聚 L2谷氨酸石墨充蜡修饰电极测定多巴胺

    林祥钦3

    晋冠平 崔 华 (中国科学技术大学化学系 ,合肥 230026)

    摘 要 用充蜡石墨电极(WGE)在 L2谷氨酸(GA)无水乙醇溶液中恒电位于1. 6 V( vs. SCE) 氧化制备了一种

    聚 GA修饰电极(GA WGE) ,该电极可用于肾上腺素(EP)和抗坏血酸(AA)共存下对多巴胺(DA)的测定。该电

    极的灵敏度和选择性主要取决于阳极极化电位与极化时间、富集电位和溶液的pH。DA在该电极上呈现一对

    循环伏安峰 , Em = 0. 145V ,为1电子 1质子的准可逆氧化还原过程。AA和 EP也能够在电极上富集和催化氧

    化 ,伏安峰分别在0. 30 V和0. 17 V。当AA浓度小于0. 1 mmol L时 ,电极对AA基本不响应 ,可以用 DA的氧

    化峰电流做定量分析。线性范围为2. 0× 10 - 4

    ～5. 0× 10 - 7

    mol L ;检出限为2. 5×10 - 7

    mol L。当AA的浓度较

    大或在 AA、 EP共存下 ,可利用 DA 氧化的再还原峰电流做定量分析。线性范围为 1. 0 ×10 - 4

    ～2. 5 ×10 - 6

    mol L ;检出限为7. 5× 10 - 7

    mol L。该电极制作简便 ,重现性良好 ,定量结果也令人满意。

    关键词 多巴胺 ,抗坏血酸 ,肾上腺素 ,聚 L2谷氨酸石墨充蜡修饰电极

    2001204220收稿;2001208231接受

    本文系中国科学院重大项目(9002KJ9512A12507)和国家自然科学基金(No. 20075025)资助课题

    1 引 言

    电化学法在体探测多巴胺(DA)等神经递质 ,可以研究大脑和神经系统的化学行为 ,但是必须使探

    测电极具有排斥抗坏血酸(AA)干扰的能力1。针对这一问题 ,已研究了多种电极修饰方法来增强抗

    AA干扰 ,提高对DA选择测定的能力。表面共价键合了一单分子层谷氨酸(GA)的碳电极 ,对DA与AA

    都具有电化学催化氧化作用 ,并使氧化峰分离达130 mV左右 ,可用作DA和AA的同时测定2。这种单

    分子层修饰膜不仅可以成为阳离子交换膜 (如 Nafion 膜3)的一种替代 ,而且性能上具有更多的优越

    性。

    将谷氨酸聚合到碳电极表面可以用电化学的方法4 ,5。胺类化合物键合到碳电极表面也可以用化

    学的方法2 ,6。本文采用恒电位聚合法在充蜡石墨电极(GA)表面共价键合了一单分子层谷氨酸 ,制成

    了聚 L2谷氨酸石墨充蜡修饰电极(GA WGE) ,发现该修饰电极对DA和肾上腺素(EP)都有富集和电化

    学催化氧化作用 ,对AA也有催化氧化作用 ,可以在 EP、 AA共存下测定DA。该电极灵敏度高 ,响应快 ,检测范围宽 ,具有实用价值。

    2 实验部分

    2. 1 仪器和试剂

    慢电位扫描伏安仪(KDCV) (自制) ;LM20A2100 型函数记录仪(上海大华仪表厂) ;三电极单室电化

    学池;光谱纯石墨盘(Φ= 8 mm ,封在聚四氟乙烯管中)工作电极(WGE) ;铂丝对电极;SCE参比电极。

    多巴胺(DA ,Sigma公司) ;肾上腺素( EP ,Sigma 公司) ; L2谷氨酸(GA) (上海康达氨基酸厂) ;高氯酸

    锂(上海试剂二厂) ;DA注射液(上海禾丰制药有限公司) ;AA(上海试剂二厂) 。DA、 EP储备液:分别称

    取0. 0077 g DA、 0. 0091 g EP ,用1 × 10 - 2

    mol L HCl 5 mL 溶解 ,定容至50 mL ,避光4 ℃冷藏。AA储备液:

    称取0. 088 g AA ,用水定容至50 mL ,避光 4 ℃冷藏。磷酸生理缓冲溶液(PBS) :用 K 2HPO42KH2PO4 配成

    0. 1 mol L pH 7. 0。使用二次水 ,高纯N2。其它试剂均为分析纯。

    2. 2 L2谷氨酸修饰电极的制备

    充蜡石墨盘基础电极(WGE)按前法制作7。使用前将 WGE在金相细砂纸上抛光 ,用丙酮、硝酸

    (1∶ 1) 、二次水逐次超声清洗后烘干 ,在红外灯下浸蜡 ,用无水乙醇、二次水超声清洗 ,N2 吹干备用。

    第30卷

    2002年3月 分析化学 (FENXI HUAXUE) 研究报告

    Chinese Journal of Analytical Chemistry

    第3期

    271～275将 WGE置于 L2谷氨酸饱和的 EtOH 0. 1 mol L LiClO4 溶液中 ,通N2 除氧 ,在静止溶液中 ,施加一个

    恒定电位( Epoly) ,保持一定时间( tpoly) ,取出 ,水清洗 ,即得聚 L2谷氨酸石墨充蜡电极 ,简写为 GA

    WGE。将其浸泡于0. 1 mol L pH 7. 0 PBS中 ,在4 ℃冷藏备用。

    3 结果与讨论

    3. 1 电极制备与性质研究

    3. 1. 1 DA、 AA在 WGE和 GA WGE上的电化学行为 L2谷氨酸有电化学活性基团 ,但是在 EtOH 0. 1

    mol L LiClO4 中却观察不到它的氧化还原波。为了明确电位和时间的影响 ,采用恒电位法 ,将WGE加上

    + 1～ + 2 V之间的一个电位( Epoly) ,保持5～60 min ( tpoly) ,取出 ,清洗备用。

    DA、 AA和 EP在未经修饰的 WGE 电极上 ,它们的循环伏安 (CV) 峰形都很低而且拖后 ,而在

    GA WGE电极上都有不同程度的富集和电化学催化现象 ,因此可以用DA 和AA 的 CV 峰高来表征电极

    修饰的效果。首先将 GA WGE电极置于DA和AA溶液(0. 1 mol L pH 7. 0 PBS)中 ,在电极开路和搅拌

    图 1 DA 在 WGE ( a ) 及 GA

    WGE(b)上的 CV曲线

    Fig. 1 Cyclic voltammetric curves

    of dopamine ( DA ) at waxed

    graphite electrode (WGE) (a) and

    L2glutamic acid (GA) WGE (b)

    溶液 ( solution) : 0. 1 mol L pH 7. 0

    (phosphate buffer solution (PBS) ;富集

    时间(accumulation time) :3 min ; 扫描

    速度 ( scan rate ) : 50 mV s ; 浓 度

    (concentrations) :1. 0μmol L DA + 0.

    1 mmol L ascorbic acid (AA) 。

    下保持3 min ,从零电位开始向正做 CV扫描。

    如图1a WGE上的CV曲线 ,DA和AA在该电位区间均没有伏安峰。

    图1b显示 ,GA WGE上DA呈现一对氧化还原峰 , Em = 0. 145 V , ipa ipc

    > 1 ,ΔEp = 52 mV ,半峰宽为90 mV ,显示为单电子准可逆过程。同时可

    见 ,GA WGE上的充电电流约为 WGE的 2. 9 倍 ,基线斜率也明显增大 ,是电氧化修饰过程使 WGE表面腐蚀而粗糙化的结果。较大浓度的 AA

    可在 WGE 上出现一不可逆氧化波峰 , Epa = 0. 43 V ,在 GA WGE上可负

    移到0. 30V并且峰电流增大约 1 倍;但AA 浓度小于 0. 1 m mol L时 ,无

    论用 WGE还是 GA WGE都不起峰。

    进一步研究显示 ,当扫描速度小于 50 mV s , GA WGE上 DA 的氧

    化还原峰电位差(ΔEp)为40～50 mV ,峰电流和扫速的一次方成正比 ,为

    一表面波 ,因此是 GA修饰层中预富集的DA的氧化还原 ,波高受富集时

    间等条件的影响 ......