本发明专利技术涉及一种石墨烯量子点修饰的电化学传感器及其制备方法和应用，该传感器采用三电极体系，以石墨烯量子点修饰后的金电极为工作电极。本发明专利技术采用化学键将石墨烯量子点的羧基与改性后的金电极表面的氨基结合，构筑石墨烯量子点电化学传感器。以石墨烯量子点修饰后的金电极为工作电极，使用计时电流法测定H2O2浓度的工作曲线。本发明专利技术测定H2O2浓度的线性范围为2μM～8mM，检测下限为1.3μM。同时，该传感器能够实时的检测活细胞释放的H2O2含量，且响应快，线性范围宽、检测极限低等优点，对于因ROS引起的疾病的诊断检测具有重要意义，应用前景广泛。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电化学传感器的制备，具体涉及一种石墨烯量子点修饰金电极的电化学传感器及其对活细胞释放的H2O2含量的检测。
技术介绍
细胞代谢过程中产生的一系列活性氧(reactive oxygen species, ROS),其在细胞代谢过程中扮演着重要作用。ROS在低含量时，可作为生长因子、信号传递等第二信使。但是，ROS浓度过高会导致一系列的生理病变如神经元退变、心血管疾病、阿尔茨海默病、癌症等。因此，测定ROS的含量对研究生理病变以及早期诊断具有十分重要的意义。 然而，ROS中· 0H，O2- ·等分子不能稳定存在，不便用于检测。过氧化氢作为ROS中的一种，其浓度与· 0H，O2- ·等其他ROS分子有密切关系，同时其具有很好的稳定性和对细胞膜的穿透性，可反映ROS的含量。因此，过氧化氢的含量能够直接反映细胞中ROS的情况。发展一种可靠的、灵敏的检测活细胞释放的H2O2含量的方法具有十分重要的意义。目前，用于检测过氧化氢的方法有很多，其中电化学传感器由于其灵敏性高，设备简单，方便快捷广泛应用于检测诊断中。对于H2O2浓度的检测目前使用较为广泛的是酶传感器。由于酶催化活性高，专一性好，能够降低检测极限，提高灵敏性。但是酶自身存在严重的缺陷，受环境影响明显，易形变失去活性，且制备纯化过程时间长、复杂、昂贵。因此，酶传感器成本昂贵，稳定性差，存储/使用条件苛刻。近年来，随着纳米科学技术的发展，越来越多的纳米材料用于制备新型的电化学传感器。石墨烯量子点由于其独特的二维自由态原子晶体结构，其具有良好的电子传递能力。目前，石墨烯量子点修饰电极大多基于物理吸附，其稳定性能较差。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种石墨烯量子点修饰的电化学传感器及其制备方法和应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现一种石墨烯量子点修饰的电化学传感器，该电化学传感器为三电极体系传感器，其中对电极为钼电极，参比电极为饱和甘贡电极，其特征在于，工作电极为以化学键结合的石墨烯量子点修饰的金电极。以化学键结合的石墨烯量子点修饰的金电极是将石墨烯量子点通过化学键结合到金电极表面，具体步骤为将巯基乙胺修饰后的金电极垂直浸入经过EDC/NHS活化后的石墨烯量子点溶液中，培育12h，经过大量水冲洗，氮气干燥，即得到石墨烯量子点修饰的金电极。所述的巯基乙胺修饰后的金电极是通过以下步骤制得将金电极抛光至镜面，清洗干净后用氮气吹干，得到的干净金电极浸没于H2O2与浓H2SO4的混合液中lmin，取出清洗干净后用氮气吹干，然后浸没于巯基乙胺中4h，取出洗涤后用氮气吹干即得β -巯基乙胺修饰后的金电极。所述的H2O2与浓H2SO4的混合液为体积比为I : 3的H2O2与浓H2SO4的沸腾混合液。所述的EDC/NHS活化后的石墨烯量子点溶液是lmg/mL石墨烯量子点溶液中添加4mg/mT, EDC 和 lmg/mLNHS,活化 4h。所用的石墨烯量子点根据现有文献公开的方法合成。具体制备方法参见文献(Zhou, X. ；Zhang, Y. ；ffang, C. ；ffu, X. ；Yang, Y. ；Zheng, B. ；ffu, H. ；Zhang, J. ；Guo, S. , ACSNano2012，6(8)，6592-6599)一种石墨烯量子点修饰的电化学传感器的应用，其特征在于，将该电化学传感器用于检测H2O2浓度，检测方法为首先采用计时电流法通过石墨烯量子点修饰后的金电极传感器检测H2O2浓度的工作曲线作为标准曲线，再利用计时电流法采集样品的Ι-t数据，根据建立的工作曲线，得到活细胞释放的H2O2含量。 所述的计时电流法的工作电位为-O. 4V。为了克服稳定性差的问题，本专利技术采用化学键结合，将石墨烯量子点牢固结合于电极表面。同时，石墨烯量子点本身具有过氧化物酶类似催化性能。因此，采用石墨烯量子点修饰后的电极不仅具有酶电极的性能，而且克服了酶自身的缺陷。与现有技术相比，本专利技术第一次将石墨烯量子点通过化学键结合与金电极表面，得到稳定的石墨烯量子点修饰的金电极。研究了石墨烯量子点修饰对电化学响应的影响，以及对H2O2浓度的检测。结果表明，石墨烯量子点能够增强电化学的电流响应，能够对H2O2进行检测。同时，H2O2浓度与电流呈线性响应。本专利技术构建了一种检测H2O2浓度的新型电化学传感器，该传感器由于其生物相容性好，能够用于实时检测活细胞释放出的H2O2浓度。同样还可推广到其他领域中H2O2浓度的检测，具有广泛的应用前景。附图说明图I为石墨烯量子点修饰金电极示意图；图2a为金电极在PBS(10mM，ρΗ7· 4)缓冲溶液中添加ImM H2O2前(实线)后(虚线)的循环伏安曲线；图2b为石墨烯量子点修饰后的金电极在PBSdOmM，pH7. 4)缓冲溶液中添加ImMH2O2前(实线)后(虚线)的循环伏安曲线；图3a为石墨烯量子点修饰后的电极在PBS(10mM，pH7. 4)缓冲溶液中连续滴加H2O2的电流响应图；图3b为不同浓度H2O2对应的电流响应图；图4为比较有无MCF-7细胞存在的情况下，在PBS (IOmM, pH7. 4)缓冲溶液中添加PMA的电流变化图。具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说明本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。本专利技术所用的石墨烯量子点根据文献报道的方法合成。具体制备方法参见文献(Zhou, X. ；Zhang, Y. ；ffang, C. ；ffu, X. ；Yang, Y. ；Zheng, B. ；ffu, H. ；Zhang, J. ；Guo, S. , ACSNano2012，6(8)，6592-6599)实施例I一种石墨烯量子点修饰的电化学传感器，该电化学传感器为三电极体系传感器，其中对电极为钼电极，参比电极为饱和甘贡电极，工作电极为以化学键结合的石墨烯量子点修饰的金电极。其中石墨烯量子点修饰的金电极通过以下方法制备(I)将金电极(直径为3_)在抛光布上依次采用I. O μ m，O. 3 μ m，O. 05 μ m的Al2O3粉抛光至镜面。每次抛光后在超纯水中超声lmin，再用超纯水、乙醇分别超声清洗5min，然后用大量超纯水洗涤，用氮气吹干。 (2)将干净的金电极浸没于热的H2O2/&H2S04(l/3)混合液中lmin，取出后用大量水冲洗，再用超纯水超声清洗，氮气吹干。⑶将处理后的金电极浸没于lmL50mMi3-巯基乙胺中4h，然后用大量超纯水洗涤，用氮气吹干。(5) lmg/mL石墨烯量子点溶液中添加1_(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC，4mg/mL)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS，lmg/mL)，活化4h后，将β_巯基乙胺修饰后的金电极垂直浸入其中，培育12h，然后大量水冲洗，氮气干燥，即得到石墨烯量子点修饰的金电极。将表面处理干净的裸电极和本专利技术制备的石墨烯量子点修饰的金电极，在CHI660C电化学工作站上分别测定PBS缓冲溶液(磷酸盐缓冲液)中循环伏安信号的大小。将电极放入IOmM的PBS溶液中(pH7. 4)，参比电极为饱和甘汞电极，对电极为钼丝，进行本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种石墨烯量子点修饰的电化学传感器，该电化学传感器为三电极体系传感器，其中对电极为铂电极，参比电极为饱和甘贡电极，其特征在于，工作电极为以化学键结合的石墨烯量子点修饰的金电极。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭守武，张艳，吴海霞，杨海军，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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