[发明专利]一种可同时检测Cu+和pH的碳纳米材料修饰电极及制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米材料修饰电极及其制备方法，以碳纳米材料、Cu⁺识别配体、参比分子、pH响应分子为原料，在溶剂中，在10‑25℃条件下，将碳纳米材料、Cu⁺识别配体、参比分子、pH响应分子修饰在碳纳米材料上，制备得到所述碳纳米材料修饰电极。本发明还公开了所述碳纳米材料修饰电极在体内和体外同时检测Cu⁺和pH中的应用。本发明还公开了所述碳纳米材料修饰电极在同时检测Cu⁺和pH中的应用，本发明的碳纳米材料修饰电极具有高选择性和高灵敏度的优点；用于测定体内的金属离子(Cu⁺)和pH，可实现同时、原位、实时的在线电化学检测。本发明的碳纳米材料修饰电极，对于进一步阐明Cu⁺及pH在生理及病理中的作用具有重要意义。

技术领域

本发明属于分析技术领域，涉及一种可在体内和/或体外同时检测亚铜离子和pH的新型碳纳米材料修饰电极。

背景技术

铜金属离子(Cu⁺和Cu²⁺)是人体健康不可缺少的微量元素，它们在控制生物代谢、生长以及免疫系统的发育过程中起着重要的作用。如果生物体内铜离子的含量过高，将对生物系统产生毒害作用，甚至导致神经方面的疾病，如：阿兹海默症、亨廷顿症等，而铜过量导致的氧化应激过程被认为是导致阿兹海默症的重要因素。生物体内铜离子有两种状态，氧化性的Cu²⁺和还原性的Cu⁺。大多数的体内抗氧化剂如抗坏血酸、谷胱甘肽能够还原Cu²⁺成Cu⁺。而微量的Cu⁺可以引发分子氧还原成超氧阴离子和过氧化氢。因此，异常的Cu⁺浓度可能意味着活性氧的过量产生。与此同时，过量的活性氧会导致pH降低，而pH的轻微浮动会导致生物化学，离子传导，以及神经电信号传递行为的异常。更重要的是脑环境的酸化会加剧氧化应激的发生。因此，发展同时检测Cu⁺和pH的新方法对于本质上理解Cu⁺和pH在脑疾病中的作用具有十分重要的意义。

传统的金属离子分析检测方法主要有原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、离子色谱法(IC)、荧光分析法等。但这些方法仪器昂贵、操作复杂，无法进行现场实时、快速检测。因此，探索一种简单快速、选择性高，并且能够实现生物体内Cu⁺的方法具有重要的研究意义和应用价值。电化学方法因其高灵敏度和高选择性，可实现原位、实时、快速检测的优点，备受关注。

与Cu²⁺不同的是，Cu⁺的电化学分析更具难度，一方面源于其本身性质不稳定，另一方面因为尚无有效的电化学探针对其进行选择型识别。除此之外，Cu⁺和pH的同时检测还要求两者的电化学行为不能互相干扰。现有技术中，迄今为止尚无有效的电化学方法，可实现同时且准确地对Cu⁺和pH进行检测。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明采用硫醚化合物作为有机配体的基本结构单元，合成一系列对于Cu⁺具有高选择性的识别配体，所述Cu⁺识别配体、参比分子、pH响应分子可有效结合在性能优异的碳纳米材料上，制备得到高选择性、高灵敏度的可用于同时检测Cu⁺和pH的比率型碳纳米材料修饰电极。本发明结合碳纤维微电极技术，可同时实现生物活体内Cu⁺和pH的电化学分析。

本发明提供了一种碳纳米材料修饰电极的制备方法，包括以下步骤：在溶剂中，在10-25℃条件下，将碳纳米材料、Cu⁺识别配体、参比分子、pH响应分子按一定比例混合，将Cu⁺识别配体、参比分子、pH响应分子修饰在碳纳米材料上，制备得到所述碳纳米材料修饰电极。

本发明中，所述碳纳米材料选自石墨烯、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或多种，所述碳纤维直径小于10μm。