CN113533459A - 一种用磷酸锆制备尿酸生物电化学传感器的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用磷酸锆制备尿酸生物电化学传感器的方法,属于电化学生物传感器的技术领域;本发明所述方法为将制备的α‑磷酸锆分散到四丁基氢氧化铵溶液中对其进行剥离,同时将尿酸酶溶解于PH=7.4的磷酸盐缓冲溶液中得尿酸酶溶液,再将剥离的磷酸锆与尿酸酶溶液混合室温下磁力搅拌反应,反应完成后离心干燥得α‑ZrP/UOX复合材料;将制备的α‑ZrP/UOX粉末加入到0.5wt%的壳聚糖溶液中,最后移取此溶液至处理过的玻碳电极表面,将此电极干燥即可制得磷酸锆尿酸酶生物传感器。此尿酸生物电化学传感器用于检测尿酸,检测下限低、灵敏度高,性能十分优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种用磷酸锆制备尿酸生物电化学传感器的方法,属于生物电化学技术领域。
背景技术
尿酸是一种含有碳、氮、氧、氢的杂环化合物,体内尿酸的生成量和***量不平衡,导致血尿酸升高引起的疾病,是痛风的主要病因,常情况下,体内的尿酸大约有1200毫克,每天新生成约600毫克,同时***掉600毫克,处于平衡的状态。但如果体内产生过多来不及***或者尿酸***机制退化,则体内尿酸滞留过多,当血液尿酸浓度大于7毫克/公升,导致人体体液变酸,影响人体细胞的正常功能,长期置之不理将会引发痛风。尿酸具有电化学活性,可以用尿酸生物电化学传感器可用于对尿酸含量的检测,尿酸生物电化学传感器的检测下限值、灵敏度不高、种类少一直是急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用磷酸锆制备尿酸生物电化学传感器的方法,该方法工艺简单、操作快捷方便,得到的复合材料可用于尿酸酶电化学生物传感器的制备简单且性能优异,可快速检测溶液中尿酸的浓度,具体包括以下步骤:
(1)将α-ZrP水溶液与四丁基氢氧化铵溶液混合,磁力搅拌使α-ZrP完全剥离成单片层状α-ZrP,超声处理后离心分离。
(2)将步骤(1)中剥离的α-ZrP与尿酸酶溶液室温下磁力搅拌反应,反应完成后离心干燥得α-ZrP/UOX复合材料。
(3)将α-ZrP/UOX复合材料溶解于壳聚糖溶液中,移取混合液于处理过的玻碳电极表面,干燥即可此尿酸生物电化学传感器。
优选的,本发明步骤(1)中α-ZrP与四丁基氢氧化铵的摩尔比为1:1~1:1.5。
优选的,本发明步骤(1)中磁力搅拌的时间为10h~24h,超声处理的时间为15~40min。
优选的,本发明步骤(2)中所述尿酸酶溶液的配制方法为将尿酸酶溶于磷酸盐缓冲液中,尿酸酶溶液中尿酸酶的浓度为1~3mg/mL,磷酸盐缓冲溶液的PH=7.4。
优选的,本发明步骤(2)中α-ZrP与尿酸酶的质量比为1:1~1:2。
优选的,本发明步骤(2)中磁力搅拌反应时间为3h~5h。
优选的,本发明步骤(3)中壳聚糖溶液的质量百分比浓度为0.5~1wt%,壳聚糖溶液的溶剂为质量百分比浓度为1.0%的冰醋酸溶液;α-ZrP/UOX复合材料与的壳聚糖的质量比为1:1~2:1。
优选的,本发明步骤(3)中混合液的移取量为5μL,干燥温度为0~4℃。
对本发明所述方法制备得到的尿酸生物电化学传感器进行电化学行为测试:ZrP/UOX修饰过的玻碳电极为工作电极,甘汞电极为参比电极,Pt电极为对电极,测其循环伏安法曲线,表征此修饰电极在尿酸溶液中的电化学响应。
本发明所用尿酸酶载体材料磷酸锆具有较大的比表面积、化学稳定性较强以及优异的片层状结构;利用磷酸锆稳定的层状结构用于生物酶的固定,作为尿酸酶的载体应用于尿酸生物电化学传感器中,通过电化学信号的转变对未知浓度的尿酸溶液进行快速检测,提供了一种检测下限低、灵敏度高的尿酸传感器。
本发明的有益效果:
(1)本发明制备得到的尿酸生物电化学传感器,可以为未知溶度的尿酸溶液一种快速高效的检测方法,且检测下限低、灵敏度高。
(2)本发明的制备工艺较易控制,实验操作过程只需借助电化学工作站,不需要其他大型设备,操作简单快捷。
附图说明
图1为本发明实例1得到的α-ZrP/UOX复合材料制备的尿酸生物电化学传感器在不同浓度尿酸溶液中的循环伏安曲线。
图2为本发明实例1得到的α-ZrP/UOX复合材料制备的尿酸生物电化学传感器在不同尿酸浓度下循环伏安曲线对应的氧化峰的最大电流与浓度的线性拟合图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
一种用磷酸锆制备尿酸生物电化学传感器的方法,具体包括以下步骤:
(1)将0.5mmol层状磷酸锆粉末加入10.0mL的超纯水中,再加入0.5mmol 40wt%的四丁基氢氧化铵水溶液(TBAOH),磁力搅拌15h,超声20min使层状磷酸锆完全剥离。
(2)用磷酸二氢钾0.24g、磷酸氢二钠1.44g、氯化钠8.0g、氯化钾0.2g配置PH=7.4的磷酸盐缓冲溶液(PBS),然后取6.3mg尿酸酶溶于3mL磷酸盐缓冲液中制得尿酸酶溶液。
(3)将步骤(2)中全部尿酸酶溶液和6.3mg步骤(1)中剥离磷酸锆混合,室温下磁力搅拌3小时,再离心3次,使游离的尿酸酶与固定好的尿酸酶分离。
(4)称取壳聚糖粉末加入1.0%的冰醋酸溶液中,配置0.5wt%的壳聚糖溶液;再将α-ZrP/UOX粉末溶解于此壳聚糖溶液中,其中α-ZrP/UOX复合材料与的壳聚糖的质量比为2:1。
(5)预处理玻碳电极,再移取5μL的(4)中混合液于玻碳电极表面,在4℃下干燥即可得α-ZrP/UOX修饰电极即此尿酸生物电化学传感器。
本实施例所述α-ZrP/UOX修饰电极的性能测试,具体包括以下步骤:
将在实施例1步骤(5)中得到的α-ZrP/UOX修饰电极和甘汞参比电极、Pt对电极组成三电极体系,在含不同浓度的尿酸(5,10,50,100,200,300,400μmol/L)的PBS(磷酸缓冲液)中的进行循环伏安测试,可得循环伏安曲线如图1。将不同尿酸浓度下对应的氧化峰的最大电流与浓度做线性拟合得标准曲线,如图2所示;此磷酸锆尿酸酶传感器在0.1μmol/L~400μmol/L区间有良好的线性关系,相关系数R2=0.982,检测限为0.03μmol/L(S/N=3),可知此尿酸生物电化学传感器检测下限低、灵敏度高。
未知浓度的尿酸溶液,只需在相同条件下知道其循环伏安曲线中氧化峰对应的最大电流,对应标准曲线,就可快速知道该溶液的尿酸浓度。
本实施例所述α-ZrP/UOX修饰电极准确性的验证实验:
(1)配置浓度为250μmol/L的尿酸标准溶液。
(2)用实施例1制备的α-ZrP/UOX修饰电极对(1)中尿酸标准溶液进行循环伏安测试,对照标准曲线图2,可得用电化学生物传感器方法测得的浓度。
(3)用紫外分光光度法测量尿酸标准溶液,与(2)中所测浓度进行对比,如表1所示。
表1:生物电化学传感器法与紫外分光光度法对比
通过表1可以看出,本发明所述方法制备得到的尿酸生物电化学传感器,相对误差要小于紫外分光度法。
实施例2
一种用磷酸锆制备尿酸生物电化学传感器的方法,具体包括以下步骤:
(1)将0.5mmol层状磷酸锆粉末加入10.0mL的超纯水中,再加入0.75mmol 40wt%的四丁基氢氧化铵水溶液(TBAOH),磁力搅拌24h,超声15min使层状磷酸锆完全剥离。
(2)用磷酸二氢钾0.24g、磷酸氢二钠1.44g、氯化钠8.0g、氯化钾0.2g配置PH=7.4的磷酸盐缓冲溶液(PBS),然后取6.3mg尿酸酶溶于2.1mL磷酸盐缓冲液中制得尿酸酶溶液。
(3)将步骤(2)中全部尿酸酶溶液和3.15mg步骤(1)中剥离磷酸锆混合,室温下磁力搅拌4小时,再离心3次,使游离的尿酸酶与固定好的尿酸酶分离。
(4)称取壳聚糖粉末加入1.0%的冰醋酸溶液中,配置0.5wt%的壳聚糖溶液;再将α-ZrP/UOX粉末溶解于此壳聚糖溶液中,其中α-ZrP/UOX复合材料与的壳聚糖的质量比为1:1。
(5)预处理玻碳电极,再移取5μL的(4)中混合液于玻碳电极表面,在4℃下干燥即可得α-ZrP/UOX修饰电极即此尿酸生物电化学传感器。
实施例3
一种用磷酸锆制备尿酸生物电化学传感器的方法,具体包括以下步骤:
(1)将0.5mmol层状磷酸锆粉末加入10.0mL的超纯水中,再加入0.6mmol 40wt%的四丁基氢氧化铵水溶液(TBAOH),磁力搅拌10h,超声40min使层状磷酸锆完全剥离。
(2)用磷酸二氢钾0.24g、磷酸氢二钠1.44g、氯化钠8.0g、氯化钾0.2g配置PH=7.4的磷酸盐缓冲溶液(PBS),然后取6.3mg尿酸酶溶于6.3mL磷酸盐缓冲液中制得尿酸酶溶液。
(3)将步骤(2)中全部尿酸酶溶液和4.2mg步骤(1)中剥离磷酸锆混合,室温下磁力搅拌5小时,再离心3次,使游离的尿酸酶与固定好的尿酸酶分离。
(4)称取壳聚糖粉末加入1.0%的冰醋酸溶液中,配置0.5wt%的壳聚糖溶液;再将α-ZrP/UOX粉末溶解于此壳聚糖溶液中,其中α-ZrP/UOX复合材料与的壳聚糖的质量比为1.5:1。
(5)预处理玻碳电极,再移取5μL的(4)中混合液于玻碳电极表面,在4℃下干燥即可得α-ZrP/UOX修饰电极即此尿酸生物电化学传感器。
将实施例2和3制备得到的尿酸生物电化学传感器用于检测尿酸,检测下限低、灵敏度高,性能与实施例1相近。
Claims (8)
1.一种用磷酸锆制备尿酸生物电化学传感器的方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
(1)将α-ZrP水溶液与四丁基氢氧化铵溶液混合,磁力搅拌使α-ZrP完全剥离成单片层状α-ZrP,超声处理后离心分离;
(2)将步骤(1)中剥离的α-ZrP与尿酸酶溶液室温下磁力搅拌反应,反应完成后离心干燥得α-ZrP/UOX复合材料;
(3)将α-ZrP/UOX复合材料溶解于壳聚糖溶液中,移取混合液于处理过的玻碳电极表面,干燥即可此尿酸生物电化学传感器。
2.根据权利要求1所述用磷酸锆制备尿酸生物电化学传感器的方法,其特征在于:步骤(1)中α-ZrP与四丁基氢氧化铵的摩尔比为1:1~1:1.5。
3.根据权利要求1所述用磷酸锆制备尿酸生物电化学传感器的方法,其特征在于:步骤(1)中磁力搅拌的时间为10h~24h,超声处理的时间为15~40min。
4.根据权利要求1所述用磷酸锆制备尿酸生物电化学传感器的方法,其特征在于:尿酸酶溶液的配制方法为将尿酸酶溶于磷酸盐缓冲液中,尿酸酶溶液中尿酸酶的浓度为1~3mg/mL,磷酸盐缓冲溶液的PH=7.4。
5.根据权利要求4所述用磷酸锆制备尿酸生物电化学传感器的方法,其特征在于:步骤(2)中α-ZrP与尿酸酶的质量比为1:1~1:2。
6.根据权利要求1所述用磷酸锆制备尿酸生物电化学传感器的方法,其特征在于:步骤(2)中磁力搅拌反应时间为3h~5h。
7.根据权利要求1所述用磷酸锆制备尿酸生物电化学传感器的方法,其特征在于:步骤(3)中壳聚糖溶液的质量百分比浓度为0.5~1wt%,壳聚糖溶液的溶剂为质量百分比浓度为1.0%的冰醋酸溶液;α-ZrP/UOX复合材料与的壳聚糖的质量比为1:1~2:1。
8.根据权利要求1所述用磷酸锆制备尿酸生物电化学传感器的方法,其特征在于:步骤(3)中混合液的移取量为5μL,干燥温度为0~4℃。
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