[发明专利]电泳沉积碳纳米管修饰碳纤维电极及其在活体抗坏血酸的检测中的应用

说明书

本发明公开了一种用于碳纳米管在碳纤维电极上修饰的新方法。该方法包括下述步骤：采用电泳沉积的方法将单壁碳纳米管沉积在碳纤维电极上。所述电泳沉积是通过两电极体系实现的，具体方法如下：将碳纤维电极和Pt丝插入到单壁碳纳米管分散液中，安培法施加电压1.9‑2.5V进行电泳沉积，持续时间为10‑100s，即可得到均匀沉积的碳纳米管修饰的碳纤维电极。在进行活体分析前，将碳纳米管修饰的碳纤维电极进行高温和电化学简单处理，即可使电极对抗坏血酸具有很高的选择性和灵敏度，可用于活体脑内原位测定抗坏血酸的浓度变化。

技术领域

本发明涉及一种电泳沉积碳纳米管修饰碳纤维电极及其在活体抗坏血酸的检测中的应用。

背景技术

抗坏血酸，又名维他命C，是脑内重要的神经化学分子，在脑内主要作为抗氧化剂和神经调质发挥功能作用，因此抗坏血酸浓度的变化及精准测定对于一系列生理病理过程的研究具有重要意义。在抗坏血酸的各类检测方法中，电化学方法由于其时空分辨率高、灵敏度高、选择性好等优势备受关注。利用电化学方法进行活体原位检测时多选用7μm左右的碳纤维电极作为探针，在实时原位检测的同时对于生物体的损伤较小，且具有一定的生物相容性。然而，由于活体检测环境复杂，脑内存在很多小分子电化学活性干扰物质，例如多巴胺、五羟色胺等，使得抗坏血酸的脑内的原位选择性检测受到极大的挑战。抗坏血酸是一种内壳层分子，在电极上的氧化行为十分依赖电极表面性质，早期主要通过对裸碳纤维电极进行表面处理，如电化学方法活化，来实现对脑内抗坏血酸的选择性检测。但是该方法处理的碳纤维电极在活体检测过程中，对抗坏血酸的检测灵敏度明显下降，并不能完全满足脑内抗坏血酸高灵敏度高选择性检测的需求。

碳纳米管是一种新型的碳材料，其对于抗坏血酸电化学氧化具有优异的催化性能，能够大大降低抗坏血酸在电极上氧化的过电位，因此，碳纳米管修饰的电极对于抗坏血酸的检测具有较高的灵敏度和特异的选择性。目前，碳纳米管修饰碳纤维电极常采用手工滴涂的方法，即将碳纳米管分散液少量滴涂在玻璃玻片表面，然后再手工反复滚动碳纤维电极尖端使碳纳米管吸附在碳纤维表面，从而获得碳纳米管修饰的碳纤维电极。但碳纳米管很难吸附在碳纤维表面，并且该方法对于操作精度要求较高，需要长时间反复操作才能将碳纳米管成功修饰到电极表面，很难得到碳纳米管厚度控制均匀的电极，导致滴涂修饰的方法无法简便快速地获得对抗坏血酸检测具有高选择性和重现性的电极。同时，碳纤维在修饰过程中极易被折断，造成了修饰碳纳米管的电极成品率很低。因此，急需一种新的修饰方法来提高碳纳米管在碳纤维电极上修饰的成功率。

发明内容

针对现有技术存在的技术缺陷，本发明提供了一种用于碳纳米管在碳纤维电极上修饰的新方法。

所述用于碳纳米管在碳纤维电极上修饰的新方法，包括下述步骤：采用电泳沉积的方法将单壁碳纳米管沉积在碳纤维电极上。

为了提高碳纳米管在水相中的分散性，所述碳纳米管在使用前需进行酸处理。

所述酸处理的具体方法如下：将单壁碳纳米管置于HNO₃和H₂SO₄组成的混酸溶液中，并在20-50℃以400-600W的功率超声处理2-4h，然后用去离子水将酸处理后的碳纳米管洗涤至中性，烘干，并将其分散于去离子水中，得到单壁碳纳米管的水分散液，其中单壁碳纳米管的浓度为0.5-2mg/ml。

所述HNO₃的质量分数为65-70％；所述H₂SO₄的质量分数为95-98％。所述混酸溶液中HNO₃和H₂SO₄的体积比为1:3。

所述电泳沉积是通过两电极体系实现的。其中，电泳通过电化学工作站实现；在所述两电极体系中，阳极即工作电极，其电极端接碳纤维电极；将参比电极和对电极短接形成阴极，其电极端接Pt丝。所述碳纤维电极与Pt丝之间的距离保持为1-3mm。