非蛋白氮类物质检测的电化学传感器构建研究
尿酸、肌酐和肌酸三种非蛋白氮物质是人体中蛋白质或核酸重要的代谢中间体或终产物，对其含量的监测在临床诊断、疾病预防与评估等方面具有重要意义。基于现有检测方法的仪器设备昂贵、操作复杂及灵敏度低等缺陷与不足，本研究以具有三维纳米多孔结构和优越催化性能的纳米多孔金(Nanoporousgold，NPG)作为识别元件修饰玻碳电极(Glassycarbonelectrode，GCE)，构建了NPG/GCE电极，并将NPG对小分子物质的优异电催化活性与生物酶的特异催化相结合，开展了尿酸、肌酐和肌酸三种非蛋白氮物质检测的电化学传感器的构建研究。 首先通过脱合金法制备了NPG，并采用扫描电子显微镜(Scanningelectronmicroscope，SEM)对NPG的微观结构进行了表征。SEM图像显示所制备的NPG具有连续的三维纳米多孔网状结构。将制备的NPG薄膜负载于GCE表面，构建了NPG/GCE电极。电化学表征结果显示，修饰NPG后的GCE电极传感性能得到了明显提高，且NPG对尿酸具有良好的电催化活性。尿酸的检测实验表明，在NPG/GCE电极表面发生的尿酸的电催化氧化过程是一个不可逆的扩散控制类型的氧化反应，且在10～750μM的检测范围内尿酸检测灵敏度达到222.91μAmM-1cm-2，检测限低至0.06μM。将三个实际尿液样品中尿酸含量的NPG/GCE电化学传感器检测结果与高效液相色谱(Highperformanceliquidchromatography，HPLC)检测结果相比，偏差率均小于10.28％。另外，在三个尿样中加入不同量的尿酸，NPG/GCE电极所测定结果的回收率均在89％～118％之间。 基于苦味酸和肌酐在碱性条件下可以发生亲核反应及NPG对苦味酸的电化学催化还原，利用所构建的NPG/GCE电化学传感器通过测定Jaffe反应前后苦味酸的消耗量间接实现了肌酐的灵敏性检测。在肌酐浓度为10～2000μM的检测范围内，灵敏度达到195.05μAmM-1cm-2，检测限低至10μM，且检测所需时长为20min，满足实际应用的需求。在实际尿液样品的检测过程中，该电化学传感器的检测结果与HPLC的测定结果具有较小的偏差率(4.17％)，而且尿样中的加标回收率在92.50%～117.40％之间。 将肌酸酶和肌氨酸氧化酶协同催化肌酸生成H2O2与NPG对H2O2的特异性电催化相结合，利用所制备的NPG/GCE电化学传感器测定肌酸酶和肌氨酸氧化酶协同催化肌酸生成的H2O2，从而间接实现了肌酸的电化学定量检测。通过优化检测体系最适反应条件，在肌酸浓度为10-300μM的检测范围内灵敏度达到111.98μAmM-1cm-2，检测限低至0.71μM。另外，在稀释血清样品中肌酸的加标回收率为96.43%～103.34％，偏差率均低于3.57％。 综上研究结果，基于NPG的良好电催化活性和传感性能构建了NPG/GCE电化学传感器。在此基础上，将NPG的良好电催化活性与肌酸酶和肌氨酸氧化酶协同催化作用相结合，建立了尿酸、肌酐和肌酸三种非蛋白氮物质的电化学定量检测方法。所构建的电化学检测方法具有检测所需时长短、易操作且抗干扰能力强等优势，为实际样品中三种非蛋白氮物质的检测提供了重要参考。
电化学传感器;纳米多孔金;非蛋白氮类物质;尿酸
山东大学
硕士
微生物学
王霞
2022
中文
TP212.2
2022-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）