聚1H-咪唑-4-甲酸-納米氧化鋅復(fù)合膜修飾電極的制備及其對(duì)抗壞血酸、多巴胺和尿酸的同時(shí)測(cè)定

趙丹 張雷

摘 要： 采用電化學(xué)法在滴涂納米氧化鋅（ZnO）的玻碳電極（GCE）上聚合修飾1H-咪唑-4-甲酸（HIMC），制得聚1H-咪唑-4-甲酸-納米ZnO（PHIMC-ZnO）復(fù)合膜修飾的GCE（PHIMC-ZnO/GCE），并用掃描電子顯微鏡（SEM）及電化學(xué)方法對(duì)修飾電極的形貌和電化學(xué)特性進(jìn)行了表征.利用循環(huán)伏安法（CV）和差分脈沖伏安法（DPV）研究了抗壞血酸（AA）、多巴胺（DA）和尿酸（UA）在該修飾電極上的電化學(xué)行為.結(jié)果表明：在pH值為7.0的磷酸鹽緩沖溶液（PBS）中，PHIMC-ZnO/GCE對(duì)AA，DA和UA均具有良好的電催化作用.在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，AA，DA和UA的物質(zhì)的量濃度線性范圍分別為80～1 400，0.15～45.00和2～120 μmol·L^-1，相關(guān)系數(shù)分別為0.998 0，0.993 7和0.998 3，檢出限（S/N=3）分別為0.50，0.03和0.09 μmol·L^-1.AA，DA和UA在不同掃速下的電化學(xué)行為表明：AA，DA和UA在PHIMC-ZnO/GCE上的電極過(guò)程受吸附過(guò)程控制，將PHIMC-ZnO/GCE應(yīng)用于尿樣和血清中AA，DA和UA的同時(shí)測(cè)定，結(jié)果令人滿意.

關(guān)鍵詞： 1H-咪唑-4-甲酸（HIMC）; 納米氧化鋅（ZnO）; 抗壞血酸（AA）; 多巴胺（DA）; 尿酸（UA）

中圖分類號(hào)： O 657.1? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)： 1000-5137（2020）02-0191-12

Fabrication of poly（1H-imidazole-4-carboxylic acid）-zinc oxide nanoparticle modified glassy carbon electrode and its application for simultaneous determination of ascorbic acid，dopamine and uric acid

ZHAO Dan， ZHANG Lei^*

（College of Chemistry and Materials Science，Shanghai Normal University，Shanghai 200234，China）

Abstract： A poly 1H-imidazole-4-carboxylic acid （PHIMC） modified glassy carbon electrode （GCE） pre-coated with zinc oxide（ZnO） nanoparticle （PHIMC-ZnO/GCE） had been fabricated and used for simultaneous detection of ascorbic acid （AA），dopamine （DA） and uric acid （UA）.The surface morphology and electrochemical activity of the modified electrode were investigated by scanning electron microscopy （SEM） and electrochemical methods.The electrochemical behaviors of AA，DA and UA on the modified electrode were investigated by cyclic voltammetry （CV） and differential pulse voltammetry （DPV）.The results show that modified electrode exhibits strong electro-catalytic activities toward oxidations of AA，DA and UA in a PBS buffer solution （pH=7.0）.Under the optimum conditions，the linear concentration dependences of DPV current responses were observed for AA，DA and UA in the molar concentration ranges of 80-1 400，0.15-45.00 and 2-120 μmol·L^-1.The detection limits （S/N=3） of AA，DA and UA are 0.50，0.03 and 0.09 μmol·L^-1，respectively.And also，the different electrochemical behaviors of AA，DA and UA at PHIMC-ZnO/GCE under various scan rates indicate that the electrode reaction of AA，DA and UA is an adsorption-controlled process.The PHIMC-ZnO/GCE has been applied for the simultaneous determination of AA，DA and UA in human urine and serum samples with satisfactory results.

Key words： 1H-imidazole-4-carboxylic acid（HIMC）; zinc oxide（ZnO） nanoparticle; ascorbic acid（AA）; dopamine（DA）; uric acid（UA）

0 引 言

抗壞血酸（AA）又叫維生素C，是維持人體健康必需的一種水溶性維生素.在體內(nèi)生物合成及物質(zhì)代謝中發(fā)揮重要作用^[1-2]，人體中AA含量不足會(huì)引發(fā)壞血病、牙齦出血和牙齒脫落等疾病^[3-4]，因此對(duì)AA的定量分析在食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域相當(dāng)重要.多巴胺（DA）是哺乳類動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中重要的神經(jīng)遞質(zhì)^[5]，人體內(nèi)DA含量失調(diào)會(huì)引發(fā)心臟病、帕金森病等疾病^[6-7].此外，DA類物質(zhì)還具有興奮心臟、增加腎血流量的作用，可用于治療心肌梗死、腎功能衰竭等引起的休克綜合征^[8].因此，DA濃度的準(zhǔn)確測(cè)定對(duì)于神經(jīng)生理學(xué)研究、疾病診斷及相關(guān)藥物的質(zhì)量控制也尤為重要.尿酸（UA）是人體中嘌呤的最終代謝產(chǎn)物^[9]，是尿液和血液中的一種重要物質(zhì).人體內(nèi)UA含量異常時(shí)會(huì)導(dǎo)致糖尿病、痛風(fēng)、白血病和高血壓等疾病^[10].因此，對(duì)人體中AA，DA和UA含量的測(cè)定具有醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)意義.

目前，對(duì)于AA，DA和UA等生物分子的檢測(cè)主要采用化學(xué)發(fā)光法^[11]、高效液相色譜法^[12]、毛細(xì)管電泳法^[13]及電化學(xué)方法^[14-15]等.在這些方法中，電化學(xué)方法因操作簡(jiǎn)單、成本低廉、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注.然而，由于AA，DA和UA共存于生物體液中，且三者在裸電極上具有較高的相互接近的氧化過(guò)電位，因此很難對(duì)三者進(jìn)行同時(shí)測(cè)定.基于此，本文作者首先采用滴涂法將納米氧化鋅（ZnO）修飾在玻碳電極（GCE）上制備納米ZnO修飾的GCE （ZnO/GCE），然后在ZnO/GCE上電聚合1H-咪唑-4-甲酸（HIMC）制得聚1H-咪唑-4-甲酸-納米ZnO（PHIMC-ZnO）復(fù)合膜修飾的GCE（PHIMC-ZnO/GCE）.該復(fù)合膜能有效結(jié)合HIMC的電化學(xué)活性和納米ZnO良好的生物相容性及高的電子傳遞特性，使其呈現(xiàn)出獨(dú)特的性質(zhì)^[16]，將該P(yáng)HIMC-ZnO/GCE應(yīng)用于尿樣和血清中AA，DA和UA的同時(shí)檢測(cè)，結(jié)果令人滿意.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1. 1 儀器與試劑

PGSTAT128N型AUTOLAB電化學(xué)工作站，瑞士萬(wàn)通;雷磁pHS-25型精密pH計(jì)，上海精密科學(xué)儀器有限公司;SJ-1200型超聲波清洗器，上海潔凈超聲波設(shè)備廠;三電極體系：表面修飾玻碳電極為工作電極，飽和甘汞電極（SCE）為參比電極，盤狀鉑絲電極為輔助電極;S-4800場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM），日本日立;差分脈沖伏安法（DPV）實(shí)驗(yàn)的測(cè)試電位范圍為-0.2～0.8 V，掃速為0.05 V·s^-1，脈沖幅度為0.025 V·s^-1，頻率為0.5 s，脈沖寬度為0.06 s，所有電化學(xué)測(cè)試均在室溫（20±3） ℃下完成，溶液和電極保持靜止;電化學(xué)阻抗（EIS）測(cè)量均在含1 mmol·L^-1K₃Fe（CN）₆，1 mmol·L^-1K₄Fe（CN）₆及0.1 mol·L^-1KNO₃的混合液中進(jìn)行，開(kāi)路電位為0.19 V，頻率范圍為0.01～100 kHz.

HIMC，Aladdin;ZnO，上海笛柏化學(xué)品技術(shù)有限公司;AA，上海曹楊二中化工廠;DA，Sigma;UA，Sigma;磷酸鹽緩沖溶液（PBS），pH值為4.0～9.0，由0.1 mol·L^-1的NaH₂PO₄和Na₂HPO₄溶液配制;其他試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水.

1.2 修飾電極的制備

PHIMC-ZnO/GCE的制備：稱取8 mg納米ZnO分散在10 mL超純水中并超聲5 min，配制ZnO分散液.在進(jìn)行表面修飾之前，將GCE依次用0.3 μm和0.05 μm的氧化鋁（Al₂O₃）粉拋光至鏡面，用蒸餾水沖洗后，依次在無(wú)水乙醇和蒸餾水中各超聲清洗2 min，高純氮?dú)猓∟₂）吹干，室溫保存.取6 μL ZnO分散液滴于GCE表面，室溫下晾干，然后在含有0.01 mol·L^-1HIMC的0.1 mol·L^-1H₂SO₄溶液中，對(duì)制得PHIMC-ZnO/GCE用循環(huán)伏安法（CV）在-0.6～+1.8 V電位范圍內(nèi)以0.05 V·s^-1的掃速循環(huán)掃描15圈.修飾電極置于0.1 mol·L^-1pH值為7.0 的PBS溶液中室溫保存、備用.

聚1H-咪唑-4-甲酸修飾的GCE（PHIMC/GCE）的制備：將GCE置于含有0.01 mol·L^-1HIMC的0.1 mol·L^-1H₂SO₄溶液中，用循環(huán)伏安法在-0.6～+1.8 V電位范圍內(nèi)以0.05 V·s^-1的掃速循環(huán)掃描15圈制得PHIMC/GCE.

ZnO/GCE的制備：將6 μL ZnO分散液滴涂到GCE表面，室溫下晾干即可制得ZnO/GCE.

2 結(jié)果與討論

2.1 修飾電極的制備與表征

2.1.1 HIMC在ZnO/GCE上的電化學(xué)聚合

圖1為ZnO/GCE在含有0.01 mol·L^-1HIMC的0.1 mol·L^-1 H₂SO₄溶液中電聚合15圈后的CV圖.由圖1中內(nèi)插圖（b）可以看出，在掃描的第一圈，出現(xiàn)了1個(gè)峰電位位于1.09 V的氧化峰和2個(gè)分別位于-0.37 V和0.61 V微弱的還原峰.其中，峰電位位于1.09 V的氧化峰歸因于HIMC失去1個(gè)e^-發(fā)生氧化反應(yīng)生成1H-咪唑-4-甲酸自由基（HIMC⁺）;位于-0.37 V和0.61 V的還原峰為HIMC⁺與其單體或HIMC⁺之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的1H-咪唑-4-甲酸二聚體或低聚物的還原所致.

隨著掃描的持續(xù)進(jìn)行，位于1.09 V的氧化峰逐漸減弱消失，而在1.55 V處出現(xiàn)了一個(gè)新的微弱的氧化峰.這是由于在第1圈中生成的HIMC⁺與其單體或HIMC⁺之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的HIMC的二聚體或低聚物的再氧化所致.隨著反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，溶液中HIMC的濃度逐漸減小，電極表面發(fā)生電氧化的HIMC的分子數(shù)也不斷減少，從而導(dǎo)致位于1.09 V處的氧化峰逐漸減弱，直至消失;隨著掃描圈數(shù)的增加，位于1.55 V處的氧化峰和位于-0.37 V和0.61 V的還原峰的峰電流逐漸增大，直至基本穩(wěn)定.這些電化學(xué)行為表明PHIMC在ZnO/GCE上的形成，且在15圈后基本穩(wěn)定.

2.1.2 修飾電極的表面形貌

圖2（a），2（b）和2（c）分別為PHIMC/GCE，ZnO/GCE和PHIMC-ZnO/GCE的SEM圖.由圖2可知，PHIMC/GCE，ZnO/GCE和PHIMC-ZnO/GCE表面分別呈現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)形貌.其中，圖2（a）中PHIMC膜呈現(xiàn)出“方糖”狀的塊狀結(jié)構(gòu)，顆粒的直徑約為10～40 μm;圖2（b）中的ZnO/GCE表面呈現(xiàn)出“棒—塊”狀交替的非均勻結(jié)構(gòu)，直徑約為30～100 nm，長(zhǎng)度約為1～5 μm;圖2（c）顯示，當(dāng)在ZnO/GCE上進(jìn)一步修飾PHIMC后，在電極表面形成了一層緊致復(fù)合膜，這種復(fù)合膜結(jié)構(gòu)為生物分子的負(fù)載及其電催化氧化提供了良好的活性平臺(tái).

2.1.3 EIS表征

EIS是用于測(cè)試電極界面動(dòng)力學(xué)屏障的工具，常用來(lái)研究在改性過(guò)程中電極表面的阻抗變化.EIS譜包括一個(gè)位于高頻區(qū)的半圓部分和一個(gè)位于低頻區(qū)的直線部分，高頻區(qū)的半圓部分對(duì)應(yīng)電子傳遞受限過(guò)程，低頻區(qū)的直線部分對(duì)應(yīng)電子傳遞擴(kuò)散過(guò)程.為了進(jìn)一步考察各聚合物膜在電極表面的導(dǎo)電性，分別對(duì)GCE（曲線a），PHIMC/GCE（曲線b），PHIMC-ZnO/GCE（曲線c）和ZnO/GCE（內(nèi)插圖）在等物質(zhì)的量濃度的Fe（CN）₆^3-/4-溶液中的EIS譜進(jìn)行了研究，如圖3所示.

由圖3可知，GCE的電荷交換電阻（R_ct）約為1 470 Ω（曲線a）;當(dāng)在GCE表面修飾PHIMC膜時(shí)，其R_ct值增加到約4 340 Ω（曲線b），表明PHIMC膜對(duì)電子傳遞有阻礙作用;當(dāng)在GCE表面修飾ZnO膜時(shí)，其R_ct值降低到約1 149 Ω（內(nèi)插圖曲線d），表明納米ZnO具有較高的電子傳遞特性，促進(jìn)了電極的電子傳遞速率;當(dāng)在GCE表面修飾PHIMC-ZnO復(fù)合膜后，它的R_ct值顯著降低到約1 270 Ω（曲線c），表明復(fù)合膜能有效地促進(jìn)了電極表面電子的傳遞，同時(shí)也表明了PHIMC-ZnO復(fù)合膜已修飾到電極表面.

2.2 AA，DA和UA在修飾電極上的電化學(xué)氧化

為了研究AA，DA和UA在修飾電極上的電化學(xué)行為，圖4（a），4（b）和4（c）分別展示了1 000 μmol·L^-1AA，130 μmol·L^-1DA和180 μmol·L^-1 UA在GCE（曲線1）、PHIMC/GCE（曲線2）、ZnO/GCE（曲線3）和PHIMC-ZnO/GCE（曲線4）上的伏安響應(yīng).

從圖4（a）可以看出，在GCE（曲線1）上，AA呈現(xiàn)出一個(gè)位于0.12 V處寬的弱氧化峰;在PHIMC/GCE（曲線2）上，AA的氧化峰電位為0.09 V.與裸GCE相比，AA在PHIMC/GCE上不僅具有較低的氧化過(guò)電位，且其氧化峰電流是裸GCE上峰電流的2.6倍;在ZnO/GCE（曲線3）上，AA具有比其在PHIMC/GCE上更低的氧化峰電位（0.07 V）;在PHIMC-ZnO/GCE（曲線4）上，AA的氧化峰電位為0.08 V.與裸GCE相比，AA在PHIMC-ZnO/GCE上不僅具有較低的氧化過(guò)電位，而且其氧化峰電流也大大增加，為其在裸GCE上峰電流值的3.5倍.由此可知，與裸GCE相比，AA在PHIMC/GCE，ZnO/GCE和PHIMC-ZnO/GCE上都有較低的氧化過(guò)電位和較強(qiáng)的峰電流響應(yīng)，表明此3種修飾電極對(duì)AA的電化學(xué)氧化都具有催化作用，而其中催化作用最為顯著的為復(fù)合膜修飾的PHIMC-ZnO/GCE電極.

從圖4（b）可以看出，在GCE（曲線1）上，DA在0.22 V處呈現(xiàn)出一個(gè)很寬的弱氧化峰，而在PHIMC/GCE（曲線2），ZnO/GCE（曲線3）和PHIMC-ZnO/GCE（曲線4）上，DA的氧化過(guò)電位均負(fù)移，分別為0.17，0.15及0.16 V，且峰電流均增大，分別為DA在GCE上峰電流的2.0，2.5及3.0倍.其中表現(xiàn)最為突出的為PHIMC-ZnO/GCE.在該復(fù)合膜修飾的GCE上，DA的氧化峰負(fù)移到0.16 V處，較裸GCE減小0.06 V，且峰電流為其在裸GCE上的3.0倍，這說(shuō)明PHIMC-ZnO/GCE對(duì)DA有較好的催化氧化作用.

從圖4（c）可以看出，在GCE（曲線1）上，UA在0.34 V處呈現(xiàn)出一個(gè)很寬的弱氧化峰，而在PHIMC/GCE（曲線2），ZnO/GCE（曲線3）和PHIMC-ZnO/GCE（曲線4）上，UA的氧化過(guò)電位均負(fù)移，分別為0.28，0.32及0.27 V，且峰電流均增大，分別為UA在GCE上峰電流的5.9，3.1及8.5倍.由此可見(jiàn)，這3種修飾電極對(duì)UA的電化學(xué)氧化都具有催化作用，其中PHIMC-ZnO/GCE對(duì)UA的催化氧化作用最為突出.

2.3 PHIMC-ZnO/GCE對(duì)混合液中AA，DA和UA的電化學(xué)區(qū)分

為了考察PHIMC-ZnO/GCE的實(shí)用性，分別采用CV法和DPV法研究了AA，DA 和UA的混合液在GCE（曲線1），PHIMC/GCE（曲線2），ZnO/GCE（曲線3）和PHIMC-ZnO/GCE（曲線4）上的電化學(xué)行為，如圖5所示.?

圖5（a）為800 μmol·L^-1AA，50 μmol·L^-1DA和50 μmol·L^-1UA的混合溶液在裸GCE（曲線1），PHIMC/GCE（曲線2），ZnO/GCE（曲線3）和PHIMC-ZnO/GCE（曲線4）上的CV圖.由圖5（a）中曲線1和3可知，AA，DA和UA在GCE上的氧化峰幾乎重疊在一起，不能將三者區(qū)分開(kāi)來(lái).在ZnO/GCE上，AA和DA的氧化峰重疊在一起，UA的氧化峰呈現(xiàn)扁平狀.而從曲線2和4可以看出，在PHIMC/GCE和PHIMC-ZnO/GCE上，其重疊的氧化峰均被分成3個(gè)獨(dú)立的氧化峰.此外，與在PHIMC/GCE上的氧化峰相比，AA，DA 和UA在PHIMC-ZnO/GCE上具有更強(qiáng)的峰電流響應(yīng).值得注意的是，PHIMC膜對(duì)AA和DA的重疊氧化峰有較好的區(qū)分作用，而ZnO膜對(duì)AA，DA和UA有較好的催化氧化作用，兩者的協(xié)同作用使得PHIMC-ZnO/GCE不僅能很好地將AA，DA和UA的氧化峰區(qū)分開(kāi)來(lái)，而且能使其氧化電流大大增加.在PHIMC-ZnO/GCE（曲線5）上，AA，DA和UA的氧化峰電位分別為0.02，0.13和0.27 V，氧化電流值為21.2，19.0和17.3 ?A.以上結(jié)果表明，該修飾電極可用于混合液中AA，DA 和UA的選擇性測(cè)定和同時(shí)測(cè)定.

圖5（b）為800 μmol·L^-1 AA，50 μmol·L^-1DA和50 μmol·L^-1UA的混合溶液在裸GCE（曲線1），PHIMC/GCE（曲線2），ZnO/GCE（曲線3）和PHIMC-ZnO/GCE（曲線4）上的DPV圖.由圖5（b）可以看出，AA和DA在GCE（曲線1）上的氧化峰幾乎重疊，UA的氧化峰呈扁平狀.在PHIMC/GCE（曲線2）上，三者氧化峰的電位分別為0.02，0.19和0.33 V.在ZnO/GCE（曲線3）上，AA和DA呈現(xiàn)出一個(gè)重疊的寬氧化峰.在PHIMC-ZnO/GCE（曲線4）上，AA，DA和UA分別在0.01，0.15和0.29 V呈現(xiàn)出3個(gè)獨(dú)立的強(qiáng)氧化峰，AA-DA和DA-UA的峰電位差（ΔE_pa）為0.14 V，峰電流分別為24.9，26.9及19.7 ?A.AA，DA和UA氧化峰之間寬的峰電位差和靈敏的電流響應(yīng)表明該電極可用于混合液中三者的選擇性和同時(shí)測(cè)定.

2.4 介質(zhì)酸度的選擇

介質(zhì)酸度對(duì)AA，DA和UA的電化學(xué)行為有較大的影響，為此考察了不同酸度介質(zhì)下AA，DA和UA的電化學(xué)行為.圖6為PHIMC-ZnO/GCE在不同酸度（pH值分別為4.0，5.0，6.0，7.0，8.0，9.0）的0.1 mol·L^-1PBS 中對(duì)AA，DA和UA的電化學(xué)響應(yīng).由圖6可知，隨著介質(zhì)pH的增加，AA，DA和UA的氧化峰電位均逐漸負(fù)移，說(shuō)明質(zhì)子參與了電極反應(yīng).由圖6（a）可知，當(dāng)介質(zhì)pH值從4.0增至6.0時(shí)，AA的峰流值逐漸增加并達(dá)到最大值，此后隨著溶液pH的繼續(xù)增大，AA的氧化峰電流又逐漸減弱.從圖6（b）可以看出，隨著介質(zhì)pH值從4.0增至7.0，DA的峰電流值逐漸增加并達(dá)到最大值;當(dāng)溶液pH值為7.0時(shí)，DA的氧化峰電流達(dá)到最大值，此后隨著溶液pH值的繼續(xù)增大，DA 的氧化峰電流又下降.從圖6（c）可以看出，隨著溶液pH值的增大，UA的峰電流值在pH值為7.0時(shí)達(dá)到最大值，此后隨著溶液pH值的繼續(xù)增大，UA的氧化峰電流又逐漸減弱.基于此，為了獲得高區(qū)分度和高靈敏度，本實(shí)驗(yàn)選用0.1 mol·L^-1pH值為7.0的PBS作為測(cè)定介質(zhì).

2.5 AA，DA和UA在PHIMC-ZnO/GCE上的選擇性測(cè)定

為了考察共存于同一混合液中的AA，DA和UA在電化學(xué)選擇性測(cè)定時(shí)相互之間的影響，分別在保持溶液中其他兩種待測(cè)物濃度不變的情況下，研究不同濃度的另一種物質(zhì)在修飾電極上的電化學(xué)行為.結(jié)果顯示，若保持DA（20 μmol·L^-1）和UA（40 μmol·L^-1）的濃度不變，在一定范圍內(nèi)增加AA的濃度，AA的峰電流隨其物質(zhì)的量的濃度增加而線性增加，而DA和UA的峰電流幾乎保持不變，如圖7（a）所示，在220～1 200 μmol·L^-1范圍內(nèi)，AA的峰電流（i_pa，AA）與其物質(zhì)的量濃度（c_AA）呈線性關(guān)系，回歸方程為i_pa，AA=6.711+0.011c_AA（r=0.997 6）.同樣，若保持AA（800 μmol·L^-1）和UA（50 μmol·L^-1）的濃度不變，在一定范圍內(nèi)增加DA的濃度，DA的峰電流也隨其物質(zhì)的量的濃度增加而線性增加，而AA和UA的峰電流幾乎保持不變，如圖7（b）所示，在5～85 μmol·L^-1范圍內(nèi)，DA的峰電流（i_pa，DA）與其物質(zhì)的量濃度（c_DA）呈線性關(guān)系，回歸方程為i_pa，DA=10.331+0.187c_DA（r=0.998 1）.若保持AA（800 μmol·L^-1）和DA（30 μmol·L^-1）的濃度不變，在一定范圍內(nèi)增加UA的濃度，UA的峰電流也隨其物質(zhì)的量的濃度增加而線性增加，而AA和DA的峰電流幾乎保持不變，如圖7（c）所示，在10～170 μmol·L^-1濃度范圍內(nèi)，UA的峰電流（i_{pa ，UA}）與其物質(zhì)的量的濃度（c_UA）的線性方程為i_pa，UA=6.597+0.130c_UA（r=0.998 5）.這表明在AA，DA和UA共存的混合液中，其他兩種物質(zhì)的存在不會(huì)干擾另外一種物質(zhì)的響應(yīng).因此，PHIMC-ZnO/GCE可用于混合液中AA，DA和UA的選擇性測(cè)定.

2. 6 AA，DA和UA在PHIMC-ZnO/GCE上的同時(shí)測(cè)定

在pH值為7.0的0.1 mol·L^-1的PBS中，不同物質(zhì)的量濃度的AA，DA和UA的混合液在PHIMC-ZnO/GCE上的DPV圖，如圖8所示.由圖8可知，AA，DA和UA的氧化峰電流在一定范圍內(nèi)均隨其物質(zhì)的量濃度的增加而線性增大，濃度范圍分別為80.00～1 400.00，0.15～45.00和2.00～120.00 μmol·L^-1，回歸方程分別為i_pa，AA=4.271+0.012c_AA（r=0.998 0），i_pa，DA=6.182+0.301c_DA （r=0.993 7）和i_pa，UA=4.796+0.151c_UA （r=0.998 3）.AA，DA和UA的檢出限（S/N=3）分別為0.50，0.03和0.09 μmol·L^-1.相比于表1中列出的同時(shí)測(cè)定AA，DA和UA的其他研究，本方法具有較低的檢出限、較好的選擇性和較寬的檢測(cè)范圍等優(yōu)點(diǎn).

2.7 AA，DA 和UA在不同掃速下的電化學(xué)行為

在不同掃速下，PHIMC-ZnO/GCE在AA（1 600 μmol·L^-1），DA（200 μmol·L^-1）和UA（400 μmol·L^-1）溶液的CV圖，如圖9所示.由圖9可知，當(dāng)掃速（v）在60～260 mV·s^-1時(shí)，AA的氧化峰電流（i_pa，AA）隨掃速（v）的增大而線性增大，回歸方程為i_pa，AA=0.069 3v+7.54（r=0.998 3），表明AA在PHIMC-ZnO/GCE上的電極反應(yīng)為吸附控制過(guò)程.當(dāng)掃速在50～280 mV·s^-1時(shí)，DA的氧化峰電流（i_pa，DA）隨掃速（v）的增大而線性增大，回歸方程為i_pa，DA=0.118 6v+6.43（r=0.998 5），表明DA在PHIMC-ZnO/GCE上的電極反應(yīng)受吸附過(guò)程控制.當(dāng)掃速在70～440 mV·s^-1時(shí)，UA的氧化峰電流（i_pa，UA）隨掃速（v）的增大而線性增大，回歸方程為i_pa，UA=0.049 3v+27.01（r=0.999 3），表明UA在PHIMC-ZnO/GCE上的電極反應(yīng)受吸附過(guò)程控制.

2.8 干擾研究

為了考察修飾電極在實(shí)際樣品分析中的應(yīng)用，研究了生物樣品中潛在的干擾物質(zhì)對(duì)AA，DA 和UA測(cè)定的干擾.在含有180 μmol·L^-1AA，30 μmol·L^-1DA和50 μmol·L^-1UA的PBS溶液中（pH值為7.0，0.1 mol·L^-1），當(dāng)相對(duì)誤差在±5%范圍時(shí)，分別加入檸檬酸（3 000 μmol·L^-1），Na⁺（2 000 μmol·L^-1），K⁺（2 000 μmol·L^-1），Ca²⁺（2 200 μmol·L^-1），Mg²⁺（2 200 μmol·L^-1），Zn²⁺（2 000 μmol·L^-1），葡萄糖（2 000 μmol·L^-1），L-賴氨酸（1 200 μmol·L^-1），L-酪氨酸（1 200 μmol·L^-1），L-半胱氨酸（1 000 μmol·L^-1）等干擾物質(zhì)對(duì)AA，DA 和UA進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)均無(wú)干擾，說(shuō)明該修飾電極有較好的抗干擾能力.

2.9 電極的重現(xiàn)性與穩(wěn)定性

采用同樣的方式重復(fù)測(cè)定含有180 μmol·L^-1AA，30 μmol·L^-1DA和50 μmol·L^-1UA混合液，考察了PHIMC-ZnO/GCE的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性.用同一根電極連續(xù)15次測(cè)定AA，DA和UA結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）分別為4.3%，3.3%和3.1%.另外，用5根采用相同方法制備的修飾電極對(duì)含有混合液進(jìn)行測(cè)量，AA，DA和UA的RSD分別為3.7%，3.1%和2.9%，也表明修飾電極有較好的重現(xiàn)性.測(cè)定結(jié)束后，將修飾電極在室溫下保存于pH值為7.0的0.1 mol·L^-1PBS溶液中，其峰電流在一周內(nèi)基本不變，兩周后下降約3.7%，一個(gè)月后下降約6.5%，表明該修飾電極具有較好的穩(wěn)定性.

2.10 樣品分析

為了研究該修飾電極在實(shí)際樣品分析中的實(shí)用性，對(duì)人體尿液和血清樣本中的AA，DA和UA進(jìn)行了分析.所用樣本在檢測(cè)前用pH值為7.0的0.1 mol·L^-1PBS溶液進(jìn)行稀釋.為了驗(yàn)證該方法的有效性，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法在尿樣和血清樣本中加入一定量的AA，DA和UA標(biāo)準(zhǔn)溶液，測(cè)定AA，DA和UA的含量，結(jié)果見(jiàn)表2.由表2可知：AA，DA和UA的回收率分別為97.6%～104.0%，92.2%～99.0%和105.3%～108.7%，表明PHIMC-ZnO/GCE能有效地應(yīng)用于實(shí)際樣品中AA，DA和UA的同時(shí)測(cè)定.

3 結(jié) 論

采用電聚合法在ZnO滴涂的GCE上聚合修飾HIMC，制得了PHIMC-ZnO復(fù)合膜修飾的GCE（PHIMC-ZnO/GCE），并采用CV法和DPV法研究了AA，DA和UA在PHIMC-ZnO/GCE上的電化學(xué)行為.結(jié)果表明：該修飾電極不僅能夠使AA，DA和UA的氧化過(guò)電位發(fā)生較大的負(fù)移和陽(yáng)極峰電流增加，而且還能將它們?cè)诼汶姌O上重疊的弱氧化峰分開(kāi)成3個(gè)明顯的強(qiáng)氧化峰，并有較大的峰間距.因此，PHIMC-ZnO/GCE可用于混合液中AA，DA和UA的同時(shí)測(cè)定，并有較好的靈敏度、選擇性和較高的電催化行為.將該方法用于尿液和血清中AA，DA和UA的同時(shí)測(cè)定，結(jié)果令人滿意.

參考文獻(xiàn)：

[1]???? KOSHIISHI I，IMANARI T.Measurement of ascorbate and dehydroascorbate contents in biological fluids [J].Analytical Chemistry，1997，69（2）：216-220.

[2]???? PADAYATTY S J，KATZ A，WANG Y，et al.Vitamin C as an antioxidant：evaluation of its role in disease prevention [J].Journal of the American College of Nutrition，2003，22（1）：18-35.

[3]???? KALIMUTHU P，JOHN S A.Simultaneous determination of ascorbic acid，dopamine，uric acid and xanthine using a nanostructured polymer film modified electrode [J].Talanta，2010，80（5）：1686-1691.

[4]???? ARRIGONI O，DE TULLIO M C.Ascorbic acid：much more than just an antioxidant [J].Biochimica et Biophysica Acta （BBA）-General Subjects，2002，1569（1/2/3）：1-9.

[5]???? ARG?ELLO J，LEIDENS V L，MAGOSSO H A，et al.Simultaneous voltammetric determination of ascorbic acid，dopamine and uric acid by methylene blue adsorbed on a phosphorylated zirconia-silica composite electrode [J].Electrochimica Acta，2008，54（2）：560-565.

[6]???? HEINZ A，PRZUNTEK H，WINTERER G，et al.Clinical aspects and follow-up of dopamine-induced psychoses in continuous dopaminergic therapy and their implications for the dopamine hypothesis of schizophrenic symptoms [J].Der Nervenarzt，1995，66（9）：662-669.

[7]???? 王鑫，楊夢(mèng)靜，張雷.電活化玻碳電極的制備及其對(duì)抗壞血酸、多巴胺、尿酸與亞硝酸鹽的同時(shí)測(cè)定 [J].分析測(cè)試學(xué)報(bào)，2017，36（11）：1325-1332.

WANG X，YANG M J，ZHANG L.Fabrication of an electro-activated glassy carbon electrode and its application in simultaneous determination of ascorbic acid，dopamine，uric acid and nitrite [J].Journal of Instrumental Analysis，2017，36（11）：1325-1332.

[8]???? 孫登明，朱慶仁，魏慶云.聚L-半胱氨酸修飾電極的制備及測(cè)定多巴胺 [J].中國(guó)公共衛(wèi)生，2004，20（5）：544-545.

SUN D M，ZHU Q R，WEI Q Y.Preparation of poly（L-tryptophan） modified electrode and cyclic voltammetric determination of dopamine [J].Chinese Journal of Public Health，2004，20（5）：544-545.

[9]???? HEINIG M，JOHNSON R J.Role of uric acid in hypertension，renal disease，and metabolic syndrome [J].Cleveland Clinic Journal of Medicine，2006，73（12）：1059-1064.

[19]???? LIN K C，TSAI T H，CHEN S M.Performing enzyme-free H₂O₂biosensor and simultaneous determination for AA，DA，and UA by MWCNT-PEDOT film [J].Biosensors and Bioelectronics，2010，26（2）：608-614.

[20]???? KALIMUTHU P，JOHN S A.Simultaneous determination of ascorbic acid，dopamine，uric acid and xanthine using a nanostructured polymer film modified electrode [J].Talanta，2010，80（5）：1686-1691.

[21]???? ZOU H L，LI B L，LUO H Q，et al.A novel electrochemical biosensor based on hemin functionalized graphene oxide sheets for simultaneous determination of ascorbic acid，dopamine and uric acid [J].Sensors and Actuators B：Chemical，2015，207：535-541.

（責(zé)任編輯：郁 慧，馮珍珍）

收稿日期： 2019-11-12

基金項(xiàng)目： 上海市教委重點(diǎn)課程建設(shè)項(xiàng)目（A-0131-18-004031）;全國(guó)青年教師教育教學(xué)研究課題（2017QNJ079）

作者簡(jiǎn)介： 趙 丹（1993—），女，碩士研究生，主要從事電分析化學(xué)方面的研究.E-mail：zhaodan6728@163.com

通信作者： 張 雷（1968—），男，副教授，主要從事導(dǎo)電高聚物、生物傳感器及光譜電化學(xué)方面的研究.E-mail：chemzl@shnu.edu.cn

引用格式： 趙丹，張雷.聚1H-咪唑-4-甲酸-納米氧化鋅復(fù)合膜修飾電極的制備及其對(duì)抗壞血酸、多巴胺和尿酸的同時(shí)測(cè)定 [J].上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，49（2）：191-202.

Citation format：?ZHAO D，ZHANG L.Fabrication of poly（1H-imidazole-4-carboxylic acid）-zinc oxide nanoparticle modified glassy carbon electrode and its application for simultaneous determination of ascorbic acid，dopamine and uric acid [J].Journal of Shanghai Normal University（Natural Sciences），2020，49（2）：191-202.