基于蔗渣生物质碳-酞菁光电化学传感器检测谷胱甘肽方法技术

本发明专利技术公开了一种基于蔗渣生物质碳

【技术实现步骤摘要】
基于蔗渣生物质碳-酞菁光电化学传感器检测谷胱甘肽方法


[0001]本专利技术属于光电化学传感器，具体是一种基于蔗渣生物质碳-酞菁光电化学传感器检测谷胱甘肽方法。

技术介绍

[0002]谷胱甘肽，即N-(N-L-γ-谷氨酰-L-半胱氨酰)甘氨酸，是一种非常重要的硫醇化三肽和内源抗氧化剂，广泛存在于细胞内环境中，是机体内重要的活性物质之一。它在人体生理学中起关键作用。例如，异生生物代谢、对氧化应激的保护、内源性毒性代谢物解毒、酶活性以及硫和氮代谢等。然而，异常水平的谷胱甘肽直接与许多疾病相关，包括癌症、阿尔茨海默氏病和心血管疾病。因此谷胱甘肽含量的检测具有重要的化学与生理学意义。目前，检测谷胱甘肽方法主要有发光分析法、荧光测定法、电化学方法、核磁共振波谱法等，然而现有方法存在灵敏度低，选择性差，检测时间长，费力和昂贵，以及临床应用的可靠性差等不足。因此，谷胱甘肽的检测有必要提供一种灵敏度更高、、选择性好、操作简单的方法。
[0003]光电化学传感器是一种新的高灵敏检测技术，可望在生命分析如蛋白质、DNA、小分子生物活性物质分析，以及免疫分析和分子相互作用中得到广泛的应用。当前已构建的光电化学传感器表明，构筑光电化学传感器的关键问题是必须实现半导体光激发电子和空穴的有效分离和迁移，即半导体材料是构筑光电化学传感器的核心，到目前为止，应用最为广泛的半导体材料是纳米TiO2、CdS或CdTe量子点及其复合材料等，但是这几种材料均有其自身缺陷。例如TiO2存在带宽过大的问题(Eg＝3.2eV)，导致其仅在紫外范围内有强吸收，而大多数生物分子在紫外照射下是非常不稳定的；虽然CdS、CdTe量子点光电化学传感器能在可见光下工作，但是其重金属Cd2+具有生物毒性，且量子点易被光腐蚀而影响光电流。
[0004]酞菁(Pc)是一类二维大环共轭结构化合物，在可见光区内有很强的吸收，而且载流子迁移率相对较高，是一类典型的P型半导体材料，在有机光电化学领域有着重要的应用。甘蔗渣是甘蔗制糖后的副产品，主要成分是纤维素、木质素、半纤维素及残存糖等，目前蔗渣主要用作燃料，或是转化为附加值低的纸浆等，而如何能提高甘蔗渣的利用价值，增加其附加值，发展成为高技术材料，对推动甘蔗业的发展具有重大的意义。基于此，本专利技术利用蔗渣生物质碳-酞菁作为半导体光电材料构建修饰电极用于检测谷胱甘肽。
[0005]以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对谷胱甘肽检测存在的问题，提供一种基于蔗渣生物质碳-酞菁光电化学传感器检测谷胱甘肽方法。本方法基于蔗渣生物质炭-酞菁共价键化合物作为修饰电极材料用于检测谷胱甘肽，能够在可见光下工作，性能稳定，安全环保，无生物毒性，灵敏度高，选择性好；同时提高甘蔗渣利用价值，降低了修饰电极的生产成本。
[0007]一种基于蔗渣生物质碳-酞菁光电化学传感器检测谷胱甘肽方法，包括如下步骤：
[0008]S1:生物质炭前驱体的制备
[0009]将甘蔗渣浸于NaOH溶液中，室温下搅拌30-60min，取出甘蔗渣用水清洗至中性，置于烘箱干燥至含水量为20-26％，粉碎至100-250目，在2.0～2.5MPa蒸汽压力条件加热至250-300℃，保温1-3min后瞬间释放压力，得到膨化甘蔗渣，再将膨化甘蔗渣置于炭化炉中1000-1100度碳化1-2h，制得生物质炭前驱体，备用；
[0010]S2:四氨基金属酞菁化合物制备
[0011]2.1将硝基领苯二甲酸酐、氯化铁、尿素按照摩尔比为4:1:20加入反应器，再加入催化剂，搅拌均匀后，加热至220-230℃熔融反应，冷却生成固体后缓慢加热使固体变干后取出，分别用盐酸溶液和氢氧化钠溶液洗涤，反复操作两次，用水洗涤至中性，再分别用乙醇、丙酮在索氏提取器中洗涤产品，所得固体在80℃进行干燥，得到产物四硝基铁酞菁；
[0012]2.2将四硝基铁酞菁放入烧瓶中，烧瓶固定在恒温磁力搅拌器上，按照与四硝基铁酞菁比例为1g:150～400加入DMF，将温度升至60-70℃，磁子搅拌溶解2-3h后，按照四硝基铁酞菁和Na2S
·
9H2质量比1:4加入Na2S
·
9H2O反应3.5-4.5h后，抽滤，冲洗滤饼至滤液为中性，取滤饼烘干、研细得四氨基铁酞菁；
[0013]S3:生物质碳-酞菁共价键合物半导体制备
[0014]3.1生物质炭前驱体预处理：将生物质炭前驱体与硝酸按比例为:0.05-0.07g:150mL加入反应，110-120℃加热搅拌9-10h后冷却、过滤，用水洗至中性，烘干；
[0015]3.2生物质碳-酞菁共价键合物的制备：将预处理后的生物质炭前驱体放入烧饼，再按照与其比例为0.04-0.06g：40～50mL加入乙二酰氯，温度设为90-95℃，反应25-28h后，将乙二酰氯蒸干得活化生物质炭；在烧瓶加入1/3体积无水四氢呋喃，再加入四氨基铁酞菁和活化生物质炭，所述四氨基铁酞菁的加入量与生物质炭前驱体的质量比为4:1；在氩气的保护下，90-95℃反应25-27h，经二氯甲烷和乙醚洗涤除杂后真空干燥，得到生物质碳-酞菁共价键合物半导体；
[0016]S4:修饰电极的制备
[0017]将所合成的生物质碳-酞菁共价键合物半导体光电材料制备成0.5-10mg/ml悬浊液，然后均匀的滴涂在ITO导电玻璃上，待自然干燥，得修饰电极；
[0018]S5:谷胱甘肽的光电化学检测
[0019]以上述修饰电极为工作电极，置于磷酸缓冲液的光电化学测定池中、Ag/AgCl电极为参比电极、铂丝电极为辅助电极组成电化学工作站三电极体系，氙灯为光源,在480nm波长照射下，进行循环伏安扫描，测定光电流强度；将不同浓度的谷胱甘肽溶液，采用制备的生物质碳-酞菁共价键合物修饰ITO电极连接电化学工作站进行循环伏安扫描，测定光电流强度，实现对谷胱甘肽的测定。
[0020]进一步地，步骤S1甘蔗渣和NaOH溶液质量比为4:1，NaOH溶液的浓度为1.5％。
[0021]进一步地，步骤S2所用的盐酸溶液和氢氧化钠溶液分别为1mol/L。
[0022]进一步地，步骤S2所述催化剂为钼酸铵，其加入量为硝基领苯二甲酸酐质量的0.01～0.3％。
[0023]进一步地，所述硝酸的浓度为65～68％。
[0024]进一步地，所述磷酸缓冲液的pH为6.8。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的优点及有益效果为：
[0026]本方法基于蔗渣生物质炭-酞菁共价键化合物作为修饰电极材料用于检测谷胱甘肽，能够在可见光下工作，性能稳定，安全环保，无生物毒性，灵敏度高，选择性好；同时提高甘蔗渣利用价值，降低了修饰电极的生产成本。
附图说明
[0027]图1为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蔗渣生物质碳-酞菁光电化学传感器检测谷胱甘肽方法，其特征在于：包括如下步骤：S1:生物质炭前驱体制备将甘蔗渣浸于NaOH溶液中，室温下搅拌30-60min，取出甘蔗渣用水清洗至中性，置于烘箱干燥至含水量为20-26%，粉碎至100-250目，在2.0~2.5MPa蒸汽压力条件加热至250-300℃，2.0~2.5MPa蒸汽压力条件保温1-3min后瞬间释放压力，得到膨化甘蔗渣，再将膨化甘蔗渣置于炭化炉中1000-1100度碳化1-2h，制得生物质炭前驱体，备用；S2:四氨基金属酞菁化合物制备2.1将硝基领苯二甲酸酐、氯化铁、尿素按照摩尔比为4:1:20加入反应器，再加入催化剂，搅拌均匀后，加热至220-230℃熔融反应，冷却生成固体后缓慢加热使固体变干后取出，分别用盐酸溶液和氢氧化钠溶液洗涤，反复操作两次，用水洗涤至中性，再分别用乙醇、丙酮在索氏提取器中洗涤产品，所得固体在80℃进行干燥，得到产物四硝基铁酞菁；2.2将四硝基铁酞菁放入烧瓶中，烧瓶固定在恒温磁力搅拌器上，按照与四硝基铁酞菁比例为1g:150~400加入 DMF，将温度升至 60-70℃，磁子搅拌溶解2-3h后，按照四硝基铁酞菁和Na2S
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9H2质量比1:4加入Na2S
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9H2O反应3.5-4.5h后，抽滤，冲洗滤饼至滤液为中性，取滤饼烘干、研细得四氨基铁酞菁；S3:生物质碳-酞菁共价键合物半导体制备3.1生物质炭前驱体预处理：将生物质炭前驱体与硝酸按比例为:0.05-0.07g:150mL加入反应器，110-120℃加热搅拌9-10h后冷却、过滤，用水洗至中性，烘干；3.2生物质碳-酞菁共价键合物的制备：将预处理后的生物质炭前驱体放入烧饼，再按照与其比例为0.04-0.06g：40～50mL加入乙二酰氯，温度设为90-9...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱兆新，关雪敏，彭金云，黄青，
申请(专利权)人：广西民族师范学院，
类型：发明
国别省市：