[发明专利]一种半胱氨酸电化学传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种半胱氨酸电化学传感器及其制备方法和应用，该半胱氨酸电化学传感器包括工作电极、参比电极、对电极和电解质溶液，工作电极包括基体电极和均匀负载于基体电极上的表面修饰层；表面修饰层中包含磷化镍材料，磷化镍材料选自NiP、Ni₂P、Ni₃P、Ni₅P₂、Ni₅P₄、Ni₈P₃、Ni₁₂P₅中的一种或多种。本发明公开的半胱氨酸电化学传感器对半胱氨酸具有良好的选择性，能避免谷胱甘肽的干扰，具有快速、准确、高灵敏、稳定性佳等优点。

技术领域

本发明涉及电化学传感器的技术领域，尤其涉及一种半胱氨酸电化学传感器及其制备方法和应用。

背景技术

半胱氨酸(L-Cysteine,L-Cys)是生物体中非常重要的含巯基氨基酸，在蛋白质的合成、抗氧化、代谢、解毒等生理过程中发挥着重要作用。医学研究表明，半胱氨酸含量水平的异常与许多疾病有着重要的关联，如生长迟缓、神经毒性、肝损伤、皮肤损伤、阿尔茨海默病、心血管疾病和癌症等，可以作为这些疾病诊断的依据。另外，半胱氨酸作为食品添加剂在食品加工业被广泛使用。因此，实时、准确、快速、高选择性地检测半胱氨酸的含量，对于众多疾病的诊断、治疗、监测以及食品质量控制具有十分重要的意义。

目前，半胱氨酸的测定方法主要有高效液相色谱法、质谱法、毛细管电泳法、荧光探针法和比色法等。虽然现有方法可以实现对巯基氨基酸的检测，但是高效液相色谱法和质谱法普遍存在着需要价格昂贵的检测设备、操作步骤复杂、耗费时间长，成本高且需要专业人员操作等缺点；光谱法又存在灵敏度低、荧光探针的稳定性不好等问题，极大地限制了它们的实际应用。电化学生物传感器具有灵敏度高、检测速率快、操作简单、成本低廉、设备简单便携等突出优点，在床边诊断中扮演很重要的角色。但是，半胱氨酸在裸电极上的电化学信号较弱且过电位高，过高的氧化电位易造成其它共存生物分子对半胱氨酸检测的干扰。此外，大部分的电化学传感器可以区分巯基氨基酸与其他天然氨基酸，但是在实际样本中，通常半胱氨酸和含巯基的生物分子如谷胱甘肽共存，且体液中谷胱甘肽的含量(1～10mM)远远高于半胱氨酸的含量(30～200μM)，对半胱氨酸的检测产生很大的干扰。

目前，现有技术中的半胱氨酸电化学检测方法多是借助各种功能纳米材料修饰电极通过电子媒介体或电催化氧化降低检测过电位，提高检测灵敏度。如申请公布号为CN108490063 A的中国专利文献中公开了一种生物硫醇电化学传感器及其制备方法，采用芳基硫醇保护的金纳米簇修饰电极制备的电化学传感器在含有铁氰化钾电化学探针的电解液中，利用生物硫醇与电极表面修饰的金纳米簇的保护剂芳基硫醇之间的配位交换，引起电极表面的界面阻抗减小，借助电化学探针的氧化还原电流的增加，实现生物硫醇的定量检测，但是该传感器对半胱氨酸和谷胱甘肽等生物硫醇均有响应，存在检测半胱氨酸的选择性差的缺点。

又如申请公布号为CN 103149257 A的中国专利文献中公开了一种基于纳米金/石墨烯纳米复合物的快速检测半胱氨酸的方法，利用半胱氨酸和金纳米颗粒和多巴胺之间的相互作用引起修饰电极的电化学信号发生改变进行定量检测半胱氨酸，但是该传感器检测半胱氨酸时需要与半胱氨酸样品溶液作用半个小时，不能很好地实现快速检测。因此，开发能够快速、灵敏、选择性检测半胱氨酸的电化学生物传感器在生物医学、药品质量控制和食品工业等领域具有重要意义。