糖尿病是以高血糖為特征且嚴重危害人類健康的一種代謝性疾病，血液中葡萄糖( GL) 含量是臨床確診糖尿病的**標準, 因此葡萄糖傳感器的研究備受關注。
本文利用鈷卟啉( Co-TCPP) 的催化性能、 多壁碳納米管( MWCNTs) 的良好導電性和金屬有機框架( Co-MOFs) 的高密度活性位點, 制備了 Co-TCPP/MWCNTs@ Co-MOFs 復合材料, 并將其用于構筑葡萄糖非酶傳感器,通過電化學實驗研究了不同修飾電極對葡萄糖檢測的差異. 實驗結果表明, 該復合材料傳感器對葡萄糖具有較好的響應, 其檢出限為 0. 28 滋mol/L, 線性范圍為 1 ~ 400 滋mol/L.
采用循環(huán)伏安法對不同復合材料電催化氧化GL 的電化學性能進行了評價如圖1示出了不同修飾電極在 0. 1 mol/L 的 NaOH 和含有 5 mmol/L GL的 0. 1 mol/L NaOH 中的循環(huán)伏安曲線.對于裸玻碳電極[ 圖 1( A) ] 與 Co-TCPP@ Co-MOFs 修飾電極[ 圖 1( B) ] , 加入葡萄糖前后裸玻碳電極無明顯變化, 而 Co-TCPP@ Co-MOFs 電極在電壓>0. 5 V時陽極電流迅速增加, 表明 Co-TCPP@ Co-MOFs 對葡萄糖具有較好的電催化活性, 但其峰電流較弱,表明 Co-TCPP@ Co-MOFs 修飾電極活性位點利用率不高. 而 MWCNTs@ Co-MOFs[ 圖 1( C) ] 和 Co-TCPP/MWCNTs@ Co-MOFs[ 圖 1( D) ] 修飾電極表現(xiàn)出較強的峰電流響應, 特別是后者對葡萄糖具有更高的電催化活性, 這是因為 MWCNTs 能將 Co-MOFs 的活性位點和 Co-TCPP 的催化性能充分利用; 且MWCNTs 能加速電子傳遞, 起到電化學響應信號收集與放大的作用. 圖 1( A) ~ ( C) 中插圖分別為MWCNTs, Co-TCPP 和 Co-TCPP/MWCNTs 的 CV 曲線, 可見它們對葡萄糖的電化學氧化均表現(xiàn)出較弱的催化性能.
圖1 
為了研究 Co-TCPP/MWCNTs@ Co-MOFs 修飾電極對葡萄糖檢測的抗干擾性能, 使用 I-t 電化學技術對可能存在的干擾物質如金屬離子、 多巴胺( DA) 、 尿酸( UA) 和抗壞血酸( AA) 進行了考察. 分別依次加入 100 倍濃度的Ca 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Fe 3+ , DA, UA 和 AA, 由圖 5( B) 可知所加物質對葡萄糖的檢測無明顯影響, 說明復合材料修飾電有良好的抗干擾性和選擇性.對 Co-TCPP/MWCNTs@ Co-MOFs 修飾電極在 1 mmol/L[ 圖 6( A) ] 和 100 mmol/L[ 圖 6( B) ] 葡萄糖溶液中的穩(wěn)定性進行了考察, 工作電壓為 0. 67 V. 由圖 6 可見, 在高濃度和低濃度葡萄糖下電流響應幾乎無變化, 表明 Co-TCPP/MWCNTs@ Co-MOFs 修飾電極具有良好的穩(wěn)定性. 由相同電極在 5 mmol/L葡萄糖中 平行測 定 5 次, 其相 對標準偏 差 ( RSD) 小于 3. 1% . 該結果說明 Co-TCPP/MWCNTs @Co-MOFs 修飾電極同樣具有較好的重現(xiàn)性.
圖2 
結論：
將 MWCNTs 嵌入到 Co-MOFs 中, 增加了 MOFs 材料的活性位點且改善了 MOFs 的導電性, 并利用金屬卟啉在生物體內的生理催化作用和 Co-MOFs 的協(xié)同作用, 制備了可用于檢測葡萄糖的新型復合材料 Co-TCPP/MWCNTs@ Co-MOFs.
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