一种基于裸玻碳电极检测盐酸阿霉素的比率双信号电化学传感器的制作方法

本发明涉及一种用于检测抗肿瘤药物的电化学传感器，具体涉及一种基于裸玻碳电极检测抗肿瘤药物盐酸阿霉素的比率双信号电化学传感器，属于生物检测技术领域。

背景技术：

由于人口老龄化日益严重、生态环境遭到破坏、不健康的生活方式等多方面因素的影响，导致肿瘤患者人数逐年增加。近年来，肿瘤化疗取得了相当大的突破，肿瘤患者的生存时间被大大延长，尤其是对白血病、恶性淋巴瘤等恶性肿瘤的治疗有了较大的突破；然而对严重危害人类生命健康的、占恶性肿瘤90％以上的实体瘤治疗仍未能达到满意的效果。盐酸阿霉素(DOX)是目前治疗恶性肿瘤最广泛应用的蒽环霉素类抗生素之一，对机体可产生广泛的生物化学效应，具有强烈的细胞毒性作用。DOX的作用机制主要是阿霉素分子嵌入癌细胞DNA而抑制遗传物质核酸的合成，对多种肿瘤细胞均有杀灭作用，如乳腺癌、肺癌、膀胱癌、甲状腺癌、恶性淋巴癌和急性白血病等；但缺点是它在治疗中伴有严重的心脏毒性、抑制骨髓造血功能和毒副作用等。因此，DOX在化疗方面的应用受到了一定程度的限制。测定体液中DOX，尤其是血液样品中DOX的浓度对于用药安全的评估具有重要意义。

目前检测DOX常用的方法有荧光光谱法、超高效液相色谱法、液液萃取-高效液相色谱法和芯片毛细管电泳荧光检测法等，其中发明专利“基于磁性纳米吸附剂测定体液中DOX的方法”(专利号201310445367.X)采用化学共沉淀法，并通过层层组装制备得到磁性纳米吸附剂TSAB-coated Fe₃O₄/SiO₂，以此来检测血浆和尿液样品中DOX的含量，该方法制备的磁性吸附剂稳定性好，吸附量大，可重复使用；但操作复杂，成本较高。因此，如何开发出针对DOX的简单、高效、快速的检测手段，是本领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种基于裸玻碳电极检测抗肿瘤药物DOX的比率双信号电化学传感器。利用DOX与亚甲基蓝(MB)电化学活性高的特性，将二者直接加入电解液中，而无需对电极进行任何修饰；DOX与玻碳电极之间发生氧化还原，出现显著的电信号；而MB作为参比出现稳定的信号；在控制MB浓度不变的情况下，随着DOX加入量的增大，DOX引起的电信号逐渐增强；通过电化学工作站对DOX和MB的电信号进行检测，实现了对DOX的比率双重电信号快速和高灵敏检测。

本发明的目的之二在于提供上述电化学传感器的制备/构建方法及其应用。

此外，本发明的目的还在于提供一种DOX的检测方法。

为实现上述目的，具体的本发明采用下述技术方案：

首先，本发明提供一种用于检测DOX的电化学传感器的构建方法，包括以下步骤：

(1)将一定量的MB溶液与不同量的DOX溶液加入到缓冲液中，混合均匀，配制成一系列浓度梯度的DOX与定量MB的混合溶液；

(2)将玻碳电极打磨抛光，浸入步骤(3)得到的混合溶液中；

(3)将步骤(2)处理过的玻碳电极作为工作电极，与参比电极、对比电极连接到电化学工作站，共同构成能检测抗肿瘤药物DOX电化学传感器。

具体优选的技术方案中，步骤(1)中MB溶液的浓度为0.1～1mM，DOX母液的浓度为2～200μM，配制成的混合溶液中DOX的一系列浓度梯度为0.01～4μM。

优选的，步骤(1)中混合溶液的配制方法为：配制浓度为0.01-0.05M，pH6.0-7.0的PBS缓冲溶液；在避光条件下取一定量MB溶液逐滴滴入PBS缓冲溶液中；之后在避光条件下取不同量的DOX母液逐滴滴入上述溶液中，超声分散，配制成一系列浓度梯度的DOX与定量MB的混合溶液。

更优选的，PBS缓冲溶液浓度为0.01M，pH 6.5。

优选的技术方案中，步骤(2)中，玻碳电极打磨抛光处理，具体为：将玻碳电极先后用0.03～0.5μm的Al₂O₃粉末打磨成镜面，然后用去离子水清洗，再依次置于去离子水和乙醇中超声1～10min；将处理好的玻碳电极浸入铁氰化钾溶液中进行循环伏安法扫描，使得氧化还原峰电位差为0～80mV，扫描电压为-0.3～0.6V，扫速为0～0.05V s^-1；扫描完成后再次进行上述打磨抛光步骤，超声清洗后用氮气吹干。

优选的技术方案中，步骤(3)中，所述参比电极为甘汞或Pt或玻碳电极，所述对比电极为甘汞或Pt或玻碳电极。

其次，本发明提供上述构建方法获得的用于检测DOX的电化学传感器。

此外，本发明提供上述电化学传感器在定性或定量检测DOX中的应用。

进一步的，本发明提供一种检测DOX的方法，步骤为：

(1)将打磨抛光处理过的玻碳电极作为工作电极，与甘汞参比电极、Pt对比电极连接到电化学工作站；

(2)将玻碳电极浸入含有相同浓度MB、不同浓度DOX的PBS混合溶液中，测其方波伏安(SWV)响应，扫描电压为-0.9～0V，电位增量为0.002V，振幅为0.025V，频率为25Hz，并根据不同DOX浓度的DOX与MB的电化学信号比ΔI_DOX/ΔI_MB绘制工作曲线；

(3)将一定量的MB溶液与待测溶液加入到PBS缓冲液中，混合均匀配制成混合溶液，MB溶液与PBS溶液同步骤(2)；

(4)用玻碳电极测定步骤(3)混合溶液中DOX和MB的SWV信号，根据绘制的标准曲线确定DOX的含量。

优选的技术方案中，步骤(1)中，玻碳电极打磨抛光处理，具体为：将玻碳电极先后用0.03～0.5μm的Al₂O₃粉末打磨成镜面，然后用去离子水清洗，再依次置于去离子水和乙醇中超声1～10min；将处理好的玻碳电极浸入铁氰化钾溶液中进行循环伏安法扫描，使得氧化还原峰电位差为0～80mV，扫描电压为-0.3～0.6V，扫速为0～0.05Vs^-1；扫描完成后再次进行上述打磨抛光步骤，超声清洗后用氮气吹干。

具体优选的技术方案中，步骤(2)中混合溶液的配制方法为：配制浓度为0.01-0.05M，pH 6.0-7.0的PBS缓冲溶液；在避光条件下取一定量MB溶液逐滴滴入PBS缓冲溶液中；之后在避光条件下取不同量的DOX母液逐滴滴入上述溶液中，超声分散，配制成一系列浓度梯度的DOX与定量MB的混合溶液。

更优选的，步骤(2)中所述MB溶液的浓度为0.1～1mM，DOX母液的浓度为2～200μM，配制成的混合溶液中DOX的一系列浓度梯度为0.01～4μM。

本发明所述检测盐酸阿霉素/DOX的方法可用于检测人血浆、血清或尿液中的DOX含量，也可以用于常规试验试剂或溶液、反应液中DOX的定量。

本发明取得了以下有益效果：

(1)本发明的比率双信号电化学传感器制备方法简单，容易操控，反应条件温和；本发明的电化学检测法具有操作简单、成本低廉、灵敏度高和响应速度快等诸多优点，尤其是，比率双信号的使用可有效避免单信号强度波动而引起测量的误差，这对于检测DOX是一个理想的选择；

(2)截至目前，尚未有比率双信号电化学DOX传感器，也尚未有基于裸电极(如玻碳电极)上构建比率双信号电化学传感器的国内外相关文献和专利的报道；本发明首次将DOX与MB结合制备出比率双信号电化学传感器，实现对DOX快速、高效的检测；

(3)本发明的电化学传感器利用裸玻碳电极直接对DOX进行检测，无需对电极进行任何修饰，对DOX的检测限度可低至4nM，灵敏度高。

附图说明

图1为本发明的比率双信号电化学传感器检测DOX的原理图

图2为不同浓度梯度DOX与固定浓度MB的SWV

图3为DOX与MB电化学信号比ΔI_DOX/ΔI_MB与DOX浓度的线形关系图

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，应该说明的是，下述说明仅仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

实验中所使用的仪器及试剂为：(1)仪器：CHI650电化学工作站(上海辰华仪器有限公司)；采用饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，铂丝电极为对电极；(2)试剂：DOX(生工生物工程(上海)有限公司)，分析纯；MB(阿拉丁试剂(上海)有限公司)，分析纯。

其他试剂均为分析纯，实验用水为去离子水。

实施例1：

(1)配制浓度为0.01M，pH 6.5的PBS缓冲溶液。在避光条件下取50μL、1mM MB溶液逐滴滴入PBS缓冲溶液中。同样避光条件下取不同量的200μM DOX逐滴滴入上述MB的PBS溶液中，超声混匀分散，分别配成浓度梯度为0.01μM、0.05μM、0.1μM、0.5μM、1μM、2μM、3μM和4μM。

(2)将玻碳电极先后用0.5μm和0.03μm的Al₂O₃粉末打磨成镜面，然后用去离子水清洗，再依次放置于去离子水和乙醇中超声1～2min；将处理好的玻碳电极浸入铁氰化钾溶液中进行循环伏安法扫描，使得氧化还原峰电位差小于80mV；扫描完成后再次进行上述打磨抛光步骤，超声清洗后用氮气吹干。将电极浸入上述混合溶液中测DOX和MB的SWV信号。

实施例2：实际样品的测定

(1)将人血清用0.01M，pH 6.5的PBS缓冲溶液稀释十倍。在避光条件下取50μL、1mM MB溶液逐滴滴入人血清溶液中。同样避光条件下取一定量的DOX滴入上述MB的人血清溶液中，超声混匀。

(2)用玻碳电极测定人血清溶液中DOX和MB的SWV信号的步骤同实施例1的步骤(2)，根据绘制的标准曲线确定DOX的含量。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

实施例3

(1)配制浓度为0.03M，pH 7.0的PBS缓冲溶液。在避光条件下取50μL、0.1mM MB溶液逐滴滴入PBS缓冲溶液中。同样避光条件下取不同量的100μM DOX逐滴滴入上述MB的PBS溶液中，超声混匀分散，分别配成浓度梯度为0.01μM、0.05μM、0.1μM、0.5μM、1μM、2μM、3μM和4μM。

(2)将玻碳电极先后用0.5μm和0.03μm的Al₂O₃粉末打磨成镜面，然后用去离子水清洗，再依次放置于去离子水和乙醇中超声2min；将处理好的玻碳电极浸入铁氰化钾溶液中进行循环伏安法扫描，使得氧化还原峰电位差小于80mV；扫描完成后再次进行上述打磨抛光步骤，超声清洗后用氮气吹干。将电极浸入上述混合溶液中测DOX和MB的SWV信号。