崔敏 溫曉芳 任聚杰 張聰 李娜 韓元元 余旭東 籍雪平

摘?要?采用共沉淀方法制備的鐵氰化鈷（Co3[Fe（CN）6]2）和Hummers法制備的還原氧化石墨烯（RGO）共沉積修飾玻碳電極（GCE），制備了無(wú)酶型超氧陰離子（O·-2）電化學(xué)傳感器（Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE）。采用掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線(xiàn)衍射（XRD）、電化學(xué)交流阻抗法（EIS）、循環(huán)伏安法（CV）等研究了復(fù)合材料Co3[Fe（CN）6]2-RGO的特征及其對(duì)水中O·-2的電化學(xué)檢測(cè)的可行性，分析了Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE 檢測(cè)O·-2的作用機(jī)理。傳感器對(duì)O·-2濃度的檢測(cè)范圍為0.5～30 μmol/L，靈敏度為 91.8 μA L/（μmol cm2）， 檢出限為0.071 μmol/L（S/N = 3），而且具有良好的選擇性，H2O2、O2及其它體內(nèi)電化學(xué)活性物質(zhì)均不干擾O·-2的測(cè)定，成功地應(yīng)用于MCF-7細(xì)胞中釋放的O·-2的電化學(xué)檢測(cè)。此傳感器在病理和生物學(xué)領(lǐng)域定量測(cè)定O·-2方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞?電化學(xué)傳感器; 超氧陰離子; 鐵氰化鈷; 還原氧化石墨烯; MCF-7細(xì)胞

1?引 言

超氧陰離子自由基（O·-2）是活性氧的重要組成部分，與很多生理和病理過(guò)程密切相關(guān)。在正常的生理?xiàng)l件下，O·-2在體內(nèi)保持相對(duì)平衡的狀態(tài)，當(dāng)細(xì)胞受到外界刺激或者發(fā)生病變，會(huì)產(chǎn)生過(guò)量O·-2，造成DNA損傷，從而影響基因的表達(dá)，導(dǎo)致衰老、惡性腫瘤和一些神經(jīng)性疾病，如帕金森病等[1，2]。因此，建立實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便、快速的O·-2檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于研究機(jī)體的生理和致病機(jī)理具有重要的意義。

常見(jiàn)的檢測(cè)O·-2的方法有電子自旋共振法[3，4]、分光光度法[5，6]、化學(xué)發(fā)光法[7，8]、色譜法[9，10]、熒光法[11，12]和電化學(xué)法[13～19]等。由于O·-2的活性高、半衰期短，雖然常規(guī)方法也能檢測(cè)O·-2，但相對(duì)而言，電化學(xué)儀器比較便宜，操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、在體監(jiān)測(cè)，因此在定量分析活體細(xì)胞中O·-2方面具有優(yōu)勢(shì)[13]。

已報(bào)道的O·-2電化學(xué)傳感器按敏感單元是否使用酶可分為有酶型[14～16]和無(wú)酶型[17～20]。有酶型傳感器的選擇性通常較好，但缺點(diǎn)是天然酶易受外界條件影響而性能不穩(wěn)甚至失活，導(dǎo)致所構(gòu)建的傳感器穩(wěn)定性和重現(xiàn)性差、壽命較短。無(wú)酶型傳感器多采用新型無(wú)機(jī)納米材料或人工合成的有機(jī)材料，這些修飾材料不僅具有良好的催化性、生物相容性、強(qiáng)的電子轉(zhuǎn)移能力等優(yōu)點(diǎn)，而且制作成本低、穩(wěn)定性好，能克服天然酶易失活、易受外界條件影響等缺點(diǎn)，增強(qiáng)傳感器的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)傳感器的使用壽命，所以無(wú)酶型O·-2電化學(xué)傳感器備受關(guān)注[21～23]。Liu等[21]采用氮摻雜中空介孔碳球修飾的絲網(wǎng)印刷碳電極檢測(cè)超氧陰離子，Kim等[18]利用Pt共價(jià)鍵合的多壁碳納米管（MCNTs）復(fù)合材料電化學(xué)檢測(cè)O·-2，雖然這些電極都能高效定量分析O·-2，但沒(méi)有探討對(duì)O·-2檢測(cè)的作用機(jī)理。Liu等[17，22]利用Ag納米顆粒與功能化的MCNTs的復(fù)合物檢測(cè)O·-2，通過(guò)檢測(cè)O·-2歧化反應(yīng)生成的O2，間接定量分析O·-2的濃度，這可能會(huì)受到生物體內(nèi)其它來(lái)源O2的影響。研究者采用磷酸錳（Mn3（PO4）2）自組裝的納米表面檢測(cè)O·-2[23，24]，由于加入O·-2，引起Mn3（PO4）2自身的氧化還原峰電流的變化，通過(guò)這種變化檢測(cè)O·-2，避免了體內(nèi)其它來(lái)源的H2O2和O2產(chǎn)生的干擾。也有研究者采用相同的機(jī)理建立了檢測(cè)O·-2的方法[25，26]。

過(guò)渡金屬鐵氰化物 （MHCFs） 是一類(lèi)以過(guò)渡金屬為中心的無(wú)機(jī)配位化合物，由過(guò)渡金屬中心離子和氰根基團(tuán)配體構(gòu)成，是一種最古老、最簡(jiǎn)單的金屬有機(jī)框架化合物[27]，而且過(guò)渡金屬（M）有多種價(jià)態(tài)，以MHCFs作為敏感材料，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)O·-2的高選擇性檢測(cè)，且不受H2O2和O2干擾。石墨烯是一種由單層sp2雜化碳原子組成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的二維碳納米材料[28，29]，由于構(gòu)成還原氧化石墨烯（RGO）結(jié)構(gòu)的碳原子都處于sp2雜化態(tài)，額外的p軌道可以形成大的共軛π鍵，并且π電子可以自由移動(dòng)。因此，RGO具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、大的比表面積和良好的生物相容性，被廣泛應(yīng)用于電子器件、電化學(xué)傳感器等領(lǐng)域[28～31]。

本研究以CoHCFs為敏感材料，與導(dǎo)電性良好的RGO形成復(fù)合材料，構(gòu)建了無(wú)酶型O·-2電化學(xué)傳感器，并探究了O·-2的檢測(cè)機(jī)理。此傳感器不受H2O2和O2干擾，具有良好的選擇性、靈敏度、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。研究表明，CoHCFs對(duì)O·-2具有高催化活性，是非常有潛力的無(wú)酶型O·-2電化學(xué)傳感器敏感材料。

2?實(shí)驗(yàn)部分

2.1?儀器與試劑

CHI760E電化學(xué)工作站（上海辰華儀器公司）; BT125D電子分析天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）; PHS-2F pH計(jì)（雷磁-上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）; HITACHI S-4800掃描電子顯微鏡（SEM，日本日立公司）; UV-5200PC紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)（上海元析儀器有限公司）。

超氧化鉀（KO2）、二甲基亞砜（DMSO）、18-冠醚-6（阿拉丁試劑公司）; 乙酸鈷、聚乙烯基吡咯烷酮（天津大茂化學(xué)試劑公司）; KCl、Na2HPO4、NaH2PO4、K3[Fe（CN）6]、K4[Fe（CN）6]（天津永大化學(xué)試劑公司）; 葡萄糖（Glu）、尿酸（UA）、多巴胺（DA）、抗壞血酸（AA）、H2O2（天津博迪化工股份有限公司）。 所用試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水均為二次蒸餾水。

2.2?Co3[Fe（CN）6]2的制備[32]

A溶液： 0.075 mmol Co（CH3COO）2·4H2O溶于10 mL水中; B溶液： 0.04 mmol K3[Fe（CN）6]和0.3 g聚乙烯吡咯烷酮（PVP）在劇烈攪拌下溶于10 mL水中，得到透明溶液。在磁力攪拌下， 將A溶液用注射器緩緩滴加到B溶液中，磁力攪拌10 min后，靜置24 h，離心分離， 得到紅色沉淀Co3[Fe（CN）6]2·10H2O，水洗數(shù)次，在干燥箱中40℃烘干。

2.3?RGO的制備

利用Hummers法制備氧化石墨烯（GO）[30]。取2.0 g氧化石墨烯，溶于20 mL水中，超聲分散均勻。取0.3 g NaBH4溶于10 mL乙醇中，緩慢滴加上述液體，攪拌24 h，水洗數(shù)次，得到RGO，凍干。

2.4?修飾電極的制備

將玻碳電極分別用粒徑1.0、0.3和0.05 μm的Al2O3粉打磨，每次打磨后依次用水、乙醇、水超聲清洗，氮?dú)獯蹈?，備用。? mg/mL Co3[Fe（CN）6]2溶液和1 mg/mL RGO懸浮液按體積比2∶1配成混合液。取8 μL混合液滴涂在處理好的玻碳電極上，在空氣中干燥，得到修飾電極Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE。

2.5?超氧陰離子（O·-2）的產(chǎn)生[?14]

將0.0147 g KO2溶解在2 mL 18-冠醚-6的DMSO溶液（含有0.4 nm分子篩），超聲處理5 min。由于DMSO溶液中O·-2在271 nm 處的摩爾吸光系數(shù)為2006 L/（mol cm），本研究采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)估算DMSO溶液中O·-2的濃度[33]。

2.6?電化學(xué)測(cè)試

電化學(xué)檢測(cè)采用三電極體系： 鉑絲為對(duì)電極，銀-氯化銀電極（Ag/AgCl）為參比電極，玻碳電極（直徑3 mm）或修飾后的玻碳電極為工作電極。電化學(xué)阻抗（EIS）測(cè)試是在含5 mmol/L [Fe（CN6）]3/4的0.1 mol/L KCl溶液中進(jìn)行，振幅為5 mV，頻率為0.1～105 Hz。循環(huán)伏安（CV）測(cè)試在0.05 mol/L 磷酸鹽緩沖溶液（PBS， pH 7.4）中進(jìn)行，電壓范圍0～0.9 V。

3?結(jié)果與討論

3.1?材料表征

采用XRD對(duì)制備的過(guò)渡金屬鐵氰化物進(jìn)行了表征，由圖1C可見(jiàn)，制備的材料的XRD圖的峰位置與Co3[Fe（CN）6]2·10H2O標(biāo)準(zhǔn)卡片上的峰位置高度吻合，說(shuō)明其為帶有10個(gè)結(jié)晶水的Co3[Fe（CN）6]2。采用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)制備好的Co3[Fe（CN）6]2和Co3[Fe（CN）6]2-RGO的形貌進(jìn)行了表征，如圖1A和圖1B所示，Co3[Fe（CN）6]2呈現(xiàn)出均勻分布，且粒徑大小約100 nm的正立方體結(jié)構(gòu)，薄紗狀的RGO包裹在Co3[Fe（CN）6]2表面，表明兩種材料成功復(fù)合在一起。

圖1D為修飾電極在0.05 mol/L PBS中的CV圖，在0～0.9 V的電化學(xué)窗口下，裸GCE（曲線(xiàn)a）和RGO/GCE（曲線(xiàn)b）都未出現(xiàn)氧化還原峰，修飾Co3[Fe（CN）6]2后的CV曲線(xiàn)（曲線(xiàn)c）出現(xiàn)了一對(duì)氧化還原峰，這是由于Co3[Fe（CN）6]2在電極上發(fā)生了氧化還原反應(yīng); 修飾了Co3[Fe（CN）6]2-RGO復(fù)合材料的CV曲線(xiàn)（曲線(xiàn)d）上的氧化還原峰電流值更大?？赡苡袃蓚€(gè)原因： 一方面，由于RGO的導(dǎo)電性好，加入RGO后，導(dǎo)電性增強(qiáng)，導(dǎo)致峰電流變大; 另一方面，由于RGO的比表面積大，使較多的Co3[Fe（CN）6]2修飾到電極上，增強(qiáng)了電流響應(yīng)信號(hào)。

電化學(xué)阻抗譜（EIS）是探測(cè)修飾電極表面特征的簡(jiǎn)便有效的方法之一，可用于描述電極的界面特性[34]。圖1E是以[Fe（CN）6]3/4作為電化學(xué)探針的不同修飾電極的Nyquist圖。通過(guò)ZSimpWin軟件擬合Nyquist圖，等效電路如圖1E左上方插圖所示，Rs為未補(bǔ)償?shù)碾娮?，Rct為電子轉(zhuǎn)移電阻，Zw為Warburg阻抗，Cd為雙電層電容[35，36]。 高頻區(qū)的半圓直徑大小對(duì)應(yīng)Rct，裸玻碳電極（曲線(xiàn)a）的Rct≈200 Ω，電極上修飾了Co3[Fe（CN）6]2后（曲線(xiàn)c），Rct增大，約為1700 Ω，說(shuō)明Co3[Fe（CN）6]2并不利于電子的傳遞。但是，裸玻碳電極上修飾RGO后，Nyquist圖（曲線(xiàn)b）幾乎是一條直線(xiàn)，Rct明顯降低，說(shuō)明RGO具有很好的導(dǎo)電性，可以提高電子轉(zhuǎn)移速率。當(dāng)RGO和Co3[Fe（CN）6]2一起修飾到電極上（Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE，曲線(xiàn)d）， Rct≈120 Ω，與只修飾Co3[Fe（CN）6]2相比，Rct大幅降低，說(shuō)明RGO與Co3[Fe（CN）6]2的復(fù)合，增加了材料的導(dǎo)電性，使制備的電極Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE具有良好的導(dǎo)電性能，更有利于電子轉(zhuǎn)移，有利于提高傳感器的靈敏性。

3.2?可行性分析

采用循環(huán)伏安法（CV）考察了Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE電極檢測(cè)O·-2的可行性。圖2為在0.05 mol/L PBS （pH 7.4）中加入不同濃度O·-2時(shí)的CV曲線(xiàn)。當(dāng)PBS中加入O·-2時(shí)，CV曲線(xiàn)（曲線(xiàn)a）出現(xiàn)一對(duì)可逆的氧化還原峰，這是修飾在電極上的Co3[Fe（CN）6]2本身的氧化還原峰（反應(yīng)方程式（1）、（2）所示）。在PBS中未加入O·-2后，氧化峰和還原峰電流都增大，且隨著O·-2含量的增加而增大，尤其在0.6 V附近氧化峰電流值增大比較明顯。這是由于加入的O·-2與CoⅢ[FeⅢ（CN）6]反應(yīng)，使CoⅢ還原成CoⅡ，如反應(yīng)方程式（3）所示，再加上CoⅢ被電還原的CoⅡ（反應(yīng)方程式（1）），使電極CoⅡ的量增加，施加正電位時(shí)（正掃），就會(huì)有較多的CoⅡ被電氧化為CoⅢ（反應(yīng)方程式（3）），從而使氧化峰電流增大。所以，可以利用CV曲線(xiàn)上氧化峰電流的變化定量分析O·-2。由于本研究通過(guò)檢測(cè)Co3[Fe（CN）6]2本身的氧化峰定量分析O·-2，所以不受H2O2和O2的干擾，后面的抗干擾實(shí)驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。以上實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，所制備的電極Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE可用于檢測(cè)O·-2。

CoⅢ[FeⅢ（CN）6]?+K++ e

K CoⅡ[FeⅢ（CN）6]（1）

K CoⅡ[FeⅢ（CN）6]CoⅢ[FeⅢ（CN）6]?+K++ e

（2）

CoⅢ[FeⅢ（CN）6]?+ O·-2+K+ K CoⅡ[FeⅢ（CN）6]?+O2（3）

由于本研究是利用Co3[Fe（CN）6]2本身的氧化還原峰的變化檢測(cè)O·-2，所以單位電極面積上修飾的Co3[Fe（CN）6]2越多，理論上效果越好。但考慮到Co3[Fe（CN）6]2導(dǎo)電性較差，單位電極面積上修飾的Co3[Fe（CN）6]2過(guò)多，會(huì)阻礙電子傳遞速率。綜合兩方面的因素，考察了RGO與Co3[Fe（CN）6]2的比例及滴涂量對(duì)O·-2電流響應(yīng)的影響，如圖3A和3B所示。當(dāng)RGO與Co3[Fe（CN）6]2的比例為1∶2、滴涂量為8 μL時(shí)，Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE電極對(duì)20 μmol/L O·-2的響應(yīng)電流最大，所以本研究采用此條件制備修飾電極Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE。

3.3?掃描速率對(duì)O·-2電化學(xué)行為的影響

為進(jìn)一步探究O·-2在Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE電極表面的反應(yīng)特性，考察了掃速對(duì)Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE電極電流響應(yīng)的影響。不同掃速下， Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE電極在含20 μmol/L O·-2的0.05 mol/L PBS中的CV圖見(jiàn)圖4， 氧化還原峰電流隨著掃速的增大而增大（圖4A），且與掃速的平方根呈線(xiàn)性關(guān)系（圖4B），線(xiàn)性方程分別為：Ipa（μA）=8.13×105ν1/2（（mV/s）1/2）-248，R2=0.999; Ipc（μA）=7.49×10ν1/2（（mV/s）1/2）-220，R2=0.999，表明O·-2在Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE修飾電極上的反應(yīng)是擴(kuò)散控制過(guò)程。

3.4?超氧陰離子的定量檢測(cè)

用CV方法對(duì)O·-2進(jìn)行定量檢測(cè)，在0.05 mol/L PBS（pH 7.4）中依次加入不同濃度O·-2，進(jìn)行循環(huán)伏安掃描。CV曲線(xiàn)的氧化峰電流和還原峰電流都隨O·-2濃度的增加而增大（圖5A），氧化峰電流響應(yīng)增大的更明顯，所以本研究利用修飾電極的氧化峰電流與O·-2濃度的關(guān)系定量檢測(cè)O·-2。如圖5B所示， O·-2濃度在0.5～30 μmol/L范圍內(nèi)二者呈線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性方程為I（μA）=6.49c（μmol/L）+218（R2=0.993），靈敏度為91.8 μA L/（μmol cm2），檢出限為0.071 μmol/L（S/N=3）。與其它已報(bào)道的不同修飾電極對(duì)O·-2檢測(cè)性能相比，本研究制備的傳感器對(duì)O·-2的檢測(cè)性能良好（表1），這是因?yàn)镃o3[Fe（CN）6]2能與O·-2快速反應(yīng)，且RGO大的比表面積增加了修飾電極上的Co3[Fe（CN）6]2的固定量及化學(xué)活性位點(diǎn)，以及ROG良好的導(dǎo)電性加大了Co3[Fe（CN）6]2的電子轉(zhuǎn)移，使傳感器具有較高的靈敏度和較低的檢出限。

本工作 This work考察了修飾電極的選擇性（圖6A）。選擇了在生物體系中可能會(huì)對(duì)O·-2的檢測(cè)有干擾的物質(zhì)，包括尿酸（UA）、葡萄糖（Glu）、抗壞血酸（AA）、多巴胺（DA）、H2O2，50倍O·-2濃度的這些干擾物與O·-2共存時(shí)產(chǎn)生的電流響應(yīng)，為沒(méi)有干擾物時(shí)的響應(yīng)的91.6%～94.9%，說(shuō)明這些物質(zhì)都不對(duì)O·-2的檢測(cè)造成干擾，修飾電極具有良好的選擇性，有望應(yīng)用于實(shí)體細(xì)胞內(nèi)O·-2的檢測(cè)。

在相同條件下， 制備5根Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE，分別在0.05 mol/L PBS中檢測(cè)其對(duì)20 μmol/L O·-2的電流響應(yīng)值，相對(duì)偏差為4.4%。用同一根電極Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE檢測(cè)20 μmol/L O·-2的電流響應(yīng)，5次檢測(cè)的相對(duì)偏差為4.7%。以上結(jié)果表明，所制備的電極Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE具有優(yōu)良的重現(xiàn)性。將修飾電極在4℃環(huán)境中保存30 d，在此期間定期對(duì)25 μmol/L O·-2進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如圖6B所示，保存30 d后，修飾電極的電流響應(yīng)值是初始響應(yīng)的94.8%，說(shuō)明所制備的修飾電極具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。

3.5?活體細(xì)胞中超氧陰離子的檢測(cè)

通過(guò)檢測(cè)MCF-7細(xì)胞釋放的O·-2考察修飾電極的實(shí)時(shí)檢測(cè)性能。采用本傳感器檢測(cè)MCF-7細(xì)胞釋放的O·-2。在含有1.0×106個(gè)細(xì)胞的5 mL 0.01 mol/L PBS（pH 7.4）中，注射0.24 mg/mL酵母聚糖A，以刺激MCF-7細(xì)胞產(chǎn)生O·-2，由O·-2的電流響應(yīng)值可以求得刺激MCF-7細(xì)胞產(chǎn)生的O·-2為4.90 μmol/L。當(dāng)PBS中只有酵母多糖A或只有MCF-7細(xì)胞時(shí)，都沒(méi)有電流響應(yīng)，說(shuō)明電極檢測(cè)到的是細(xì)胞MCF-7被刺激后產(chǎn)生的O·-2，此電極能對(duì)O·-2進(jìn)行實(shí)體檢測(cè)。5 mL 0.01 mol/L PBS中1.0×106 cells/mL細(xì)胞MCF-7受刺激所產(chǎn)生的O·-2的加標(biāo)回收率見(jiàn)表2，回收率為98.5%～106.0%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.75%～4.31%，表明所制備的傳感器能夠用于實(shí)體細(xì)胞中被刺激后產(chǎn)生的O·-2的測(cè)定。

4?結(jié) 論

基于Co3[Fe（CN）6]2和RGO構(gòu)建了一種新型無(wú)酶超氧陰離子電化學(xué)傳感器，并成功定量測(cè)定了活體細(xì)胞受激下產(chǎn)生的O·-2濃度。Co3[Fe（CN）6]2作為傳感器的敏感元件，利用其本身的氧化還原反應(yīng)峰電流隨加入O·-2濃度的改變而改變的特性定量分析O·-2濃度，且不受O2和H2O2的干擾。RGO作為電極支撐材料，由于其良好的導(dǎo)電性，增強(qiáng)了傳感器的電子傳導(dǎo)，同時(shí)由于其大的比表面積使更多的Co3[Fe（CN）6]2固定在電極表面，提高了Co3[Fe（CN）6]2的穩(wěn)定性及傳感器的電催化性能。由于復(fù)合材料Co3[Fe（CN）6]2-RGO的這種協(xié)同效應(yīng)，使制備的電化學(xué)傳感器具有優(yōu)良性能，靈敏度為91.8 μA L/（μmol cm2）， 檢出限為0.071 μmol/L（S/N=3），具有良好的選擇性、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性等，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)刺激后MCF-7細(xì)胞所產(chǎn)生的O·-2濃度的檢測(cè)。所制備的超氧陰離子電化學(xué)傳感器在監(jiān)測(cè)O·-2濃度方面具有良好的應(yīng)用前景。

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Electrochemical Detection of Superoxide Anion Released

from Living Cells Using Nano Cobalt Ferricyanide

CUI Min1， WEN Xiao-Fang1， REN Ju-Jie*1， ZHANG Cong1， LI Na1，

HAN Yuan-Yuan1， YU Xu-Dong1， JI Xue-Ping*2

1（Department of Chemistry， School of Sciences， Hebei University of Science and Technology， Shijiazhuang 050018， China）

2（Department of Medical Chemistry， Hebei Medical University， Shijiazhuang 050017， China）

Abstract?A non-enzymatic superoxide anion （O·-2） electrochemical sensor （Co3[Fe（CN）6]2-RGO/GCE） was fabricated by co-depositing cobalt ferricyanide （Co3[Fe（CN）6]2） prepared by coprecipitation method and reduced graphene oxide （RGO） prepared by Hummers method on a glassy carbon electrode （GCE）. The characteristics of Co3[Fe（CN）6]2-RGO nanocomposites and the possibility for electrochemical detection of O·-2 were studied using scanning electron microscopy （SEM）， X-ray diffraction （XRD）， electrochemical impedance spectroscopy （EIS） and cyclic voltammetry （CV）. The mechanism of Co3[Fe（CN）6]2-RGO for O·

2 detection was investigated in this work. The sensor had a sensitivity of 91.8 μA L/（μmol cm2） and a detection limit of 0.071 μmol/L （S/N = 3）. Besides， it had excellent selectivity and could avoid the interference of hydrogen peroxide， oxygen and other electrochemical active substances in vivo. It was successfully applied to the electrochemical detection of superoxide anions in stimulated MCF-7 cells. The sensor had potential application for quantifying superoxide anions in the field of pathology and biology.

Keywords?Electrochemical sensor; Superoxide anion; Cobalt ferricyanide; Reduced graphene oxide; MCF-7 cells

（Received 12 October 2019; accepted 6 December 2019）

This work was supported by the National Natural Science Foundation of China （No. 81872669） and the Research Foundation of Education Department of Hebei Province of China （Nos. ZD2018037， QN2019140）.