高选择性的镍基无酶葡萄糖微传感器的研制及应用.pdfVIP

维普资讯 第36卷 分析化学 FENXIHUAXUE 研究报告 第 9期 2008年 9月 ChineseJournalofAnalyticalChemistry 12O1～12O6 高选择性 的镍基无酶葡萄糖微传感器的研制及应用 俞建国 李建平 桂林工学院材料与化学工程系，桂林 541004 摘 要 采用电刻蚀法制得微镍电极 ，通过循环伏安法在微镍电极上修饰过氧化聚吡咯膜，利用葡萄糖在碱 性条件下在该修饰 电极上的电催化氧化性质 ，制备了新型的抗干扰的无酶葡萄糖微传感器；研究了其 电化学 氧化机理，在较低的碱性 pH：12．0 和较低的氧化 电位 +0．47V 条件下，微镍修饰电极上产生的Ni Ⅲ 能直接将葡萄糖氧化为葡萄糖酸 内酯，产生的安培响应与葡萄糖浓度在 5．0X10一 ～1．1X10 mol／L范围内 呈线性关系；检出限为2．4X10～mol／L。该微传感器灵敏度高 3O．4nA／~M 、选择性好 2O倍 AA和UA不干 扰 、响应快 小于 3S 、重现性好，而且制作简单、使用方便，已用于流动注射分析 FIA 测定血清中血糖含量。 关键词 微镍电极，过氧化聚吡咯 oPPy ，葡萄糖，无酶，流动注射分析 1 引 言 人体血液中的血糖水平是衡量糖尿病临床诊断和新陈代谢能力的重要指标。目前临床上最常用的 葡萄糖检测方法是葡萄糖氧化酶 GOD 分析法，它具有专一性高、反应速率快等特点，利用 GOD催化 反应的酶传感器是开展得最早也是最成功的生物传感器之一 ¨。但 GOD作为一种酶，活性受温度的影 响大且易失活，使用费用高。利用固体催化 电极传感器来测定葡萄糖 ’，电极可反复多次使用，检测 时问短 ，费用低 ，逐渐成为研究的热点。对葡萄糖具有 电催化活性并可用于葡萄糖测定 的金属 或其金 属氧化物 电极材料有铂、金、铱、铑、钌、铜、钴和镍_4J。近年来，许多学者尝试在碱液中用镍催化剂 电极 通过电催化氧化反应测定葡萄糖等有机物 j。但该类镍催化剂电极测定时对葡萄糖的选择性不高；如血 样中大量存在的抗坏血酸 ascorbicacid，AA 和尿酸 uricacid，UA 在镍 电极上也有相应的安培响应 。 电极表面的聚合物膜在消除干扰和提高电极选择性方面起着重要的作用。自1980年Diaz等 首 次利用电化学方法制备出聚吡咯 PPy 膜 以来，基于PPy及其衍生物膜修饰 电极的研究越来越受到人 们的重视 。Zambonin等 ¨对 PPy膜进行过氧化处理制得对阳离子与 电中性分子具有选择性的过 氧化聚吡咯 oPPy 膜，oPPy膜在生物传感器研制中得到了广泛的应用 ¨ 。 由于oPPy膜具有 良好的多孔结构而成为负载 GOD的葡萄糖传感器的热点研究对象 ¨ ，利用其结 构上的物理化学特性研制抗干扰传感器虽已有报道，但在无酶葡萄糖传感器的研究应用中尚未见报道 。 本研究制备了oPPy膜修饰微镍电极，研究了葡萄糖在该修饰 电极上的直接电催化氧化特性。结果表明 葡萄糖在 oPPy膜修饰电极上具有常规镍电极所不具有的电化学响应和特性，具有更高的电流密度，可 用于检测溶液 中较低浓度的葡萄糖 以及进行微量、微区分析；此外，电极选择性好 ，大量共存 的AA和 UA不干扰葡萄糖测定。 2 实验部分 2．1 仪器与试剂 CHI660B电化学工作站 上海辰华仪器公司 ；A-658半 自动生化分析仪 上海安泰分析仪器有限公 司 ；7200型分光光度计 上海尤尼柯仪器有限公司 ；XS-212．103型生物显微镜；镍丝 99．9％， 0．10mm，GoodfellowCo．，Oxford，UK 。 吡咯 I96％，Fluka，Switzerland ；葡萄糖和抗坏血酸 分析纯 ，广州化学试剂厂 ；尿酸 SigmaU1． tra， I99％，Sigma ；葡萄糖单一液体测定试剂盒 浙江东欧生物工程有限公司 ；NaOH和其它试剂均为 2007—12-20收稿 ；2008-04—22接受 本文系国家 自然科学基金 No．座机电话号码 、广西高校百名中青年学科带头人基金 No．[2005]64 和广西 自然科学基金 No．072821 资 助项 目 $ E—mail：likianping@263．net 维普资讯 分 析 化 学 第 36卷 分析纯；健康人血清 由桂林工学院附属医院提供；实验用水为二次蒸馏水。 2．2 微电极的制作 镍丝为工作电极，石墨为对电极，0．5mol／LHSO 做 电解液，用5V交流电将镍丝刻蚀成直径为 100 m细丝，降低电压至2～3V，进一步刻蚀直至尖端在生物显微镜下观察约为25 ml】，水洗晾干。 将微镍丝轻轻放入玻璃毛细管中，镍丝尖端与毛细