正弦波伏安法检测尿酸的研究

　　尿酸( Uric Acid, U A) 是人体嘌呤的代谢产物。正常情况下, 体内的尿酸大约有1 200 mg , 每天新生成约600 mg , 同时排泄掉600 mg, 处于平衡状态。体液中尿酸的含量变化可以充分反映出人体新陈代谢、免疫等机能的状况, 同时也可间接反映出与嘌呤代谢有关的疾病如痛风、高尿酸血症、基因完全缺损症等[ 1-2] 。因而, 开发快速简便测定尿酸含量的方法具有十分重要的意义。

　　长期以来, 测定尿酸含量的方法主要有色度法、酶法和电化学等方法[ 3-5] 。虽然酶法具有较高的选择性, 但由于酶的价格昂贵且不能达到较低的检测限, 限制了它的应用。而色度法的样品预处理较为复杂, 易受其它物质的干扰, 降低了检测的准确性。直接电化学检测由于其快速、简便和灵敏度高等特点, 近几年来得到了广泛的关注[ 6-7] 。然而, 采用该技术存在着抗坏血酸( Ascorbic Acid, AA) 的干扰问题。在常见电极上, 如玻碳电极( GCE) , 金( Au)电极和铂( Pt ) 电极等, U A 和AA 具有相近的氧化电位, AA 的存在严重影响了U A 的测定。为了解决此问题, 目前较为流行的办法是使用膜修饰电极。膜修饰电极通过在电极表面修饰一层具有离子交换性质的选择性膜, 从而可以实现对UA 或AA 的选择性测定, 如聚4-乙烯吡啶[ 8] 、过氧化聚吡咯[ 9] 、硫醇自组装分子膜[ 10] 、对氨基苯乙酸[ 11] 、多聚甘氨酸[ 12] 等膜修饰电极。虽然这些电极实现了对UA的选择性测定, 但是由于膜修饰电极方法还是需要繁琐的镀膜步骤, 且表面膜存在厚度的不均匀性、稳定时间的长短等问题, 因而限制了其实用性。

　　正弦波伏安法( Sinuso idal Vo ltammetr y, SV )作为一种电化学技术, 采用大幅值的正弦波电压信号作为激励施加于电极之间, 并将采集到的响应在频域进行分析[ 13-14] 。电化学研究表明, 当正弦波电压信号的幅值大于50 mV 时, 电化学界面的电流-电势关系是非线性的, 同时, 法拉第电流也相应分布在高次谐波中。相反, 作为背景电流主要来源的双电层电容是一个线性的组件, 其响应主要分布在基频上, 只提供很小的高次谐波电流[ 15-16] 。这样可以利用响应信号中各个分量在频域中分布不同这一特点, 来实现对物质的选择性检测, 并且利用高次谐波分析提高信噪比。Kuhr 等人最先利用SV 来检测糖类物质[ 17] 、氨基酸[ 18] 、核苷酸[ 19] 、DNA[ 20] 、多巴胺/ 抗坏血酸体系[ 21] 等, 不仅获得了很高的信噪比,而且大大降低了上述物质的检测限。

　　本实验以GCE 作为工作电极, 在磷酸缓冲液( PBS) 中用线性扫描伏安法( Linear Sw eep Voltammetry , LSV ) 和SV 研究UA 和AA 的电化学行为。利用SV 并借助傅立叶变换在频域分析UA 和AA的电化学响应, 发现这两种物质在相同实验条件下频域响应具有很大的差异, 从而实现了对U A 在高浓度干扰( AA 的浓度是U A 的250 倍浓度) 下对UA 的选择性测定。