基于低共熔策略合成碳纳米聚合物用于多种生物小分子的同时电化学检测

doi:10.7503/cjcu20240103

摘要/Abstract

摘要：

将基于低共熔策略合成的导电聚合材料聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)与金纳米颗粒(Au NPs)结合, 构建了一种新型的电化学传感平台, 用于生物小分子抗坏血酸(AA)、多巴胺(DA)和尿酸(UA)的同时测定. 对PEDOT和Au NPs复合修饰的玻碳电极(PEDOT-Au/GCE)进行了形貌、性能和有效面积表征. 结果表明, 该电极可实现对AA, DA和UA高灵敏、高稳定性的同时检测, 证明PEDOT-Au NPs具有良好的电催化活性. 在最优实验条件下, 混合溶液中AA, DA和UA的浓度分别在100~1000, 50~500和22.5~225 μmol/L范围内与峰电流呈现良好的线性关系, 检出限分别为21, 0.38和0.016 μmol/L. 在血清中存在其它活性小分子时, 该电化学传感平台对AA, DA和UA具有较高的特异性, 且对血清样本中AA， DA和UA的加标回收测定具有较好的回收率.

关键词: 低共熔策略, 聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT), 电化学传感器, 生物小分子

Abstract:

A conductive polymer material poly（3，4-ethylene dioxythiophene）（PEDOT） was synthesized based on a deep eutectic strategy and combined with gold nanoparticles（Au NPs） to construct a novel electrochemical sensing platform to realize the simultaneous determination of a variety of small biological molecules［ascorbic acid（AA）， dopamine（DA）， uric acid（UA）］. The morphology， performance and effective area of glassy carbon electrode modified by PEDOT and Au NPs（PEDOT-Au/GCE） were characterized. The experimental results show that the modified electrode can achieve simultaneous detection of AA， DA and UA with high sensitivity and high stability， proving that the PEDOT-Au NPs complex has good electrochemical catalytic activity. Under optimal experimental conditions， the concentration and peak current value of AA， DA and UA in mixed solution show a good linear relationship in the concentration ranges of 100—1000， 50—500 and 22.5—225 μmol/L， respectively， with the separate detection limits of 21， 0.38 and 0.016 μmol/L. In addition， the electrochemical sensing platform has a high specificity for AA， DA， and UA in the presence of other active small molecules in serum. This method is applied for the recovery determination of AA， DA and UA in serum samples.

Key words: Deep eutectic strategy, Poly（3, 4-ethylene dioxythiophene）（PEDOT）, Electrochemical sensor, Small biological molecule

中图分类号:

O657.1

TrendMD:

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图/表 11

Fig.1 UV⁃Vis spectrum of Au NPs(A) and FTIR spectrum of PEDOT(B)Inset in （A）： dynamic light scattering of Au NPs.

Fig.2 TEM image of Au NPs(A) and SEM images of PEDOT(B) and PEDOT⁃Au NPs(C)

Fig.3 CVs(A) and EIS(B) curves of GCE, Au NPs/GCE, PEDOT/GCE and PEDOT⁃Au/GCE in [Fe(CN)6]3‒/4‒Inset of （B）： randles equivalent circuit.

Fig.4 DPV(A) and LSV(B) curves on GCE, Au NPs/GCE, PEDOT and PEDOT⁃Au/GCE in 0.1 mol/L PBS containing 500 μmol/L AA, DA and UA in a mixed solution

Fig.5 DPV curves(A) and normalized peak current response(B) on PEDOT⁃Au/GCE with different dilution times of Au NPs in mixed solution of AA, DA and UA

Fig.6 DPV curves(A) and normalized peak current response(B) on PEDOT⁃Au/GCE in mixed solution of AA, DA and UA at different pH values

Fig.7 DPV curves of different concentrations of AA(A), DA(B), UA(C) and linear relationship between the amperometric responses and concentrations of AA(D), DA(E), UA(F) on PEDOT⁃Au/GCE

Fig.8 DPV curves of different concentrations of AA, DA, and UA in mixed solution(A) and linear relationship between the amperometric responses and concentrations of AA(B), DA(C), and UA(D) on PEDOT⁃Au/GCE

Fig.9 Response of PEDOT⁃Au/GCE to 200 μmol/L DA at various storage time(A), selectivity of PEDOT⁃Au/GCE toward AA(B), DA(C) and UA(D)

Table 1 Results of determination of AA, DA and UA in real samples

Sample	Analyte	Detected/（µmol‧L^-1）	Added/（µmol‧L^-1）	Found/（µmol‧L^-1）	Recovery（%）	RSD（%， n=3）
Serum sample	AA	Not found	200	208.0	104.0	1.96
			700	732.7	104.7	2.26
	DA	Not found	100	96.7	96.7	1.68
			350	333.0	95.1	3.10
	UA	Not found	50	50.2	100.4	0.40
			150	143.5	95.7	4.30
ACSF	DA	Not found	200	170.2	85.1	1.45
			500	508.3	101.2	4.03

Table 2 Comparison of the determination ability of AA, DA and UA with other reported electrochemical sensors

Electrochemical sensor	Method	Analyte（s）	LOD/（µmol‧L^-1）	Linear range/（µmol‧L^-1）	Ref.
g⁃C₃N₄/MWNTs⁃GO	Electrochemistry	AA	96	250—7500	［43］
CuNCs	Fluorescence	AA	41.94	50—1000	［44］
Direct detection	UV⁃Vis spectrometry	AA	2900	2900—35000	［45］
PEDOT⁃Au NPs	Electrochemistry	AA	21	100—1000	This work
g⁃C₃N₄/MWNTs⁃GO	Electrochemistry	DA	0.22	2—100	［43］
SiW₉M₃	Colorimetry	DA	5.38	5.38—108	［46］
PEDOT⁃Au NPs	Electrochemistry	DA	0.38	50—500	This work
g⁃C₃N₄/MWNTs⁃GO	Electrochemistry	UA	1.36	4—200	［43］
PEDOT⁃Au NPs	Electrochemistry	UA	0.016	22.5—225	This work

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