【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米功能材料、生物医学分析检测及电化学传感，提供了一种同时检测葡萄糖和尿酸的电化学传感器及其制备方法和检测方法。
技术介绍
1、血液中葡萄糖含量是诊断糖尿病的重要标准。根据世界卫生组织(who)的报告，糖尿病患者人数从1980年的1.08亿人增加到2014年的4.22亿人，在2000年至2019年期间，糖尿病死亡率增加了3％。血液中尿酸(ua)浓度持续升高会导致高尿酸血症。ua是嘌呤化合物的最终代谢产物。高尿酸血症会导致痛风、高血压、高甘油三酯血症、肾结石及肾损害、心血管疾病等。此外，高尿酸血症与胰岛素具有双向因果关系，血液中ua浓度升高被认为是糖尿病最好的独立预测指标之一，早期识别高尿酸血症对预防糖尿病有很大意义。因此对葡萄糖和尿酸的同时检测可以早期预防高尿酸血症和糖尿病等疾病，有着重大的临床意义。
2、目前对葡萄糖和尿酸的检测主要采用色谱法，光谱法等。但以上方法具有检测时间长，操作复杂，设备昂贵等缺点。相比于以上方法，电化学传感器具有分析速度快、超灵敏、高选择性、成本低和易操作等优点，被认为是一种检测葡萄糖和尿酸的潜在新方法。本专利技术采用的分子印迹技术，可以合成分子印迹聚合物，提高了电化学传感器的特异性，可以专一性识别待检测分子，可以实现对人体血液中其他成分的抗干扰。
3、本专利技术制作了双通道丝网印刷电极，首先在工作电极1上通过电沉积修饰金纳米颗粒，采用电聚合得方法制备了分子印迹聚合物，通过洗脱将模板分子葡萄糖去除，从而特异性识别葡萄糖，在工作电极2表面滴加一定浓度碳材料修饰，然后特
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种同时检测葡萄糖和尿酸的电化学传感器及其制备方法和检测方法，以克服现有葡萄糖尿酸同时检测的问题和不足。本专利技术首先基于已有文献优化了电沉积金纳米颗粒合成条件：在工作电极1表面采用计时电流法合成了金纳米颗粒，优化了扫描电压为-0.3v～-0.5v,扫描时间为150s。之后根据优化的条件合成了au nps然后通过电聚合和电洗脱的方法成功制备了基于金纳米颗粒的葡萄糖尿酸分子印迹电化学传感器。在工作电极2表面修饰一定浓度的碳材料，特异性检测尿酸，本专利技术制备的传感器可用于葡萄糖和尿酸的高选择性、高灵敏度同时检测。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：
3、本专利技术提供了一种同时检测葡萄糖和尿酸的电化学传感器的其制备方法。
4、制备便携式丝网印刷电极，所用丝网印刷电极含有两个工作电极，在工作电极1表面修饰金纳米颗粒敏感膜，在所述金纳米颗粒层外修饰有聚邻苯二胺分子印迹膜，所述聚邻苯二胺分子印迹膜提供模板分子葡萄糖的印迹位点，在工作电极2表面修饰碳纳米材料，两个工作电极共用一个参比电极和一个对电极。
5、工作电极1表面修饰金纳米颗粒敏感膜，具体步骤为：取浓度为3～5mmol.l-1的氯金酸溶液，将100μl氯金酸溶液滴加在工作电极表面，在工作电极表面沉积金纳米颗粒，在电极表面滴加100μl 3～5mmol.l-1的氯金酸溶液，采用计时电流法在电压范围在-0.3～-0.5v条件下电沉积50～200s，经干燥处理后得到金纳米颗粒修饰的电极；金纳米颗粒敏感膜厚度为1.7-2.5nm，敏感膜金纳米颗粒直径为1.7-6.8μm，呈颗粒层状结构，排列疏松，由敏感膜金纳米颗粒复合的所述丝网印刷三电极采用差分脉冲伏安法在铁氰化钾电解液的峰值增加为裸电极的2.6～2.8倍，约为120-140μa；
6、将浓度比为2:1～6:1的邻苯二胺和葡萄糖加至浓度为5mmol·l-1，ph为7.0的磷酸盐缓冲液中，将修饰电极置于缓冲溶液中进行电聚合，电聚合的反应条件为扫描电压为0～0.8v，扫描速率为40～60mv/s，扫描圈数为8～12个循环；
7、得到分子印迹聚合物膜后，对电极进行cv和dpv检测，检测液为5.0mmol·l-1k3[fe(cn)6]和0.1mol·l-1kcl，cv检测：电压范围-0.2～0.5v，扫描速率50～60mv/s，dpv检测：电压范围-0.4～0.6v，扫描速率50～60mv/s，dpv峰值减少为敏感膜修饰电极的1.5-1.75倍，超纯水冲洗电极并烘干，得到分子印迹聚合物膜；
8、在氢氧化钠溶液中电洗脱掉模板分子葡萄糖，将工作电极1置于0.8～1mol/l氢氧化钠溶液中，电压范围在-1～1v，扫描速率为50～60mv/s,用循环伏安法电洗脱得到分子印迹聚合物用ph值为7.0的磷酸盐缓冲液冲洗，对洗脱后的电极进行cv和dpv检测，检测液为5.0mmol·l-1k3[fe(cn)6]和0.1mol·l-1kcl，cv检测：电压范围-0.2～0.5v，扫描速率50～60mv/s，dpv检测：电压范围-0.4～0.6v，扫描速率50～60mv/s,，dpv峰值增加为分子印迹膜修饰电极的1.3-1.5倍。得到印迹位点，分子印迹膜在敏感膜外侧设有聚邻苯二胺分子印迹膜，所述聚邻苯二胺分子印迹膜提供模板分子葡萄糖的印迹位点。
9、取浓度为3～5mmol·l-1的碳纳米材料，滴加10～20μl碳纳米材料在工作电极2表面，经干燥处理后得到碳纳米材料修饰的工作电极，对电极进行cv和dpv检测，检测液为5.0mmol·l-1k3[fe(cn)6]和0.1mol·l-1kcl，cv检测：电压范围-0.2～0.5v，扫描速率50～60mv/s，dpv检测：电压范围-0.4～0.6v，扫描速率50～60mv/s，dpv峰值增加为裸电极的1.2～1.8倍；在电极表面滴加80～100μl的尿酸溶液，电压范围为-0.2～0.6v，采用差分脉冲伏安法对尿酸进行测定峰值信号。
10、本专利技术实施例提供了金纳米颗粒的制备方法与选择，其包括：
11、在工作电极表面沉积金纳米颗粒，在电极表面滴加100μl 3～5mmol/l的氯金酸溶液，采用计时电流法分别沉积150s，经干燥处理后得到金纳米颗粒修饰的电极。
12、本专利技术提供了电极预处理的方法：在电极表面修饰aunps和分子印迹聚合物前先对电极进行预处理；所述预处理包括：于铁氰化钾探针溶液中进行cv扫描，扫描电位为：-0.2～-0.5v,扫描速率50～60mv/s，直到得到稳定的氧化还原峰为止；所述电极为含有两个工作电极的丝网印刷电极，所述探针溶液为[fe(cn)6]3-/4和kcl的pbs溶液；将aunps修饰的工作电极1spce/aunps置于铁氰化钾探针溶液中进行dpv扫描，扫描电位为-0.4～0.6v，扫描速率为50～60mv/s，dpv峰值增加为裸电极的2.6～2.8倍；将aunps修饰的工作电极1spce/aunps进行sem表征，观察到颗粒状状本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种同时检测葡萄糖和尿酸的电化学传感器的其制备方法，其特征在于包括：所用丝网印刷电极含有两个工作电极，在工作电极1表面修饰金纳米颗粒敏感膜，在所述金纳米颗粒层外修饰有聚邻苯二胺分子印迹膜，所述聚邻苯二胺分子印迹膜提供模板分子葡萄糖的印迹位点，在工作电极2表面修饰碳纳米材料，两个工作电极共用一个参比电极和一个对电极。
2.如权利要求1所述的一种同时检测葡萄糖和尿酸的电化学传感器的其制备方法，其特征在于：所述工作电极1表面修饰金纳米颗粒敏感膜，具体步骤为：取浓度为3～5mmol·L-1的氯金酸溶液，将100μL氯金酸溶液滴加在工作电极表面，在工作电极表面沉积金纳米颗粒，在电极表面滴加100μL 3～5mmol·L-1的氯金酸溶液，采用计时电流法在电压范围在-0.3～-0.5V条件下电沉积50～200s，经干燥处理后得到金纳米颗粒修饰的电极；金纳米颗粒敏感膜厚度为1.7-2.5nm，敏感膜金纳米颗粒直径为1.7-6.8μm，呈颗粒层状结构，排列疏松，由敏感膜金纳米颗粒复合的所述丝网印刷三电极采用差分脉冲伏安法在铁氰化钾电解液的峰值增加为裸电极的2.6～2.8倍，约为12
3.如权利要求1所述的一种同时检测葡萄糖和尿酸的电化学传感器的其制备方法，其特征在于：在所述金纳米颗粒层外修饰有聚邻苯二胺分子印迹膜，具体步骤为：将浓度比为2:1～6:1的邻苯二胺和葡萄糖加至浓度为5mmol·L-1，pH为7.0的磷酸盐缓冲液中，将修饰电极置于缓冲溶液中进行电聚合，电聚合的反应条件为扫描电压为0～0.8V，扫描速率为40～60mV/s，扫描圈数为8～12个循环；然后在氢氧化钠溶液中电洗脱掉模板分子葡萄糖，将工作电极1置于0.8～1mol/L氢氧化钠溶液中，电压范围在-1～1V，扫描速率为50～60mV/s，洗脱圈数10～14圈，用循环伏安法电洗脱得到分子印迹聚合物，用pH值为7.0的磷酸盐缓冲液冲洗并烘干，得到分子印迹聚合物膜；由金纳米颗粒层外修饰有聚邻苯二胺分子印迹膜DPV峰值减少为金纳米颗粒敏感膜修饰电极的2.5-2.75倍，超纯水冲洗电极，得到分子印迹聚合物膜；
4.如权利要求1所述的一种同时检测葡萄糖和尿酸的电化学传感器的其制备方法，其特征在于：所述工作电极2表面修饰碳纳米材料，具体步骤为：取浓度为3～5mmol·L-1的碳纳米材料，滴加10～20μL碳纳米材料在工作电极2表面，经干燥处理后得到碳纳米材料修饰的工作电极，对电极进行CV和DPV检测，检测液为5.0mmol·L-1K3[Fe(CN)6]和0.1mol·L-1KCl，CV检测：电压范围-0.2～0.5V，扫描速率50～60mV/s，DPV检测：电压范围-0.4～0.6V，扫描速率50～60mV/s，DPV峰值增加为裸电极的1.2～1.8倍；在电极表面滴加80～100μL的尿酸溶液，电压范围为-0.2～0.6V，采用差分脉冲伏安法对尿酸进行测定峰值信号；
5.由权利要求1-5中任一项所述方法制备的电化学传感器在同时检测葡萄糖和尿酸中的应用。
6.一种同时检测葡萄糖和尿酸的电化学传感器的其检测方法，其特征在于包括：将前述方法获得的电化学传感器置于同时包含葡萄糖和尿酸两种物质的PBS缓冲溶液中进行不同浓度的吸附，然后进行电化学检测。
7.如权利要求6所述，在葡萄糖PBS缓冲液10μmol.L-1～100mmol.L-1范围内进行15～25分钟的吸附。在尿酸PBS缓冲液1μmol.L-1～10mmol.L-1范围内进行2～6分钟的吸附；
8.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于：所述的电化学传感器对葡萄糖的检测线性范围是10μmol.L-1～100mmol.L-1；线性回归方程为ΔIp(μA)＝24.61LgC(mmol·L-1)+165.20，相关系数R2为0.997。
9.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于：所述的电化学传感器对尿酸的检测线性范围是1μmol.L-1～10mmol.L-1；线性回归方程为ΔIp(μA)＝9.18LgC(μmol·L-1)+0.95，相关系数R2为0.995。
10.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于：对传感器的选择性和抗干扰性进行了测试；样品溶液选择葡萄糖，尿素，缬氨酸，花生四烯酸，将上述电化学传感器置入上述溶液孵育20分钟，用差分脉冲伏安法检测电流响应，传感器只对葡萄糖有明显的电流响应，选择性较好；同时将电化学传感器置入含有色氨酸，酪氨酸，甲硫氨酸的尿酸溶液中，孵育3分钟，用差分脉冲伏安法检测电流响应，传感器对尿酸的响应不发生变化，传感器抗干扰性优异。
...【技术特征摘要】
1.一种同时检测葡萄糖和尿酸的电化学传感器的其制备方法，其特征在于包括：所用丝网印刷电极含有两个工作电极，在工作电极1表面修饰金纳米颗粒敏感膜，在所述金纳米颗粒层外修饰有聚邻苯二胺分子印迹膜，所述聚邻苯二胺分子印迹膜提供模板分子葡萄糖的印迹位点，在工作电极2表面修饰碳纳米材料，两个工作电极共用一个参比电极和一个对电极。
2.如权利要求1所述的一种同时检测葡萄糖和尿酸的电化学传感器的其制备方法，其特征在于：所述工作电极1表面修饰金纳米颗粒敏感膜，具体步骤为：取浓度为3～5mmol·l-1的氯金酸溶液，将100μl氯金酸溶液滴加在工作电极表面，在工作电极表面沉积金纳米颗粒，在电极表面滴加100μl 3～5mmol·l-1的氯金酸溶液，采用计时电流法在电压范围在-0.3～-0.5v条件下电沉积50～200s，经干燥处理后得到金纳米颗粒修饰的电极；金纳米颗粒敏感膜厚度为1.7-2.5nm，敏感膜金纳米颗粒直径为1.7-6.8μm，呈颗粒层状结构，排列疏松，由敏感膜金纳米颗粒复合的所述丝网印刷三电极采用差分脉冲伏安法在铁氰化钾电解液的峰值增加为裸电极的2.6～2.8倍，约为120-140μa；
3.如权利要求1所述的一种同时检测葡萄糖和尿酸的电化学传感器的其制备方法，其特征在于：在所述金纳米颗粒层外修饰有聚邻苯二胺分子印迹膜，具体步骤为：将浓度比为2:1～6:1的邻苯二胺和葡萄糖加至浓度为5mmol·l-1，ph为7.0的磷酸盐缓冲液中，将修饰电极置于缓冲溶液中进行电聚合，电聚合的反应条件为扫描电压为0～0.8v，扫描速率为40～60mv/s，扫描圈数为8～12个循环；然后在氢氧化钠溶液中电洗脱掉模板分子葡萄糖，将工作电极1置于0.8～1mol/l氢氧化钠溶液中，电压范围在-1～1v，扫描速率为50～60mv/s，洗脱圈数10～14圈，用循环伏安法电洗脱得到分子印迹聚合物，用ph值为7.0的磷酸盐缓冲液冲洗并烘干，得到分子印迹聚合物膜；由金纳米颗粒层外修饰有聚邻苯二胺分子印迹膜dpv峰值减少为金纳米颗粒敏感膜修饰电极的2.5-2.75倍，超纯水冲洗电极，得到分子印迹聚合物膜；
4.如权利要求1所述的一种同时检测葡萄糖和尿酸的电化学传感器的其制备方法，其特征在于：所述工作电极2表面修饰碳纳米材料，具体步骤为：取浓度...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗爱芹，朱子煜，梁阿新，张江江，郝梓凯，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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