[发明专利]一种L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器及其应用。

背景技术

铜是生物体必需的微量元素之一，对机体的新陈代谢有重要的调节作 用。在生物体内，铜与蛋白结合的铜蛋白的形式存在，是许多氧化酶的重 要组成成份。缺少铜会影响内分泌作用和一些酶的生理活性，但铜的过量 摄入会产生危害。研究表明，血液中铜的含量与脑血管系统及肝脏的疾病 有明显的相关性。因此，研究灵敏、快速、简便的痕量铜的分析方法具有 重要的实际意义。目前检测铜离子的常见方法有荧光法、原子吸收光谱法、 比色法、离子色谱法等，但它们存在着一些缺陷，如荧光法选择性不高，原 子吸收光谱法仪器价格昂贵且需要专职人员进行操作。因此开发价格便宜， 操作简单，而灵敏度又较高的铜离子分析方法具有十分重大的意义。而传 感技术相对于其他检测方法操作简单，成本低，备检测的样品不需经过预 处理可直接测量；电极响应快，需较短时间；电极选择性、灵敏度和重现 性较好；稳定性和抗干扰强，因而具有良好的应用前景。

发明内容

本发明为了克服上述不足，提供了一种用于测定铜离子含量的L-半胱 氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器，该电化学传感器具有灵敏度高、选择性 好的优点。

本发明还提供了本电化学传感器的应用，即测定溶液中铜离子的含量。

本发明是通过以下措施实现的：

一种L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器，包括玻碳电极，其特征 在于，玻碳电极表面覆有L-半胱氨酸/壳聚糖复合膜；

上述电化学传感器的制备方法包括下列步骤：

(1)玻碳电极预处理；

(2)将壳聚糖和L-半胱氨酸加入到醋酸溶液中，搅拌使它们充分溶解；

其中，壳聚糖的含量为0.5～0.7wt％，L-半胱氨酸的含量为0.3～ 0.5wt％；

(3)将预处理的玻碳电极浸入步骤(2)所制得的溶液中，室温下静置 20～40分钟，得到L-半胱氨酸/壳聚糖复合膜；

(4)洗去步骤(3)中玻碳电极上多余的L-半胱氨酸和壳聚糖，得到 L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器。

上述制备方法中，步骤(1)中玻碳电极预处理过程为：先用抛光粉对 玻碳电极进行打磨，然后对玻碳电极进行超声清洗，超声清洗温度为25℃， 频率为53KHZ。

上述制备方法中，步骤(2)中醋酸溶液的体积分数为1％～2％。

一种上述L-半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器在检测铜离子中的 应用，其电解液优选pH为3.5～4.5的乙酸-乙酸钠缓冲溶液。图2为在不 同pH条件下Cu²⁺的峰电流，测定条件：电解液为不同pH的乙酸-乙酸钠缓 冲溶液，Cu²⁺浓度为1.0×10^-4mol/L，测定方法为循环伏安法：电位扫描范 围-0.6～0.8V，扫描速度100mV/s，由图可以看出，在pH为4.2的条件 下峰电流响应最好。

壳聚糖是甲壳素的脱乙酰的产物，是具有广泛用途的天然生物高分子 材料，在自然界中含量丰富，成膜性好，易于修饰到电极表面，不易脱落。 本发明用的壳聚糖脱乙酰度：95％，粘度：100～800mpa.s，它作为活性检测 物质制备的各种修饰电极，性能优越。但是壳聚糖的选择性吸附能力不强， 制备出的修饰电极缺乏良好的抗干扰性。L-半胱氨酸是一种常见的氨基酸， 而氨基酸是生物体的最基本物质，其分子中含有氨基(-NH₂)和羧基(-COOH) 两种官能团，使其能和一些离子发生螯合作用，氨基酸具有很多独特的性 质，尤其是氨基酸修饰电极在化学分析和生物分析中的应用。研究发现， 利用化学方法将氨基酸修饰到电极表面，在测定金属离子、生物分子、有 机污染物等方面显示了其独特的优越性。

本发明人通过对壳聚糖和L-半胱氨酸的研究，经过大量的实验，得出 了采用L-半胱氨酸和壳聚糖复合起来制备电化学传感器的思路，制得了L- 半胱氨酸/壳聚糖修饰的电化学传感器。该传感器既克服了壳聚糖对离子的 选择性吸附能力不强的缺点，也弥补了氨基酸不稳定、易脱落的劣势，充 分发挥了二者各自的优势，增强了对离子的吸附能力。