以奈米修飾碳材對多巴胺、尿酸與抗壞血酸同時偵測之研究

  • 池 易楷

學生論文: Doctoral Thesis

摘要

多巴胺、尿酸與抗壞血酸是人體內重要生物分子,多數的疾病都與這些生物分子濃度有關。缺少多巴胺會導致精神疾病或是帕金森氏症;高濃度的尿酸可導致高尿酸血症,痛風等多種疾病;抗壞血酸是一種強抗氧化劑,可以有效對抗超氧離子自由基,羥基自由基。抗壞血酸在生物體中的含量可以防止癌症,糖尿病和肝臟疾病。在血液或尿液中,這些物質濃度可以作為一種有效的早期預警信號,如:中樞神經系統或腎臟等疾病,因此對多巴胺、尿酸和抗壞血酸的濃度的監測是很重要。 本研究藉由奈米碳材、2 2'-聯氮雙(3-乙基苯並?唑?-6-磺酸) (ABTS)與Ag/Ag2S製備三種的修飾電極應用於磷酸鹽緩衝溶液中 (pH 7 0),同時偵測多巴胺、尿酸與抗壞血酸。 第一部分,ABTS修飾奈米碳管電極用於含有抗壞血酸的磷酸鹽緩衝溶液,同時偵測多巴胺與尿酸。多巴胺與尿酸分別在碳管表面的活性座上氧化,形成多巴胺與尿酸氧化物,且電子再由ABTS電子媒與碳管導電傳遞到ITO電極表面。ABTS修飾奈米碳管電極與奈米碳管電極在含有100 ?M 抗壞血酸中,對多巴胺 (0 - 20 ?M) 的感測靈敏度會從0 60提高到1 33 ?A/?M cm-2,線性濃度範圍0 90-10 ?M 變為1 87-20 ?M;對於尿酸 (0 - 600 ?M) 的感測靈敏度會從0 030提高到0 078 ?A/?M cm-2,線性濃度範圍2 16-240 ?M 變為3 07-400 ?M。 第二部分,Ag/Ag2S粒子應用於電化學感測系統。Ag/Ag2S修飾奈米碳管電極是先將Ag/Ag2S粒子與奈米碳管分散於Nafion溶液,再塗佈在裸電極上所形成。多巴胺與抗壞血酸的電化學行為藉由脈衝微分法進行量測。微分脈衝法量測結果,顯示多巴胺與抗壞血酸的氧化特徵峰具有良好的分離,即有良好的選擇性。單純只有奈米碳管的修飾電極對抗壞血酸並不具有偵測能力。Ag/Ag2S對多巴胺與抗壞血酸是具有電化學催化活性,且在修飾電極表面上提高電子轉移的能力,奈米碳管在本研究也可提高對多巴胺的感測能力。Ag/Ag2S修飾奈米碳管電極對多巴胺的感測靈敏度從0 63提高為1 00 ?A/?M cm-2;抗壞血酸則為0 020 ?A/?M cm-2,偵測下現為250 - 2000 ?A。 最後部分為氧化石墨烯與聚乙烯?咯烷酮,藉由快速升溫熱處理,製備氮原子摻入氧化石墨烯 (r-NGO),再與Nafion固定於玻璃碳電極上 (GCE),乾燥形成r-NGO修飾電極。r-NGO修飾電極用於同時檢測多巴胺、尿酸與抗壞血酸。氮碳鍵提高修飾電極表面上的電子轉移,石墨烯有氮原子形成的結構缺陷對多巴胺、尿酸與抗壞血酸有較高的電化學催化活性。r-NGO修飾電極對同時偵測多巴胺的靈敏度為3 64 ?A/?M cm-2,線性濃度範圍是0 4-10 ?M,尿酸的靈敏度為0 250 ?A/?M cm-2,線性濃度範圍為6 0-180 ?M;對抗壞血酸的靈敏度為0 032 ?A/?M cm-2,線性濃度範圍為180 -1000 ?M。 根據三個部分,r-NGO修飾電極對尿酸具有最高的靈敏度,對多巴胺具有最低檢測濃度。在r-NGO修飾電極的線性範圍對於尿液中的多巴胺、尿酸與抗壞血酸是較為適用。這些結果顯示,r-NGO修飾電極在電化學感測和其他電催化應用上是具有未來發展潛力。
獎項日期2014 九月 3
原文???core.languages.zh_ZH???
監督員Ming-Chang Yang (Supervisor)

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