电致化学发光法测定血清中多巴胺含量_曾卫佳.pdf

化学工程与装备 2022 年 第 12 期 226 Chemical Engineering&Equipment 2022 年 12 月 电致化学发光法测定血清中多巴胺含量电致化学发光法测定血清中多巴胺含量1111 曾卫佳，曹睿涵，周俞晴，王玉婷，张秩伟（赣南医学院药学院，江西 赣州 341000）摘摘 要要：苝四甲酸（PTCA）纳米棒在过硫酸根（S2O82-）作为共反应试剂的条件下具有高的电致化学发光（ECL）信号，且多巴胺（DA）可以显著猝灭该体系 ECL 信号。采用 PTCA 修饰电极，构建用于灵敏检测 DA 的 ECL传感器。随着DA浓度的增加，PTCA/S2O82-体系的ECL信号逐渐降低，并且在DA浓度为 1 nmol/L 500 mol/L范围内，传感器 ECL 信号和其浓度对数值呈现良好的线性关系，线性方程为I=-2155.18 lgcDA+6819.86，线性相关系数为 R=0.9991，检出限为 0.3 nmol/L。血清样品中 DA 的加标回收率为 97.5%105.8%。本工作为血清中 DA 快速、灵敏测定提供了新的思路。关键词：关键词：多巴胺；电致化学发光；苝四甲酸；血清 基金项目：基金项目：赣南医学院科研课题项目（YB201905）引引 言言 多巴胺（DA）是一种儿茶酚胺类神经递质，其参与调控中枢神经系统的多种生理功能。据相关研究报道，体内 DA水平异常通常和帕金森病、精神分裂症、垂体肿瘤和注意力缺陷多动综合征等疾病的发生有关。此外，在临床上，DA含量水平也常作为嗜铬细胞瘤、高儿茶酚胺血症、帕金森病、抑郁症、药物成瘾等疾病诊断的依据。因此，实现对 DA 的快速灵敏测定具有十分重要的意义。目前常见的测定 DA 的方法主要有高效液相色谱法、电化学方法等3，其中，电致化学发光（ECL）技术由于其具有较强的可控性、成本低、灵敏度高、检测快速等优点引起了广泛的关注。因此在本工作中，基于 DA 能够有效猝灭 PTCA/S2O82-体系的 ECL 信号，构建了可灵敏测定 DA 的 ECL 生物传感器，实现对 DA 的灵敏测定，以期建立测定 DA 的新方法。1 1 实验部分实验部分 1.1 实验仪器及试剂 MPI-EII 型电致化学发光分析系统（西安瑞迈分析仪器公司），S-4800 扫描电子显微镜(SEM，日本日立公司)，苝四甲酸二酐（PTCDA），多巴胺（DA），抗坏血酸（AA），L-半胱氨酸（L-Cys），L-组氨酸（L-His），盐酸（HCl），氢氧化钠（NaOH），过硫酸钾（K2S2O8）等购于国药集团化学试剂有限公司，所有试剂均为分析纯，实验用水均为超纯水。1.2 苝四甲酸（PTCA）纳米棒制备 称取 5 mg PTCDA，并将其加入 5mL 新配制的 NaOH 溶液中，混合之后加热直到 PTCDA 完全溶解，溶液颜色变为黄绿色。随后，在上述混合液中逐滴地加入 1mol/L 的 HCl 溶液，直到混合液颜色变为红色。之后，再离心收集红色沉淀，分别用乙醇和超纯水交替洗涤 3 次。然后收集红色沉淀并置于真空干燥箱中干燥获得 PTCA 纳米棒，再称取 1mg PTCA 纳米棒分散于 1 mL 超纯水中备用。1.3 苝四甲酸修饰电极制备 首先，依次用 0.3m 和 0.05m 的 Al2O3粉末将玻碳电极（GCE）打磨干净，再用超纯水清洗干净，置于自然条件下晾干。之后，在其表面滴加 5 L PTCA 纳米棒分散溶液，自然条件下晾干成膜，制得 PTCA 修饰电极。1.4 检测方法 本实验采用三电极体系进行检测，其中 PTCA 修饰电极作为工作电极，Ag/AgCl 作为参比电极，Pt 电极作为对电极。用 MPI-EII 型电致化学发光分析系统检测传感器的 ECL 信号，详细地，含有 S2O82-(100 mmol/L)的 PBS(pH=7.4)作为检测底液，分别加入不同浓度 DA，并将 PTCA 修饰电极置于其中检测 ECL 信号。工作电位为-20V，扫速为 0.6V/s，光电倍增高压管为 800V。2 2 结果与讨论结果与讨论 2.1 PTCA 纳米材料的形貌表征 用 SEM 表征了 PTCA 纳米材料的微观形貌，结果如图 1所示，可以看出 PTCA 纳米材料呈现出短棒状的结构，其长度约为 200 nm 左右。所制备的 PTCA 纳米材料的微观形貌和大小与参考文献相符合6，表明 PTCA 纳米棒被成功合成。图图 1 1 PTCAPTCA 纳米材料的纳米材料的 SEMSEM 图图 2.2 PTCA 纳米棒的 ECL 行为 DOI:10.19566/35-1285/tq.2022.12.110 曾卫佳：电致化学发光法测定血清中多巴胺含量 227 在不同条件下探究了 PTCA 纳米棒在不同溶液中的 ECL行为。当 PTCA 修饰电极在 PBS 中检测时，可以看到有微弱的 ECL 响应，响应信号为 400 a.u.，这是由 PTCA 的激发态回到基态时产生的信号。当 PTCA 修饰电极在含有 S2O82-(100 mmol/L)的 PBS 溶液中检测时，ECL 信号明显增强且信号值为 13100 a.u.，表明 S2O82-作为 PTCA 的共反应试剂，可显著增强其 ECL 信号。2.3 实验条件优化 2.3.1 检测底液浓度优化 分别在含有不同浓度 S2O82-(20、40、60、80、100、120 mmol/L)的 PBS 溶液中检测了 PTCA 修饰电极的信号，当 S2O82-浓度增高时，PTCA 修饰电极的 ECL 信号也逐渐增加，并且在 S2O82-浓度为 100 mmol/L 时到达最大，之后趋于平缓。因此，后续的实验均选择 100 mmol/L 作为最佳测试浓度。2.3.2 底液 pH 优化 分别在 pH=6.0、7.4、9.0 的检测底液中测定 PTCA 修饰电极的 ECL 信号。结果表明，pH 对 PTCA 修饰电极的 ECL 信号有一定的影响。当检测底液的 pH 值为 7.4 时，PTCA 修饰电极的 ECL 信号最高，且峰形最好，因此，选择 pH 值为 7.4的含 S2O82-的 PBS 缓冲液作为检测底液。3 3 血清中血清中 DADA 的测定的测定 3.1 线性方程及检出限 基于 DA 可以高效猝灭 PTCA/S2O82-二元 ECL 体系的 ECL信号，用所制备的传感器（PTCA 修饰电极）对 DA 进行定量分析。以 pH=7.4 的含有 100 mmol/LS2O82-的 PBS 缓冲液作为检测底液，其他条件为最佳条件下，在检测液中分别加入不同浓度的 DA，并将 PTCA 修饰电极置于其中，并分别记录其ECL 信号。结果如图 2A 所示，在 DA 浓度为 1 nmol/L 至 500 mol/L 范围内，随着 DA 浓度逐渐增大，PTCA 修饰电极的ECL 信号逐渐降低（曲线 a 到 i）。另外，从图 2B 中可以看出，DA 浓度的对数值和 PTCA 修饰电极的 ECL 信号呈现出较好的线性关系，且线性回归方程为：I=-2155.18 lgcDA+6819.86，相关系数（R）为 0.9991，检测限为 0.3 nmol/L。图图 2 2 传感器对不同浓度传感器对不同浓度 DADA 的的 ECLECL 响应曲线（响应曲线（A A）及校准曲线（）及校准曲线（B B）3.2 稳定性和重现性 在最佳实验条件下，将 PTCA 修饰电极置于含有 DA 浓度为 500 nmol/L 的检测底液中，连续扫描 10 圈，所测得的ECL 信号基本一致，且 10 圈的 ECL 信号的相对标准偏差为0.7%，表明该传感器具有较好的稳定性。另外，对传感器的重现性也进行了考察，在相同条件下，用 PTCA 修饰电极对含有浓度为 1 mol/L DA 检测底液平行测定了 3 次，所测得的 ECL 信号基本一致，表明该传感器具有较好的重现性。3.3 干扰实验 为了探究所制备传感器的选择性，本实验选择了几种和DA 同时存在且氧化电位接近的生物小分子作为干扰物质，包括抗坏血酸（10 mol/L）、L-半胱氨酸（10 mol/L）、L-组氨酸（10 mol/L）。当将 PTCA 修饰电极分别置于含上述干扰物质的检测底液中测定时，干扰物质所引起的信号降低值远远小于含有100 nmol/L DA所引起的ECL信号降低值，并且干扰物质的 ECL 信号和空白信号基本一致，这些结果都表明所制备的传感器具有较高的选择性，能够实现对 DA 的特异性测定。3.4 血清样品中 DA 的测定 为了评估所制备传感器的实际应用潜力，在最佳条件下，进行了加标回收实验。首先，将人血清样品稀释 50 倍，然后利用稀释后的人血清样品将高浓度的 DA 标准溶液配制成不同浓度的样品，并用所制备传感器分别测定其 ECL 信号，实验结果如表 1 所示，从表中可以看出，该电极的测定回收率在 97.5%105.8%，表明该传感器可较好地应用于人血清中 DA 的测定。表表 1 1 稀释的血清样品中稀释的血清样品中 DADA 的回收率的回收率 样品 标准加入量（mol/L）测定量（mol/L）回收率（%）1 20 19.50.3 97.5 2 40 42.20.2 105.5 3 60 61.70.9 102.8 4 80 84.61.3 105.8 （下转第（下转第 253253 页）页）王春兰：定量风险分析在危险化学品重大危险源企业的应用 253（2）个人风险曲线 根据计算需求，可计算出不同风险标准的曲线图，如针对危险化学品新建、改建、扩建生产装置和储存设施，可绘制出310-7次/年、310-6次/年、110-5次/年的个人风险等值线分布图。（3）社会风险曲线图 根据风险计算结果可绘制出社会风险曲线。见图3。图图 3 3 社会风险曲线图社会风险曲线图 3.3 对策措施 根据事故后果和风险计算的结果，可采取一定的对策措施降低事故风险：（1）事故影响范围较大，企业编制事故应急预案可结合事故影响制定人员疏散范围。（2）多米诺效应是造成重大事故升级、损失增加的一个重要原因，烯烃罐组丁二烯储罐和丙烯的多米诺影响半径分别为504m、469m，若影响范围有易燃易爆场所，建议结合场地调整优化总平面布置。（3）烯烃罐组丁二烯和丙烯储罐的云爆影响范围分别为472m、390m，在此范围内，避免布置人员集中场所（如中心控制室、中心化验室等）。（4）社会风险曲线有一小部分落在尽可能降低区，建议通过保护层分析，采用基本过程控制系统、警报、安全仪表系统、物理防护等技术手段，提高安全防控水平；并通过开展反应安全风险评估，优化工艺设计，改进安全设施设计，完善风险控制措施。4 4 结结 论论 利用定量风险评估软件对重大危险源进行定量风险分析不仅能快速有效地计算火灾、爆炸和中毒事故中伤害范围，还能计算装置、设施的事故风险曲线，从而根据模拟计算结果，调整优化总平面布置优化工艺设计、改进安全设施等。参考文献参考文献 1 郭保健.定量风险分析(QRA)技术在环氧乙烷储罐安全评价中的应用J.无机盐工业,2016.2 AQ 3046-2013 化工企业定量风险评价导则S.3 GB 36894-2018 危险化学品生产装置和储存设施风险基准S.4 GB/T37243-2019 危险化学品生产装置和储存设施外部安全防护距离确定方法S.（上接第（上接第 227227 页）页）_ 4 4 结结 论论 在本工作中，制备了 PTCA 纳米棒修饰电极，基于 DA可以高效猝灭 PTCA/S2O82-体系的 ECL 信号，构建了可灵敏、快速测定 DA 的传感器，并将所制备的传感器用于血清中 DA 的测定，实验结果表明所制备的传感器具有灵敏度高、稳定性好、成本低、制备简单等优点，为血清中 DA 的测定提供了新思路，具有较大的市场应用潜力。参考文献参考文献 1 刘晨喆.多巴胺能系统与炎症性肠病J.生理科学进展,2021,52(2):146-150.2 何亮娜,马俊美,范力欣,等.固相萃取结合超高效液相色谱-质谱法测定畜禽