一种化学电极、制备方法及电化学传感器和应用

本发明涉及电化学检测，具体公开了一种化学电极、制备方法及电化学传感器和应用。

背景技术：

1、左旋多巴归属于儿茶酚胺类物质，是生物体内非常重要的神经类物质，对人体的神经系统和器官具有广泛调节作用，尤其是对维持肾脏、中枢神经、心脑血管和激素系统的正常工作有着举足轻重的影响。由于左旋多巴能够通过血脑屏障进入脑组织，并在脑内转化为多巴胺，从而起到补充脑内缺失的多巴胺的效果。临床上，多将左旋多巴应用于治疗帕金森病。由于左旋多巴具有非常重要的生理功能，近年来，对左旋多巴的研究越来越广泛。

2、随着对左旋多巴研究的深入，研究人员发现长期服用左旋多巴会引起低血压、恶心、心律失常等副作用。因此，对于左旋多巴浓度的检测和控制对于治疗疾病和预防副作用有重要意义。

3、现有技术中，左旋多巴的检测方法主要有荧光光谱法、高效液相色谱法、流动注射法以及紫外分光光度法。这些方法都可以实现左旋多巴样品的检测，但是这些方法需要昂贵的仪器、复杂的操作以及熟练的技术人员。也有报道了一些可以快速检测左旋多巴的方法，利用特异性荧光材料对左旋多巴结合形成共聚物，得到荧光淬灭或荧光增强的现象，从而可以实现快速检测左旋多巴的目的。但是，这种检测方法只能判断左旋多巴是否存在，并不能准确的判断左旋多巴的含量，仍需要借助荧光光谱仪对其含量进一步分析计算。基于此，研发一种可以快速、准确确定左旋多巴含量的检测方法对于左旋多巴的控制和应用具有重要意义。

技术实现思路

1、针对现有技术中左旋多巴的检测方法需要接助昂贵仪器测定且不能快速确定左旋多巴含量的问题，本发明提供了一种化学电极、制备方法及电化学传感器和应用。所述化学电极包括柔性电极以及修饰在所述柔性电极表面的pani-ptnps/tyr复合凝胶材料；其中，所述pani为聚苯胺；所述ptnps为铂纳米粒子；所述tyr为酪氨酸酶。利用所述化学电极所述电化学传感器可以快速准确的测定左旋多巴的浓度，且具有优异的稳定性和抗干扰性，为左旋多巴的检测提供了新的设计思路。

2、为达到上述发明目的，本发明提供了如下的技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种化学电极，所述化学电极包括柔性电极以及修饰在所述柔性电极表面的pani-ptnps/tyr复合凝胶材料；其中，所述柔性电极为agnws复合pet电极；所述pani-ptnps/tyr复合凝胶材料为铂纳米粒子和酪氨酸酶负载于聚苯胺表面的复合凝胶材料。

4、本发明以pet为基体，在其表面涂覆了一层agnws（银纳米线）作为导电层，获得一种柔性电极。所述柔性电极由于有银纳米线的存在，具有更低的方块电阻，更有利于电荷传输，且具有更好的抗弯曲性能和力学稳定性，使所得化学电极具有良好的工作性能。同时，本发明还在所述柔性电极表面负载了pani-ptnps/tyr复合凝胶材料，所述pani-ptnps/tyr复合凝胶材料为铂纳米粒子和酪氨酸酶负载于聚苯胺表面的复合凝胶材料。其中，聚苯胺可以在柔性电极表面形成一种可导电的层状结构，具有较大的活性比表面积和丰富的活性位点，可以使铂纳米粒子在其表面均匀分布，增加导电率。并且，铂纳米粒子可以进一步放大电催化信号，有利于实现对左旋多巴地高效检测。更进一步地，由于铂纳米粒子具有良好的生物相容性，因而可以增加固定化酶的稳定性且有效保持酶的生物活性，还可以进一步改进生物酶与基体电极之间的电子传导能力，有效提升化学电极的工作性能。酪氨酸酶具有至少两个结合位点，其中一个位点对芳香族化合物具有亲和性并对底物邻位羟基的催化具有高度的特异性，因此，酪氨酸酶可以催化左旋多巴形成醌类物质，并在化学电极表面还原形成电信号，从而实现对酚类物质的高效检测。

5、本发明第二方面提供了所述化学电极的制备方法，包括如下步骤：

6、步骤一、将pet电极分别依次于去离子水、低沸点有机溶剂和醇溶剂中进行浸渍，干燥后，进行紫外线臭氧处理，得预处理的pet电极；

7、步骤二、将agnws分散于醇溶液中，得agnws分散液；将所述agnws分散液旋涂于所述预处理的pet电极表面，退火，得柔性电极；

8、步骤三、将植酸溶液与苯胺单体混合均匀，得第一混合溶液；向所述第一混合溶液中加入聚合引发剂，混合均匀，于1℃-5℃下保温，得第二混合凝胶；

9、步骤四、将所述第二混合凝胶涂覆于所述柔性电极表面，干燥，洗涤，得固体复合电极；再将所述固体复合电极浸渍于氯铂酸溶液中，洗涤，干燥，得pani-ptnps修饰柔性电极；

10、步骤五、在所述pani-ptnps修饰柔性电极表面涂覆偶联剂，并在所述偶联剂表面滴加酪氨酸酶，干燥，得化学电极。

11、优选的，步骤一中，所述低沸点有机溶剂为丙酮。

12、优选的，步骤一中，所述醇溶剂为体积比0.1:1-0.2:1的异丙醇和乙醇。

13、优选的，步骤一中，所述干燥采用氮气吹干的方式进行干燥。

14、优选的，步骤二中，所述agnws与醇溶液的质量体积比为5mg:1ml-8mg:1ml，其中，所述醇溶液为20wt%-30wt%的异丙醇溶液。

15、优选的，步骤二中，所述agnws的制备方法包括如下步骤：

16、s1、将聚乙烯吡咯烷酮溶解于乙二醇中，加热至100℃-110℃至溶液澄清透明，得混合溶剂；

17、s2、在惰性氛围下，向所述混合溶剂中加入氯化钠溶液和硝酸银溶液，于100℃-110℃下反应20min-40min，再升温至140℃-160℃进行二次反应1.5h-2h，过滤，洗涤，干燥，得agnws。

18、进一步优选的，s1中，所述聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇的质量体积比为0.5g:20ml-1g:50ml。

19、进一步优选的，s2中，所述氯化钠溶液的浓度为0.2mol/l-0.4mol/l。

20、进一步优选的，s2中，所述硝酸银溶液的浓度为0.2mol/l-0.4mol/l。

21、进一步优选的，s2中，所述氯化钠溶液的加入体积为混合溶剂体积的6%-7%。

22、进一步优选的，s2中，所述硝酸银溶液的加入体积为混合溶剂体积的20%-25%。

23、进一步优选的，s2中，所述agnws的直径为20nm-60nm，长度为30μm-50μm。

24、优选的，步骤二中，所述旋涂的转速为2000rpm-3000rpm，旋涂的时间为50s-60s。

25、旋涂的转速可以使agnws在旋涂过程中分散更为稀疏，更有利于电荷传输。

26、优选的，步骤二中，所述退火的温度为90℃-110℃，所述退火的时间为8min-12min。

27、优选的，步骤三中，所述植酸溶液与苯胺单体的体积比为5:1-7:1，其中，所述植酸溶液中植酸的质量百分含量为40%-50%。

28、优选的，步骤三中，所述聚合引发剂为1mol/l-1.5mol/l的过硫酸铵溶液。

29、优选的，步骤三中，所述聚合引发剂的加入体积为第一混合溶液体积的25%-35%。

30、优选的，步骤三中，所述保温的时间为10h-30h。

31、优选的，步骤四中，所述第二混合凝胶的涂覆厚度为0.5mm-1mm。

32、优选的，步骤四中，所述氯铂酸混合溶液中氯铂酸的浓度为1mol/l-1.2mol/l。

33、优选的，步骤四中，所述浸渍的时间为1min-4min。

34、优选的，步骤五中，所述偶联剂为戊二醛的pbs溶液，其中，戊二醛的质量百分含量为2%-3%；所述pbs溶液的浓度为0.2mol/l-0.3mol/l，ph为5.8-6.2。

35、进一步优选的，步骤五中，所述酪氨酸酶与所述戊二醛的质量比为1:1-1:1.2。

36、本发明第三方面提供了一种电化学传感器，包括所述化学电极。

37、本发明第四方面提供了所述的电化学传感器在检测左旋多巴中的应用。

38、综上所述，本发明提供了一种化学电极，所述化学电极包括agnws复合pet电极形成的柔性电极以及修饰在所述柔性电极表面的pani-ptnps/tyr复合凝胶材料。利用该化学电极得到的电化学传感器可以实现快速高效检测左旋多巴的目的，且不需要昂贵的仪器，利用本发明的技术方案有效解决了对现有技术中左旋多巴的检测方法需要接助昂贵仪器测定且不能快速确定左旋多巴含量的问题，为左旋多巴的检测提供了新的思路。