一种用于检测甘油三酯的电化学传感器的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种用于检测甘油三酯的电化学传感器的制备方法及其应用。该传感器是由氮掺杂石墨烯固定在玻碳电极上制备而成。这种方法制备方便，使用简单，可以实现20mg/dl到300mg/dl的甘油三酯的检测。该传感器具有检测快速，灵敏度高，特异性优良等优点。是一款具有潜在应用前景的电化学传感器。

Preparation and Application of an Electrochemical Sensor for Triglyceride Detection

The invention discloses a preparation method and application of an electrochemical sensor for detecting triglyceride. The sensor is fabricated by immobilizing nitrogen-doped graphene on a glassy carbon electrode. This method is convenient to prepare and easy to use, and can be used to detect triglycerides from 20mg/dl to 300mg/dl. The sensor has the advantages of fast detection, high sensitivity and good specificity. It is a potential electrochemical sensor.

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测甘油三酯的电化学传感器的制备方法及其应用
本专利技术属于电化学传感应用领域，具体涉及一种用于检测甘油三酯的电化学传感器的制备方法和在脂肪酶检测中的应用。
技术介绍
血液中总甘油三酯（TG）的检测是临床诊断的重要指标，尤其是与动脉粥样硬化，高血压等疾病有密切关系。同时，研究也表明，高血脂也与糖尿病，肾病，肝障碍及内分泌疾病有关（WuC,LiuX,LiY,etal.BiosensorsandBioelectronics,2014,53:26-30.）。甘油三酯的浓度在正常男性中是40-160mg/dL，女性为35-135mg/dL。临床Meta分析表明，TG的升高可分别使男性和女性的患心血管疾病的危险性增加30%和75%（王巧凤,周晓芳.实用医院临床杂志,2013,5:112）。伴随着人们生活水平的提高以及饮食结构的变化，越来越多的亚健康人群遭受着高血脂高血糖的困扰。因此，建立高灵敏度和高选择性的甘油三酯的检测方法就显得尤为重要。早期报道的大部分甘油三酯生物传感器都是基于多重酶来建立的。例如，Caras和Janata等人第一次使用酶场效应电极检测了甘油三酯，他们是基于pH的测量和阳离子的形成（CarasS,JanataJ.AnalyticalChemistry,1980,52(12):1935-1937.）。McGowan等人建立了一种基于脂肪酶，甘油激酶，甘油磷酸酯氧化酶，过氧化物酶的多酶的甘油三酯电化学传感器（McGowanMWetal.ClinicalChemistry,1983,29(3):538-542.）。这种方法费时费力，步骤繁琐，成本高。后来人们开始探索基于脂肪酶的方法检测甘油三酯。Basu等人采用硅和电解液-绝缘体-半导体电容（即EISCAP）建立了一种基于pH变化的甘油三酯传感器。他们采用离子敏感场效应晶体管（ISFET）固定脂肪酶（BasuI,SubramanianRV,MathewA,etal.SensorsandActuatorsB:Chemical,2005,107(1):418-423.）。Nakako等人建立了一种基于氢离子场效应晶体管的酶传感器（NakakoM,HanazatoY,MaedaM,etal.AnalyticaChimicaActa,1986,185:179-185）。Reddy等人建立了基于多孔硅的pH依赖的甘油三酯传感器（ReddyRRK,etal.BiosensorsandBioelectronics,2001,16(4):313-317.）。这些方法成功地实现了直接使用脂肪酶检测甘油三酯的目的，但是不足之处在于工艺复杂，不便于普及，也不便于携带。纳米材料的发展，为固定酶提供了新的思路和方法。在种类繁多的纳米材料中，石墨烯因具有较大的比表面积和良好的导电性，被普遍应用于电子装置、催化、能量存储等领域。利用物理或化学的方法对石墨烯进行改性，改变石墨烯的带隙，可以提高其各方面的性能，其中在石墨烯界面上产生缺陷就是一种很重要的方法。将杂原子引入到石墨烯的碳素晶格，因为N与C有相似的原子尺寸，可以充分利用N的五个价电子与石墨烯原有的C原子形成价键，石墨烯的sp2杂化体系与N的孤对电子形成离域共轭体系，从而提高了氮掺杂石墨烯的反应活性，提高电子传输效率，具有很好的导电性。因此，氮掺杂石墨烯是一种很有前途的电化学传感材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于检测甘油三酯的电化学传感器的制备方法及其应用，本专利技术构建了氮掺杂石墨烯的功能界面，研究其吸附脂肪酶的电化学行为。利用氮掺杂石墨烯的缺陷结构有助于电子传递，本专利技术采用nafion膜将其固定在玻碳电极表面，并固定脂肪酶。结果显示氮掺杂石墨烯对脂肪酶有较好的吸附能力，同时将其用于甘油三酯的催化体系，成功地检测到了甘油三酯的浓度，建立了一种能够快速准确的检测甘油三酯含量的电化学生物传感器。本专利技术提出的一种用于检测甘油三酯的电化学传感器的制备方法，具体步骤如下：（１）将氮掺杂石墨烯溶于水和乙醇的混合物中，得到混合物A；（２）向步骤（１）所得混合物A中加入萘酚，超声分散，得到分散均匀的黑色分散液；（３）将步骤（２）得到的黑色分散液滴涂在处理后的玻碳电极表面，红外灯下烘干，制得氮掺杂石墨烯修饰的玻碳电极（NG/GCE），即用于检测甘油三酯的电化学传感器。本专利技术中，步骤（１）中水和乙醇的混合物中，水和乙醇的体积比是4:1。本专利技术中，1mg氮掺杂石墨烯溶于500µL磷酸盐缓冲液配成的悬浊液中萘酚加入的体积为20µL。本专利技术提出一种所述制备方法得到的用于检测甘油三酯的电化学传感器在脂肪酶检测中的应用。本专利技术中，所述脂肪酶为甘油三脂。本专利技术提出的一种所述制备方法得到的用于检测甘油三酯的电化学传感器在脂肪酶检测中的应用，具体步骤如下：将功能电极与参比电极，对电极构成三电极体系，将氮掺杂石墨烯修饰的玻碳电极置于三电极体系中，连接电化学工作站，加入K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6作为电化学探针。将甘油三酯溶于乙醇配成储备液备用，采用循环伏安检测。不同浓度的甘油三酯对应不同的峰电流，绘制标准曲线，检测时加入样品得到电流，比对标准曲线得到样品对应浓度。本专利技术中，甘油三酯储备液浓度为100g/dL。本专利技术中，循环伏安检测的设置范围为-0.2v到+0.6v，振幅0.1V，脉冲宽度0.05s。本专利技术首次将氮掺杂石墨烯应用于脂肪酶的固定，检测甘油三酯的含量。氮掺杂石墨烯的缺陷结构有助于电子的传递，通过巧妙地引入化学杂质来创造缺陷以调整石墨烯基材料的电子结构，是合成具有预期物理化学性质的纳米材料的另一种重要方法。氮原子是取代碳原子的最好选择，因为N具有和C相似的原子尺寸，N原子的五个价电子与C原子形成较强的价键。N原子的孤对电子可与sp2杂化石墨烯网络形成离域共轭体系，从而提高石墨烯的反应活性和电催化活性。本专利技术首次将氮掺杂石墨烯用于固定脂肪酶，可以有效地检测甘油三酯。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：（１）本专利技术基于氮掺杂石墨烯固定脂肪酶的电化学生物传感器，制备简单，使用方便，响应快速，可以有效地检测甘油三酯，具有特异性好，灵敏度高，重现性好，稳定性强的优点。氮掺杂石墨烯能够提高传感器的电子传递能力，有效地固定脂肪酶。（２）本专利技术相比于现有技术，具有制备简单，检测快速的优点。（３）本专利技术对甘油三酯的检测的线性范围，覆盖了正常人体的甘油三酯浓度范围和高血脂病人的浓度范围。（４）本专利技术不破坏电极，制备方法简单，成本低，无污染。附图说明图1氮掺杂石墨烯的透射电镜图；图2氮掺杂石墨烯的拉曼光谱图；图3功能界面表面逐层修饰的阻抗表征图谱；图4氮掺杂石墨烯固定脂肪酶过程的循环伏安对比图；图5不同扫速的循环伏安图谱；图6不同扫速与峰电流的线性关系图7检测不同浓度甘油三酯的循环伏安曲线；图8以浓度对峰电流作图所得到的线性关系；图9Hanesplot曲线；图10特异性实验图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术的一种用于检测甘油三酯的电化学传感器的制备方法以及在脂肪酶中的应用，包括以下步骤：第一步，将氮掺杂石墨烯分散在乙醇和水的混合溶液中；第二步，向混合溶液中加入萘酚，形成黑色分散液。滴涂于玻碳电极表面，制成功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测甘油三酯的电化学传感器的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：（1）将氮掺杂石墨烯溶于水和乙醇的混合物中，得到混合物A；（２）向步骤（1）所得混合物A中加入萘酚，超声分散，得到分散均匀的黑色分散液；（３）将步骤（２）得到的黑色分散液滴涂在处理后的玻碳电极表面，红外灯下烘干，制得氮掺杂石墨烯修饰的玻碳电极（NG/GCE），即用于检测甘油三酯的电化学传感器。

【技术特征摘要】
1.一种用于检测甘油三酯的电化学传感器的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：（1）将氮掺杂石墨烯溶于水和乙醇的混合物中，得到混合物A；（２）向步骤（1）所得混合物A中加入萘酚，超声分散，得到分散均匀的黑色分散液；（３）将步骤（２）得到的黑色分散液滴涂在处理后的玻碳电极表面，红外灯下烘干，制得氮掺杂石墨烯修饰的玻碳电极（NG/GCE），即用于检测甘油三酯的电化学传感器。2.根据权利要求1所述的一种用于检测甘油三酯的电化学传感器的制备方法，其特征在于：步骤（1）中水和乙醇的混合物中，水和乙醇的体积比是4:1。3.根据权利要求1所述的一种用于检测甘油三酯的电化学传感器的制备方法，其特征在于：1mg氮掺杂石墨烯溶于500µL磷酸盐缓冲液配成的悬浊液中萘酚加入的体积为20µL。4.一种如权利要求1所述制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱丽娜，刘芸，刘宝红，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31