聚苯胺-金复合纳米纤维在大脑神经递质多巴胺检测中的应用

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1、聚苯胺/金复合纳米纤维在大脑神经递质多巴胺检测中的应用【摘要】目的：研究聚苯胺/金（PANI/Au）复合纳米纤维修饰电极能否高灵敏、高选择检测大脑神经递质多巴胺（DA）。方法：基于PANI/Au修饰电极，电化学方法检测DA的响应电流，脉冲伏安法分析DA和抗坏血酸（AA）共存下的情况。结果：PANI/Au修饰电极可以获得DA的响应电流分别是单纯PANI修饰电极和裸电极的1.5和2.4倍，并且检测到DA和AA的峰电位相差达260mV。结论：PANI/Au复合纳米纤维修饰电极可以提高DA的检测灵敏度和选择性

2、。【关键词】复合纳米纤维多巴胺聚苯胺金纳米颗粒抗坏血酸电化学多巴胺（DA）是一种在人类中枢神经系统中非常重要的信息传递物质,其含量的改变可导致一些重要的疾病，如帕金森症和精神分裂症。因此,其测定方法的研究对探讨其生理机制和诊断相关疾病具有重要意义[1]。目前测定DA的主要方法有光度法、化学发光法、高效液相色谱法和电化学法等。其中电化学方法具有制备简便、容易操作等优点，且修饰电极的采用可增大DA传质速率,提高测定的灵敏度[23]。但是一般情况下，DA是和抗坏血酸（AA）共存于大脑和体液中,在固体电极上

3、DA与AA的氧化电位相近而容易产生相互干扰,因此获得高灵敏的DA信号并具有抗AA干扰的方法是神经专家和化学工作者一直关注的热点之一。近年来，修饰电极朝着纳米修饰电极的方向发展。这主要是由于纳米材料修饰电极相对于块体电极具有传质性能高、催化活性强、有效表面积高、电极微环境的可控性好等优点[4]。众多纳米材料中，作为一种重要的有机聚合物，聚苯胺（PANI）因其具有较高的电导率、原料便宜、稳定性好而成为目前最有希望获得实际应用的导电纳米聚合物[5]。而另外一种无机材料—金（Au）纳米颗粒因具有独特的电学、光

4、学、生物相容性、催化等特性而备受关注，在电化学分析检测方面，Au纳米颗粒已被广泛应用于电化学信号的放大[6]。随着纳米材料的发展，复合纳米材料因其将很多功能复合于一体、具有更深远的应用前景而受到广泛关注[78]。Yin等[9]制备的PANI和多壁碳纳米管复合物修饰电极可以实现AA存在下DA的分析测定，其中检测到的AA和DA的峰电位之差为192mV。而目前，制备灵敏、可靠、稳定的DA传感器，寻找新型结构的纳米材料和简易方法来制备修饰电极仍是非常重要的研究课题。本实验主要用相对简单的方法制备了PANI/

5、Au复合纳米纤维修饰电极，用其进行DA的电化学检测，并通过AA的干扰分析该方法的选择性。1材料与方法1.1仪器与试剂透射电子显微镜（JEOLJEM2000EX），JL2180型超声清洗器，CHI660电化学工作站(上海辰华公司产品)，电化学实验采用三电极系统:玻碳电极(直径3mm，GCE)或纳米材料修饰玻碳电极为工作电极,铂丝作为对电极,饱和甘汞电极（SCE）作为参比电极。DA为Fluka产品，聚苯胺(PANI)、硫酸（H2SO4,98%）、过硫酸铵（APS）、甲苯、柠檬酸三钠、氯Au酸（HAuCl

6、4）和AA购自上海化学试剂有限公司。磷酸盐缓冲液（PBS,0.1mol·L-1）作为实验用电解质。所有试剂为分析纯，实验用水均为高纯水。1.2PANI/Au复合纳米纤维修饰电极的制备PANI是通过典型的界面反应聚合反应制备的[10]。Au溶胶是通过经典的柠檬酸还原氯金酸的方法制得的[11]。将PANI加入到Au溶胶中并搅拌8h，由于Au纳米颗粒表面的柠檬酸根是负电性的，而PANI质子化后显示正电性，所以Au纳米颗粒很容易静电吸附到PANI的表面，从而形成复合的纳米纤维。将该产物离心并真空干燥备用。用0

7、.05μm的三氧化二铝粉末在麂皮上将玻碳电极打磨、抛光至镜面，然后依次在乙醇和水中超声清洗1min。取5μl的1mg·ml-1PANI和PANI/Au胶体溶液（均按PANI的量计算浓度）滴涂于预处理好的玻碳电极上，空气中干燥以备用。1.3检测步骤及设置首先将修饰好的电极在电解液中浸泡15min，以保证溶液扩散于修饰电极的内层，有助于更好地进行离子交换。选取-0.4～0.8V的电压范围进行循环伏安扫描。脉冲伏安法（DPV）扫描是采用50mV的振幅，50ms的脉冲宽度，脉冲间隔为0.2s。整个电化学实验在

8、20ml0.1mol·L-1PBS的环境下进行。2结果2.1PANI/Au复合纳米纤维的表征图1是PANI/Au复合纳米纤维的TEM图，从图中可以看出Au纳米颗粒附着于PANI纳米纤维的表面。Au纳米颗粒的尺寸分布较均匀，粒径约10nm；PANI纳米纤维的平均直径为70nm。图1PANI/Au复合纳米纤维的TEM图Fig1TEMimageofPANI/Aupositenanofibers2.2PANI/Au复合纳米纤维修饰电极的电化学行为导电聚苯胺在碱性