[发明专利]石墨烯量子点修饰的电化学传感器及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学传感器的制备，具体涉及一种石墨烯量子点修饰金电极的电化学传感器及其对活细胞释放的H₂O₂含量的检测。

背景技术

细胞代谢过程中产生的一系列活性氧(reactive oxygen species，ROS)，其在细胞代谢过程中扮演着重要作用。ROS在低含量时，可作为生长因子、信号传递等第二信使。但是，ROS浓度过高会导致一系列的生理病变如神经元退变、心血管疾病、阿尔茨海默病、癌症等。因此，测定ROS的含量对研究生理病变以及早期诊断具有十分重要的意义。然而，ROS中·OH，O₂-·等分子不能稳定存在，不便用于检测。过氧化氢作为ROS中的一种，其浓度与·OH，O₂-·等其他ROS分子有密切关系，同时其具有很好的稳定性和对细胞膜的穿透性，可反映ROS的含量。因此，过氧化氢的含量能够直接反映细胞中ROS的情况。发展一种可靠的、灵敏的检测活细胞释放的H₂O₂含量的方法具有十分重要的意义。

目前，用于检测过氧化氢的方法有很多，其中电化学传感器由于其灵敏性高，设备简单，方便快捷广泛应用于检测诊断中。对于H₂O₂浓度的检测目前使用较为广泛的是酶传感器。由于酶催化活性高，专一性好，能够降低检测极限，提高灵敏性。但是酶自身存在严重的缺陷，受环境影响明显，易形变失去活性，且制备纯化过程时间长、复杂、昂贵。因此，酶传感器成本昂贵，稳定性差，存储/使用条件苛刻。

近年来，随着纳米科学技术的发展，越来越多的纳米材料用于制备新型的电化学传感器。石墨烯量子点由于其独特的二维自由态原子晶体结构，其具有良好的电子传递能力。目前，石墨烯量子点修饰电极大多基于物理吸附，其稳定性能较差。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种石墨烯量子点修饰的电化学传感器及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种石墨烯量子点修饰的电化学传感器，该电化学传感器为三电极体系传感器，其中对电极为铂电极，参比电极为饱和甘贡电极，其特征在于，工作电极为以化学键结合的石墨烯量子点修饰的金电极。

以化学键结合的石墨烯量子点修饰的金电极是将石墨烯量子点通过化学键结合到金电极表面，具体步骤为：将β-巯基乙胺修饰后的金电极垂直浸入经过EDC/NHS活化后的石墨烯量子点溶液中，培育12h，经过大量水冲洗，氮气干燥，即得到石墨烯量子点修饰的金电极。

所述的β-巯基乙胺修饰后的金电极是通过以下步骤制得：将金电极抛光至镜面，清洗干净后用氮气吹干，得到的干净金电极浸没于H₂O₂与浓H₂SO₄的混合液中1min，取出清洗干净后用氮气吹干，然后浸没于β-巯基乙胺中4h，取出洗涤后用氮气吹干即得β-巯基乙胺修饰后的金电极。

所述的H₂O₂与浓H₂SO₄的混合液为体积比为1∶3的H₂O₂与浓H₂SO₄的沸腾混合液。

所述的EDC/NHS活化后的石墨烯量子点溶液是1mg/mL石墨烯量子点溶液中添加4mg/mL EDC和1mg/mLNHS，活化4h。

所用的石墨烯量子点根据现有文献公开的方法合成。具体制备方法参见文献(Zhou，X.；Zhang，Y.；Wang，C.；Wu，X.；Yang，Y.；Zheng，B.；Wu，H.；Zhang，J.；Guo，S.，ACS Nano2012，6(8)，6592-6599)

一种石墨烯量子点修饰的电化学传感器的应用，其特征在于，将该电化学传感器用于检测H₂O₂浓度，检测方法为：首先采用计时电流法通过石墨烯量子点修饰后的金电极传感器检测H₂O₂浓度的工作曲线作为标准曲线，再利用计时电流法采集样品的I-t数据，根据建立的工作曲线，得到活细胞释放的H₂O₂含量。

所述的计时电流法的工作电位为-0.4V。