一种基于ECL+DPV的双模式多巴胺智能检测方法

    专利2026-08-27  7


    本发明属于多巴胺浓度检测领域,具体涉及一种电化学发光(ecl)和差分脉冲伏安法(dpv)结合的双模式多巴胺智能检测方法。


    背景技术:

    1、多巴胺(da)是一种神经递质,在人体中起着关键的调节作用,尤其是在神经和心血管系统中,当其分泌失调时,可能导致严重的健康问题。因此,对da的准确检测至关重要。

    2、然而,多巴胺的检测通常受到其他化合物的干扰,尤其是肾上腺素(ep),它是一种与da结构相似的神经递质,能够在传统的电化学检测中产生类似的响应信号,影响da的测定。目前,已有一些方法被用于实现da在ep干扰下的选择性检测,如高效液相色谱法、比色法、荧光法等。然而,这些方法通常需要复杂的仪器、昂贵的试剂、耗时的操作和样品预处理,不适合快速和现场检测。近年来,双模式传感器逐渐引入到测量过程和数据分析中,电化学发光(ecl)作为一种光信号由电化学反应触发,具有良好的稳定性、高灵敏度、低背景信号和快速响应等优点;差分脉冲伏安法(dpv)具有操作简单、灵敏度高、抗干扰能力强等特点,这两种方法在多巴胺的定量分析中引起了越来越多的关注。然而,即使是双模式传感器,在ep共存的情况下,也无法解决信号耦合的问题。一方面,在k2s2o8-o2反应体系中,da和ep的氧化会消耗共反应剂过硫酸钾(k2s2o8),对ecl信号的猝灭造成双重效应。另一方面,在dpv检测下,da和ep的酚羟基会失去氢原子,使da和ep的氧化峰电位相近,造成伏安响应的重叠。因此,仅通过线性拟合方法难以预测da的浓度。


    技术实现思路

    1、针对上述问题,本发明提出了一种基于电化学发光(ecl)和差分脉冲伏安法(dpv)的双模式多巴胺智能检测方法。与单模态传感相比,该双模态传感器可以结合ecl和dpv的优势,提高实验数据的准确性和可靠性。从ecl和dpv响应曲线中提取了与浓度预测相关的九个图形特征,使用pearson算法计算了提取的特征与da浓度的相关系数。基于提取的特征,使用多元线性回归(mlr)和自适应增强算法(adaboost)对da浓度预测模型进行训练,最后基于网格搜索优化方法对adaboost模型进行优化,并用于ecl+dpv双模式多巴胺浓度检测。对该方法和所制备的传感器能够在ep的干扰下,大大提升测量da浓度的准确性。

    2、基于ecl+dpv的双模式多巴胺智能检测,包括以下步骤:

    3、(1)采用两步电沉积法,在玻碳电极上修饰还原石墨烯和金纳米粒子,制备具有高灵敏度、高选择性和高稳定性的金纳米颗粒/还原氧化石墨烯/玻碳(aunps/rgo/gce)电极。使用玻碳电极作为工作电极,银/氯化银(ag/agcl)电极作为参比电极,铂丝电极作为辅助电极,通过循环伏安法第一步先在玻碳电极上电沉积石墨烯(go),第二步通过施加恒定的电位修饰纳米金粒子。

    4、(2)通过均匀设计法制备了不同浓度的多巴胺(da)和肾上腺素(ep)的混合溶液以及不同浓度的纯多巴胺(da)溶液。使用金纳米颗粒/还原氧化石墨烯/玻碳电极,通过电化学发光(ecl)和差分脉冲伏安法(dpv)对这些溶液进行检测,得到其对应的ecl响应曲线和dpv响应曲线。

    5、(3)对ecl和dpv响应曲线的图形进行特征提取,在保证特征参数之间具有相对独立性的同时,尽可能地获取更多的数据信息。

    6、(4)将提取的图形特征和对应浓度构建数据集,作为预测算法模型的训练集和测试集。

    7、(5)根据数据集,通过自适应提升算法(adaboost)预测da浓度。接着,使用网格搜索方法优化adaboost算法的相关参数,优化后的模型可以实现da浓度的准确预测。

    8、本发明的有益效果是:

    9、针对传统单一检测模型中数据样本有限、实验结果可信度低的问题,采用ecl+dpv双模检测方式进行多巴胺(da)浓度检测。采用两步电沉积法制备了一种灵敏的aunps/rgo/gce电极用于肾上腺素(ep)干扰下的da检测;对ecl和dpv实验所得的曲线进行了特征提取,并采用皮尔逊相关系数(pcc)分析了各特征的重要性,并基于多特征融合,使用多元线性回归(mlr)、adaboost模型进行训练,结果显示adaboost算法相较于传统的多元线性回归方法具有明显的浓度预测优势,并在此基础上进行优化,使用网格搜索方法优化adaboost模型,实现了ep干扰下的da浓度准确预测。



    技术特征:

    1.一种基于ecl+dpv的双模式多巴胺智能检测方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的基于ecl+dpv的双模式多巴胺智能检测方法,其特征在于,步骤s1所述采用两步电沉积法制备金纳米颗粒/还原氧化石墨烯/玻碳电极具体过程为:使用玻碳电极作为工作电极,银/氯化银电极作为参比电极,铂丝电极作为辅助电极,通过循环伏安法第一步先在玻碳电极上电沉积石墨烯go,第二步通过施加恒定的电位修饰纳米金粒子。

    3.根据权利要求2所述的基于ecl+dpv的双模式多巴胺智能检测方法,其特征在于,步骤s3所述ecl响应曲线中提取的特征包括以下四部分:

    4.根据权利要求2所述的基于ecl+dpv的双模式多巴胺智能检测方法,其特征在于,步骤s3所述dpv响应曲线中提取的特征包括以下五部分:

    5.根据权利要求2所述的基于ecl+dpv的双模式多巴胺智能检测方法,其特征在于,步骤s4还包括计算从ecl和dpv响应曲线获取的特征与da浓度的相关系数,证实获取的特征与da浓度的相关性,具体如下:

    6.根据权利要求5所述的基于ecl+dpv的双模式多巴胺智能检测方法,其特征在于,所述步骤s5还包括:使用网格搜索方法优化adaboost算法的参数。


    技术总结
    本发明公开了一种基于ECL+DPV的双模式多巴胺智能检测方法,该方法首先采用两步电沉积法,制备金纳米颗粒/还原氧化石墨烯/玻碳电极。其次制备不同浓度的多巴胺DA和肾上腺素EP的混合溶液,以及不同浓度的纯多巴胺DA溶液,通过电化学发光ECL和差分脉冲伏安法DPV对上述溶液进行检测,得到对应的ECL响应曲线和DPV响应曲线。然后对ECL和DPV响应曲线的图形进行特征提取,将特征和对应浓度构建数据集。最后根据数据集,通过基于网格搜索优化的自适应提升算法AdaBoost预测DA浓度。本发明具有明显的浓度预测优势,实现了EP干扰下的多巴胺浓度准确预测。

    技术研发人员:徐莹,雷成盼,饶志康,董思琪,廖阳
    受保护的技术使用者:杭州电子科技大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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