基于电化学方法的尿酸选择性检测研究

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尿酸(Uric acid,UA)作为人体内嘌呤的代谢物,人体内的尿酸浓度与各种疾病有关,比如尿酸盐肾病、痛风以及Lesch-Nyan综合征等。然而,人体体液中除了尿酸之外还存在着许多干扰物质,比如抗坏血酸(Ascorbic acid,AA)和还原性辅酶I(Reduced nicotinamide adenine dinucleotide,NADH)等。因此,准确且有选择地检测人体内尿酸的浓度,对于疾病的预防和治疗具有重要意义。目前,临床上检测UA的方法主要是酶比色法,而实验室检测UA的方法主要是电化学法,选择性检测UA的电化学方法,主要有利用尿酸酶对尿酸进行专一性检测;修饰电极以提高电极性能,使混合溶液中UA和干扰物质的氧化峰分开,从而达到选择性检测的目的。但是,酶对于检测环境要求严格且保存周期短。而修饰电极以提高电极性能的方法具有不稳定、修饰过程繁琐等缺点。为了解决上述问题,本文结合电喷印(Electrohydrodynamic jet,E-Jet)技术与微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)工艺制作、修饰了碳电极。提出了一种以Nafion为电极修饰物,电沉积为电极修饰方法,非酶选择性检测UA的方案。研究了在AA和NADH存在情况下的UA选择性检测,主要内容如下:首先,利用电喷印技术和MEMS工艺制作了碳电极,并用石墨烯修饰了碳电极,以NADH和铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])测试了电极性能。NADH检测结果表明,裸电极中NADH氧化峰值电流大于石墨烯修饰碳电极(Graphene-modified electrode,GME)的氧化峰值电流,但在GME中NADH的氧化峰电位明显小于裸碳电极的氧化峰电位。K3[Fe(CN)6]检测结果显示GME中氧化峰和还原峰之间的电位差要比裸碳电极的电位差小。两种物质测试结果表明GME具有更大的有效电化学反应面积,使电化学反应更容易发生。最后本文还用碳电极分别测试了UA和AA,均取得较好的结果,其中UA的浓度与氧化峰值电流线性相关系数达到0.9996,显示出了高的线性度。其次,通过把Nafion修饰到电极表面,制作了Nafion修饰电极,实现了UA的选择性检测。为了进一步提高Nafion修饰电极的性能,对Nafion膜的浓度、修饰方法和检测方法进行了优化,最终以浓度为1wt%的Nafion溶液为修饰液,采用电沉积法对电极进行修饰,并采用差分脉冲伏安法对UA进行选择性检测。检测结果表明UA浓度与峰值电流的线性相关系数为0.9998,灵敏度为9.3655μA/mM。最后将Nafion修饰电极用于血清检测,结果表明电极能够从血清中选择性检测出UA,且浓度低至0.125 mM,灵敏度为0.778μA/mM,线性相关系数为0.9689。
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