料并将其用作电极修饰材料，修饰于丝网印刷电极表面制备可以检测多巴胺的可抛式传感器的方法。本发明专利技术制备的聚合物/碳纳米管复合材料中聚合物合成工艺简单，导电碳纳米管成本低廉，因此利于批量化生产，具有很高的实际应用价值。有机聚合物与无机碳纳米管的结合可以赋予传感涂层优异的综合性能，基于该复合材料制备的传感器对多巴胺的检测具有高选择性与高灵敏度。此外，该传感器具有可抛性、便携性，能满足安全以及卫生方面的要求，同时避免了实际应用中交叉污染的问题。功能高分子材料与电化学传感技术的结合，有望广泛拓展应用于生物医药、生命健康等诸多领域。 1

【技术实现步骤摘要】
一种检测多巴胺的可抛式传感器的制备方法
本专利技术涉及电化学传感器及高分子材料领域，具体涉及一种基于双亲性聚合物改性碳纳米管制备聚合物/碳纳米管复合材料并将其用作电极修饰材料，修饰于丝网印刷电极表面制备可以检测多巴胺的可抛式传感器的方法。
技术介绍
多巴胺是一种重要的儿茶胺类神经递质，用于帮助细胞发送脉冲式化学物质，与大脑的欲望、感觉和兴奋等信息传递密切相关。多巴胺的不足会令人失去控制肌肉的能力，甚至导致帕金森氏症、精神分裂症、双相情感障碍、阿尔兹海默症等多种精神类疾病。目前，测定多巴胺的方法有色谱法、荧光分光光度法、质谱法和分光光度法，但这些传统方法存在检测设备价格昂贵、操作复杂、需要专业的操作人员、检测耗时长等一系列缺点。与上述方法相比，电化学传感技术具有响应性快、灵敏度高、成本低以及易于操作等优点，因此被广泛应用于生物医药、食品安全等领域。多巴胺分子内含有两个易于被氧化的酚羟基，具有很高的电化学活性，因此利用电化学传感技术对多巴胺的检测具有很强的可行性。然而，由于尿酸和抗坏血酸的氧化电位与多巴胺的氧化电位非常接近，因此通过电化学方法直接检测多巴胺具有检测选择性差的问题。因此，发展兼具高灵敏度与强选择性的多巴胺传感器意义重大。碳纳米管(CNTs)是一种在纳米尺度上具有完整分子结构的一维量子材料，具有与石墨相似的片层结构。碳纳米管具有极大的长径比、优异的机械强度以及良好的导电导热能力，是一种理想的导电材料，从而被广泛应用于电化学传感器领域。近年来，将碳纳米管用作电极修饰材料构建多巴胺传感器逐渐引起人们的关注，这主要是由于碳纳米管的离域π键可以与多巴胺通过π-π相互作用，从而在尿酸与抗坏血酸的存在下实现对多巴胺的选择性识别。然而，碳纳米管的特殊结构致使其溶解性欠佳、易缠结团聚，因此在实际生产中，基于碳纳米管构建性能稳定的多巴胺传感器仍具有很大挑战。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于双亲性聚合物改性碳纳米管制备聚合物/碳纳米管复合材料并将其用作电极修饰材料，修饰于丝网印刷电极表面制备可以检测多巴胺的可抛式传感器的方法。本专利技术所制备的聚合物/碳纳米管复合材料在水中具有很好的分散稳定性，其用作电极修饰材料时具有比表面积大、导电性好的特点，基于该聚合物/碳纳米管复合材料所制备的传感器对多巴胺的检测具有高选择性与高灵敏度，且这种传感器为可抛式传感器，从而在实际使用中具有便携式、无交叉污染的优点。本专利技术的技术方案如下：一种检测多巴胺的可抛式传感器的制备方法，双亲性聚合物的合成、聚合物/碳纳米管复合材料的制备、可抛式传感器的制备的具体步骤如下：(1)双亲性聚合物的合成常压条件下，将丙烯酸类单体、光敏单体、丙烯酸酯类单体溶于二氧六环；加入少量引发剂并使其溶解；在氮气保护、60℃～90℃条件下反应12h～48h；反应结束后，以石油醚为沉淀剂，四氢呋喃为溶剂，反复沉淀溶解，将所得产物进行真空干燥，即得双亲性聚合物。所述丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种；所述光敏单体为2-羟甲基-(4-甲基香豆素)氧乙基-甲基丙烯酸酯、7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素、2-肉桂酸酰氧乙基-甲基丙烯酸酯中的一种或两种；所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸月桂酯中的一种或两种；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种；所述聚合物合成方法为自由基聚合，丙烯酸类单体、光敏单体、丙烯酸酯类单体的摩尔比为5:1:4～5:5:5，引发剂用量为单体总摩尔数的0.5％～3％。(2)聚合物/碳纳米管复合材料的制备将上述双亲性聚合物溶于有机溶剂中，加入碳纳米管，超声分散1h～24h，得到均匀分散的聚合物/碳纳米管复合材料；在分散液中缓慢滴入超纯水进行自组装，搅拌1h～24h，组装好后将混合液置于透析袋中透析1d～7d，得到聚合物/碳纳米管复合材料。所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种，所述碳纳米管管径为5nm～20nm，长度为10μm～100μm；所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲亚砜、二氧六环中的一种；所述双亲性聚合物初始溶度为0.1mg/mL～200mg/mL，双亲性聚合物与碳纳米管质量比为1:0.01～1:1，所述双亲性聚合物与碳纳米管之间的作用力为非共价键作用包括氢键作用、静电作用、π-π作用、配位作用中的一种或几种。(3)可抛式传感器的制备将步骤(2)中所述聚合物/碳纳米管复合材料涂覆在传感器电极表面，N2环境下干燥得到可抛式传感器。所述传感器电极为丝网印刷电极，所述丝网印刷电极集工作电极、对电极、参比电极于一整体；所述丝网印刷电极的工作电极基质材料为金、玻碳、石墨、ITO、碳浆中的一种；所述的涂覆方法为滴涂法、喷涂法、旋涂法、线棒涂膜法、电泳沉积中的一种；所述电泳沉积方法条件为沉积电压0.5V～15.0V，沉积时间为1min～15min。本专利技术的优点在于：1、本专利技术利用双亲性聚合物改性碳纳米管制备兼具稳定分散性与导电性能的聚合物/碳纳米管复合材料，双亲性聚合物合成工艺简单，碳纳米管作为一种优异的导电材料价格低廉，有机聚合物与无机碳纳米管的结合赋予传感涂层优异的综合性能，因此利于批量化生产，具有很高的实际应用价值。2、本专利技术以聚合物/碳纳米管复合材料作为电极修饰材料构建多巴胺传感器，这种复合材料具有大的比表面积且由于聚合物中丙烯酸类单体的质子化使得复合材料整体荷负电，因此易于实现对荷正点多巴胺的快速、大量富集，从而可实现对多巴胺快速、选择性检测；而碳纳米管的引入能增强传感器的导电性，从而使得所制备的传感器对于多巴胺的检测具有高灵敏性。3、本专利技术基于丝网印刷电极的可抛式传感器的设计，具有体积小、质量轻、易携带、可实时检测的特点，避免了实际应用中交叉污染的问题，同时满足安全以及卫生方面的要求，有助于便捷式医疗检测系统的建立。4、本专利技术将高分子材料科学与电化学传感领域合理结合，有望广泛应用于食品安全、生物医药、生命运动等领域。附图说明图1：本专利技术的可抛式传感器的制备示意图；图2：本专利技术实施例1中制备的可抛式传感器的数码照片与尺寸图；图3：本专利技术实施例1中制备的可抛式传感器工作电极表面形貌的SEM图；图4：本专利技术实施例1中可抛式传感器在多巴胺与抗坏血酸溶液中的差分脉冲伏安曲线；图5：本专利技术测试例中可抛式传感器检测多巴胺的线性关系曲线图。具体实施方式下面结合具体实施方式来进一步解释本专利技术，但本专利技术并不局限于以下实例所用的条件。实施例1一种检测多巴胺的可抛式传感器的制备方法，具体制备步骤如下：(1)双亲性聚合物的合成常压条件下，将丙烯酸、7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素、丙烯酸异辛酯以摩尔比5:5:5溶于二氧六环；加入引发剂偶氮二异丁腈(按单体总摩尔比的2％)并使其溶解；在氮气保护、65℃条件下反应24h；反应结束后，以石油醚为沉淀剂，四氢呋喃为溶剂，反复沉淀溶解，将所得产物进行真空干燥，即得双亲性聚合物PAVE。(2)聚合物/碳纳米管复合材料的制备将5mg上述双亲性聚合物PAVE溶于10mLN,N-二甲基甲酰胺中，配成5mg/mL的聚合物溶液，加入2mg碳纳米管，超声分散24h，得到均匀分散的双亲性聚合物/碳纳米管分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测多巴胺的可抛式传感器的制备方法，其特征在于制备和条件如下：

【技术特征摘要】
1.一种检测多巴胺的可抛式传感器的制备方法，其特征在于制备和条件如下：(1)双亲性聚合物的合成:常压条件下，将丙烯酸类单体、光敏单体、丙烯酸酯类单体溶于二氧六环；加入少量引发剂并使其溶解；在氮气保护、60℃～90℃条件下反应12h～48h；反应结束后，以石油醚为沉淀剂，四氢呋喃为溶剂，反复沉淀溶解，将所得产物进行真空干燥，即得双亲性聚合物；(2)聚合物/碳纳米管复合材料制备：将上述双亲性聚合物溶于有机溶剂中，加入碳纳米管，超声分散1h～24h，得到均匀分散的双亲性聚合物/碳纳米管分散液；在分散液中缓慢滴入超纯水进行自组装，搅拌1h～24h，组装好后将混合液置于透析袋中透析1d～7d，得到聚合物/碳纳米管复合材料；(3)可抛式传感器的制备：将步骤(2)中所述聚合物/碳纳米管复合材料涂覆在丝网印刷电极表面，N2环境下干燥得到可抛式传感器。2.根据权利要求1所述一种检测多巴胺的可抛式传感器的制备方法，其特征在于所述步骤(1)中双亲性聚合物的合成方法为自由基聚合，所述丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸中的一种，所述光敏单体为2-羟甲基-(4-甲基香豆素)氧乙基-甲基丙烯酸酯、7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素、2-肉桂酸酰氧乙基-甲基丙烯酸酯中的一种或两种，所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸月桂酯中的一种或两种，丙烯酸类单体、光敏单体、丙烯酸酯类单体的摩尔比为5:1:4～5:5:5，引发剂用量为单...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓亚，许升，徐振宇，王乾坤，王满，孙婷婷，徐梦祎，吴倩，朱海燕，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32