罗 艳，孙登明

（淮北师范大学化学与材料科学学院，安徽淮北235000）

聚L-苯丙氨酸/石墨烯修饰电极测定左旋多巴

罗 艳，孙登明*

（淮北师范大学化学与材料科学学院，安徽淮北235000）

将玻碳电极(GCE)放入L-苯丙氨酸(LP)和氧化石墨烯(GO)的混合液中进行循环伏安扫描聚合，该过程中GO通过电化学还原成石墨烯(ERGO)，因而得到聚L-苯丙氨酸/石墨烯修饰电极(PLP-ERGO/GCE)，该电极对左旋多巴(LDA)具有较好的催化能力和较快的电子传递速率。利用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)探究了LDA在该电极上的电化学行为，LDA在电极表面的氧化还原过程受扩散控制。在最佳实验条件下，LDA在0.478 V处产生一个氧化峰。采用DPV法测定LDA的线性范围为7.50×10-6~2.50×10-4mol/L，检出限为7.5×10-7mol/L。用于样品中左旋多巴的测定，结果满意。

石墨烯；L-苯丙氨酸；左旋多巴；修饰电极

0 引言

石墨烯是一种新型的碳纳米材料，其厚度一般小于1 nm[1]，是最薄最坚硬的、电阻率最小的材料[2]。石墨烯是由碳原子组成六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜[3]，每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯良好的导电性[4]。所载电荷有其特有的迁移方式，其结构独特，性能优异，具有较高的比表面积[5]，较好的机械稳定性、化学稳定性和热稳定性[6]，并有很好的导电性[7]，是一种良好的电化学传感材料[8]。已被用于电池、场效应晶体管、生物传感器[9]等领域。以石墨烯为基础的传感器[10]的应用越来越广泛，不仅可以应用于药物和生物小分子的分析测定，对研究分析牛血红蛋白，活体细胞等复杂物质也发挥着重要的作用。

左旋多巴(Levodopa,C9H11NO4)又名左多巴，为抗震颤麻痹药，通过血脑屏障进入脑组织，经多巴脱羧酶脱羧而转变成多巴胺，发挥作用，适用于原发性震颤麻痹症及非药原性震颤麻痹综合征[11]。左旋多巴是生物体内一种重要的生物活性物质，是从L-酪氨酸到儿茶酚或黑色素的生化代谢途径过程中的重要中间产物[12]。目前，对左旋多巴的测定方法有高效液相色谱法[13]、可见分光光度法[14]、化学发光法[15-16]、荧光法[17]、毛细管电泳法[18]等。但存在灵敏度低，线性范围窄，制作过程复杂等不足之处。该实验通过简单的方法制备了PLP-ERGO/GCE，由于PLP具有良好的催化功能，加入ERGO后，电极修饰膜的比表面积增大，催化活性位点增多，从而进一步提高了修饰电极的催化能力，并对LDA具有较好的选择性和灵敏度，可用于LDA的测定。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

BAS100/W电化学分析系统 (美国BAS公司)；pHS-3C型酸度计(上海康仪仪器有限公司)；电化学实验用三电极系统，玻碳电极或修饰电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝电极为对电极。

GO分散液：2 mg/mL（分散剂：水；GO粒径：1~5 μm；厚度：0.8~1.2 nm；单层率：约99%；纯度：高于99%；南京先锋纳米材料科技有限公司）；LDA贮备液：5.00×10-3mol/L，冷存避光；LP贮备液：5.0×10-3mol/L；磷酸盐缓冲溶液(PBS)：pH2.0~ 6.0，用0.1 mol/L磷酸盐按常规方法配制，在pH计上进行校准。

1.2 修饰电极的制备

玻碳电极(Ф=3 mm)的预处理按文献[19]进行。在含有1.0 mg/mL GO，1.0×10-3mol/L LP，酸度为pH5.0的聚合底液中，以铂丝电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，玻碳电极为工作电极，在-2.5~2.5 V电位范围内，以100 mV/s扫描速率循环扫描8周。由于在较负的电位下GO能够被电化学还原成石墨烯[20-21]，因此聚合结束后，把修饰到GCE表面的电化学还原石墨烯记作ERGO。取出电极用二次蒸馏水冲洗干净，室温干燥，即制得PLP-ERGO/GCE。

1.3 实验方法

取10 mL容量瓶，准确加入5.0 mL pH为2.0的PBS及一定量的LDA，用亚沸水定容，充分摇匀后转移到石英电解池中。以Ag/AgCl电极为参比电极，修饰电极为工作电极，铂丝电极为对电极。进行循环伏安扫描或示差脉冲伏安扫描，记录电化学参数。扫描结束后，在空白底液中将电极进行循环扫描，至LDA的峰消失，即可进行下一次实验。所有实验均在室温下进行。

2 结果与讨论

2.1 LDA的循环伏安行为

图 1为 5.00×10-5mol/L LDA在 GCE，PLP/ GCE和PLP-ERGO/GCE上的循环伏安图。可以看出LDA在GCE上的氧化峰电流最小，在PLP/ GCE和PLP-ERGO/GCE上峰电流增大，在PLPERGO/GCE上的峰电流最大，这说明PLP/GCE和PLP-ERGO/GCE对LDA有较明显的催化作用，其中PLP-ERGO/GCE的催化效果最强，这可能是ERGO提供了较大的比表面积，并与PLP协同催化反应的结果。

图1LDA在GCE(a)，PLP/GCE(b)和PLP-ERGO/GCE (c)上的循环伏安曲线

Fig.1 CVs of LDA on GCE(a),PLP/GCE(b)and PLPERGO/GCE(c)at a scan rate of 0.05 V/s in PBS(pH2.0)

2.2 pH的影响

探究不同酸度对5.00×10-5mol/L LDA的影响。如图2所示，随着pH增加，LDA的峰位置均移向负电位，在pH2.0~6.0范围内，电位与pH呈线性关系，其线性回归方程为E=0.6116-0.06094 pH，r=0.9956。说明LDA的氧化过程有质子参与，LDA在pH2.0时峰电流最大，实验选择pH2.0作为测定LDA的最佳酸度。

2.3 扫速与峰电流，峰电位的关系

图3是测定5.00×10-5mol/L LDA在不同扫速下的CV曲线，随着扫描速率的增加，LDA的响应电流逐渐增加，氧化峰移向正电位，还原峰移向负电位。扫速在0.20~0.60 V/s范围内，峰电流的对数与扫速的对数成线性关系，其回归方程为：lgIa=0.5865+0.5390 lgv，r=0.9934；lgIc= 0.2098+0.62758 lgv，r=0.9992。说明LDA在修饰电极上主要受扩散控制，与文献报道一致[12,22]。扫速在0.12~0.60 V/s范围内，电位与扫速的对数也呈线性关系，其回归方程为：Epa=0.2245+ 0.06372lnv，r=0.9901；Epc=0.6275-0.03947 lnv，r=0.9903。说明，扫速增加时，LDA在修饰电极上的氧化还原反应速率降低，电极反应可逆性变差。

图2 LDA在不同pH下的DPV曲线(A)和E与pH的关系曲线(B)Fig.2 DPVs of LDA with different pH(A)and the corresponding relationship curve between the peak potential and pH(B)pH 1~9:2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,4.5,5.0,5.5,6.0；Scan rate of 0.05 V/s

图3 LDA在不同扫速下的CV图Fig.3 Cyclic voltammetric curves for LDA with different scan ratesfrom 1 to 15:0.02,0.04,0.06,0.08,0.10,0.12,0.14,0.16, 0.18,0.20,0.24,0.28,0.32,0.36,0.40

图4 测定LDA的DPV曲线Fig.4 DPVs of different concenations of LDA(from 1 to 13:7.50×10-6,1.00×10-5,2.50×10-5,3.00×10-5,3.50×10-5, 4.00×10-5,4.50×10-5,5.00×10-5,7.50×10-5,1.00×10-4, 1.50×10-4,2.00×10-4,2.50×10-4mol/L)

2.4 LDA的定量分析

采用DPV法对LDA进行测定，仪器参数设置如下，电位增量：5 mV；脉冲幅度:50 mV;脉冲宽度:40 ms;脉冲间隔:200 ms；静置时间:1min。实验结果见图4。定量分析的线性范围、回归方程、相关系数和检出限见表1。

2.5 精密度和稳定性

对5.00×10-5mol/L LDA进行20次平行实验，RSD分别为3.2%，表明用PLP-ERGO/GCE电极测定时具有良好的重现性。将该电极在室温下放置15 d，相同条件下再次测定时，峰电位和峰电流仍较为稳定，这表明PLP-ERGO/GCE的稳定性良好。

表1 测定LDA的线性范围、回归方程、相关系数和检出限Tab.1 Linear ranges,regression equations,correlation coefficients and detection limits for determination of LDA on PLP-ERGO/GCE

2.6 干扰实验

对浓度为5.00×10-5mol/L LDA溶液进行测定，测定允许误差控制在±5%之间，测定结果表明，共存物质的允许量 （mg）为：NH4+、Na+、K+、Ba2+、Fe2+、Zn2+、Ca2+、Mg2+、Mn2+、Co2+、Pb2+、Cr3+、Al3+、HCO3-、NO3-、Cl-、CO32-、SO42-、淀粉、L-精氨酸、L-苏氨酸、L-组氨酸、L-缬氨酸、葡萄糖、抗坏血酸、尿酸(≥1.0 mg，未做最高限)对测定无干扰；多巴胺 (0.1 mg)、Ag+(0.1 mg)、Cu2+(0.1 mg)、C2O42-(0.1mg)、叶酸(0.1mg)、柠檬酸(0.5mg)不干扰测定。

2.7 样品分析

按上述实验方法对左旋多巴片样品进行分析，同时在样品中加入左旋多巴标准溶液进行回收实验，测定结果见表2：

3 结论

表2 样品中LDA的分析结果Tab.2 Analytical results of LDA in samples(n=5)

该实验通过简单的方法制备了PLP-ERGO/ GCE，并用于研究LDA的电化学行为。实验表明，LDA在PLP-ERGO/GCE上产生较灵敏的响应信号。LDA在电极表面的氧化过程主要受扩散控制。采用DPV技术，建立了对LDA定量分析的新方法，对样品中的LDA进行测定，结果令人满意。

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Determination of levodopa based on a poly(L-phenylalanine)-graphene modified elecreode

Luo Yan,Sun Deng-ming*
（School of Chemistry and Materials Science,Huaibei Normal University,Huaibei 235000,China）

The poly(L-phenylalanine)-graphene modified glassy carbon electrode was fabricated using cyclic voltammetry.In this process,graphene oxide was electrochemically reduced.The modified electrode has the fast electron transfer rate and good electrocatalytic ability for levodopa.The electrochemical behavior of levodopa was studied by cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry and the oxidation reduction of levodopa was controlled by diffusion.Under optimal experiment conditions,the sensitive oxidation peak of levodopa was at 0.478 V.The calibration curves for levodopa were obtained in the range of 7.50×10-6~2.50×10-4mol/L by differential pulse voltammetry with the detection limit of 7.5×10-7mol/L.This method had been successfully applied to the determination of levodopa in the sample with satisfactory results.

graphene;L-phenylalanine;levodopa;modified electrode

安徽省高校省级自然科学研究重点基金（KJ2011A255资助项目）

*通信联系人，E-mail：sundengming@126.com