吳婷

摘 要：近年來，納米復(fù)合材料由于其具有獨特的化學性質(zhì)引起了人們的極大關(guān)注，新型納米材料的合成與制備在化學領(lǐng)域研究中占據(jù)著極其重要的地位；電化學傳感器則是結(jié)合了化學、物理學以及生物學等多領(lǐng)域為一體的的新一代傳感技術(shù)，在化學分析、臨床檢測、食品檢驗、環(huán)境保護等多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。本文將石墨烯這種單層二維碳結(jié)構(gòu)的新型納米材料與納米金顆粒結(jié)合，制備出具有高靈敏度和優(yōu)良生物相容性的修飾電極，實現(xiàn)了抗壞血酸和多巴胺的同時高靈敏度測定，實驗結(jié)果理想、應(yīng)用前景廣泛。

關(guān)鍵詞：石墨烯納米復(fù)合材料 修飾電極 抗壞血酸 多巴胺

中圖分類號：O64 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2019）02-0-01

引言

在過去的幾年中，石墨烯這種新型的納米材料已經(jīng)吸引了很多注意，由于其獨特的單層原子厚度的2D結(jié)構(gòu)，使其具有高比表面積，優(yōu)異的透明度，優(yōu)越的電子流動性和高化學穩(wěn)定性等諸多優(yōu)點，因此許多研究都基于石墨烯片層，并在其上方組裝其它具有良好生物相容性的納米材料，制備出高靈敏度和良好生物相容性兼具的新型納米復(fù)合材料。金納米粒子是使用最廣泛的金屬納米顆粒之一，具有優(yōu)越的導(dǎo)電性和生物相容性，與石墨烯結(jié)合用于化學修飾電極的制備，在小分子的定量檢測上有重要的用途。

一、現(xiàn)狀分析

多巴胺（簡稱DA）是一種兒茶酚胺類神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)存在于哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，它在哺乳動物的生理過程調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要的作用，若動物體內(nèi)多巴胺含量異常會引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如精神分裂癥和帕金森病等，因此動物體內(nèi)多巴胺含量的準確測定在醫(yī)學臨床檢測上有重要的參照價值?？箟难幔ê喎QAA）又稱維生素C，是一種多羥基化合物，具有較強的還原性，能夠有效預(yù)防壞血病所以稱之為抗壞血酸，且最近研究發(fā)現(xiàn)，體內(nèi)抗壞血酸的含量與癌癥的發(fā)病幾率有密切的關(guān)系。常見的用于檢測多巴胺和抗壞血酸的方法主要采用液相色譜法或滴汞電極方法，然而這些方法操作過程復(fù)雜、對環(huán)境有危害。因此，本論文提出了一種更為簡單、快速、準確且對環(huán)境友好的檢測方法，利用石墨烯和納米金優(yōu)良的導(dǎo)電性和生物相容性，制備了石墨烯和納米金復(fù)合材料修飾電極，成功用于DA和AA的同時高靈敏測定，實驗結(jié)果理想、應(yīng)用前景可觀。

二、實驗操作

1.石墨烯片層的制備

石墨烯本就存在于自然界中，在紙上用鉛筆輕輕的一劃就是幾層疊加的石墨烯，但是單層石墨烯的制備卻是困擾科學家多年的難題，2004年安德烈·蓋姆等科學家成功發(fā)現(xiàn)單層石墨烯的分離辦法，并獲得了諾貝爾物理學獎?，F(xiàn)在石墨烯的制備方法層出不窮，本論文采用一種國際上常用且制備方法現(xiàn)對簡單的制備方法[1]：取1g石墨粉于三口燒瓶中，加入20ml濃硫酸，再加入0.5g硝酸鈉，將三口瓶放于4℃的冰水浴中，邊攪拌邊加入高錳酸鉀3g起到氧化作用，2h后升溫，升溫至35℃保溫3小時，繼續(xù)升溫至100℃，加入50ml水，保溫1h。反應(yīng)結(jié)束后，加入雙氧水和鹽酸調(diào)節(jié)pH至中性，在水中超聲分散后烘干保存。

2.納米金顆粒的制備

納米級的金顆粒有良好的生物相容性以及導(dǎo)電性，制備方法多樣，常見的有檸檬酸鈉還原法、模板法、種子生長制備法等[2]，本文采用實驗室常用的還原法制備，取少量氯金酸于三口燒瓶中加熱至沸騰，并且不斷攪拌將檸檬酸鈉加入正在沸騰的氯金酸溶液中，保持沸騰15min，當溶液出現(xiàn)由黃色變?yōu)榧t色的現(xiàn)象時，停止加熱繼續(xù)攪伴冷卻室溫，制備完成后用濾膜過濾，將納米金顆粒以溶液形式避光保存。

3.修飾電極的制備

化學修飾電極是當前電化學分析中十分活躍的研究領(lǐng)域，經(jīng)過修飾后的裸電極能夠改善電極表面結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電極預(yù)定的功能，實現(xiàn)了分子水平上的定量檢測。修飾電極的制備方法包括吸附法（又可細分為化學吸附法、自組裝膜法和涂漬法）、共價鍵合法和電化學聚合法等[3]。本文采用涂漬法制備納米復(fù)合材料修飾電極，在打磨好的玻碳電極上，先滴涂超聲分散的石墨烯片層，烘干后，將納米金顆粒滴涂到石墨烯表面，采用循環(huán)伏安掃描20圈進行活化，用二次水洗凈晾干即可制備出修飾電極。

4.多巴胺和抗壞血酸的同時測定

本論文采用循環(huán)伏安法和差分脈沖伏安法對多巴胺和抗壞血酸進行測定，并且每次掃描結(jié)束后在空白底液中將修飾電極用循環(huán)伏安法掃描至無峰，用二次水淋洗后，晾干后進行下一次測定。通過實驗得出多巴胺和抗壞血酸的峰電流都與濃度呈現(xiàn)良好的線性增長關(guān)系。測得的多巴胺檢測下限為0.05mol L?1，抗壞血酸的檢測下限為3.5mol L?1，并且經(jīng)過重現(xiàn)性和穩(wěn)定性的檢測后證明，該石墨烯和納米金修飾電極有良好的穩(wěn)定性和高度選擇性，能夠有效減少其他小分子的干擾，以上結(jié)果說明該修飾電極有望用于臨床實際樣品檢測。

結(jié)論

本論文利用石墨烯表面豐富的反應(yīng)基團，如羥基和羧基，通過這些反應(yīng)基團與金納米顆粒表面的基團相互作用，制備出新型的石墨烯-納米金顆粒復(fù)合材料，將該納米復(fù)合材料滴涂于玻碳電極上制備出具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和生物相容性的生物電化學傳感器，實現(xiàn)了多巴胺和抗壞血酸的同時高靈敏測定，并且實驗結(jié)果理想、應(yīng)用前景廣泛。

參考文獻

[1]王露.改進Hummers法制備氧化石墨烯及其表征[J].包裝學報，2015（02）：28-31.

[2]冷玉敏，馬春華，姬曉旭，何俊寶，馬奔原.金納米粒子的制備方法[J].南陽師范大學學報，2013（12）：20-24.

[3]Y Wang，T Wu，CY Bi.Simultaneous determination of acetaminophen， theophylline and caffeine using a glassy carbon disk electrode modified with a composite consisting of poly（Alizarin Violet 3B）， multiwalled carbon nanotubes and grapheme[J]. Microchimica Acta，2016（183）：731–739.