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离子选择电极的制备及其应用离子选择电极（ISE）是一种可测定离子活度的传感器，它能对水中的离子进行检测和测量。
ISE具有精度高、响应速度快、操作简单等优点，因此被广泛应用于生命科学、环境科学、化学分析等领域。
本文将探讨ISE的制备方法以及其在生命科学等领域的应用。
ISE的原理ISE的原理基于Nernst方程，该方程是描述电化学电势与化学浓度关系的方程。
ISE的电极材料是一种具有选择性的离子交换膜，离子交换膜通过进出离子交换物质的选择性来选择性地感测目标离子，然后将目标离子的化学反应转换成电学信号进行测量。
ISE的制备方法ISE的制备方法通常步骤分为四步：电极分离、离子选择介质的制备、离子选择膜的制备和电极组装。
首先，电极分离要将阳离子电极和阴离子电极分离。
阳离子电极由Ag/AgCl电极和阳离子选择膜组成，而阴离子电极由Ag/AgCl电极和阴离子选择膜组成。
其次，离子选择介质的制备是指将阳离子和阴离子选择介质将分别浸泡在具有不同离子交换能力的离子交换树脂溶液中，以实现对不同离子的选择。
然后，离子选择膜的制备是通过一个离子选择膜制备装置来制备电极膜，其中离子选择膜是由一种具有选择性的材料制成的。
最后，电极组装。
将阳离子和阴离子选择膜分别插入Ag/AgCl电极的孔中，即可制作出ISE。
ISE在生命科学中的应用ISE在生命科学中的应用范围非常广泛，如血液和尿液分析、药物和蛋白质分析、以及细胞像素测量等。
首先，ISE可用于血液和尿液分析。
血液和尿液中离子的含量可以提供关于病理状态的重要信息。
例如，对于肾脏疾病的诊断，尿液中的电导率对诊断肾脏的健康状态具有重要作用；而血液中的钠离子含量可以提示我们患者的水平衡状态以及血管内的潜在状况。
其次，ISE可用于药物和蛋白质分析。
ISE是一种非常敏感的分析工具，因此在药物遗传学研究和药物代谢以及广谱蛋白质分析方面具有巨大的优势。
例如，在药物遗传学研究中，ISE搭配离子选择膜可以有效地监测药物中的阳离子和阴离子，从而测试药物的代谢与毒理学特性。
用离子选择性电极同时测定血清离子钙和总钙
李吉学;吴成
【期刊名称】《海军医高专学报》
【年(卷),期】1994(016)001
【总页数】3页(P19-20,23)
【作者】李吉学;吴成
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】R446.11
【相关文献】
1.用国产钙离子选择性电极测定血清离子钙 [J], 马蔡昀
2.离子选择性电极法测定早产儿及窒息新生儿血清游离钙,总钙的的临床意义 [J], 吴成;李吉学
3.离子选择性电极法测定离子钙 [J], 黄继琴
4.使用钙离子选择性电极测定血清离子钙 [J], 陆炳元;费楚寅
5.血浆总钙、离子钙,红细胞钙和其他微量元素的测定及其在烧伤上的应用 [J], 贾维维;薛延;卢长顺;赵霖;尹立新;王敏
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离子选择性电极法测定氯离子
离子选择性电极法是一种测定溶液中特定离子浓度的重要分析技术。
它利用离子选择性电极测定样品中目标离子的浓度。
本文将介绍离子选择性电极法测定氯离子的原理、优点和步骤。
一、原理
氯离子选择性电极是一种有机薄膜电极，其极性反应式为：
AgCl(s) + e^- ⇌ Ag(s) + Cl^-
该电极的膜材料一般是聚氯乙烯或聚乙烯基丙烯酸酯。
电极内部填充了含有壳聚糖或氨基磺酸等选择性载体的溶液，可以选择对氯离子具有高选择性的载体，以达到准确测定氯离子浓度的目的。
二、优点
1、对氯离子具有高度选择性；
2、测量灵敏度高，响应迅速；
3、操作简便，仪器设备简单，易于操作；
4、可在线监测氯离子浓度，无需样品处理。
三、步骤
1、准备工作：将氯离子选择性电极校准好，准备好样品和标准溶液；
2、校准电极：将氯离子选择性电极放在500mL 0.1mol/L NaCl溶液中，分别记录电极电势值和温度。
然后将电极放在1.0×10^-3mol/L NaCl溶液中，测量电极电势。
将以上两组数据带入电极响应函数，求出氯离子浓度；
3、测定样品中氯离子浓度：将氯离子选择性电极放入要测试的样品中，记录电极电势值和温度，带入电极响应函数求出氯离子浓度。
在实际应用中，需要根据具体测量要求选择合适的氯离子选择性电极型号和电极响应函数，同时注意电极的维护和保养。
离子选择性电极法除了测定氯离子浓度外，还可用于测定其他离子的浓度，如钙离子、氟离子等。
实验诊断实验 离子选择电极法测定血清电解质[实验目的]掌握：离子选择电极法测定血清钾、钠、氯、钙的基本原理。
熟悉：离子选择电极法测定血清钾、钠、氯、钙离子的操作过程及血清钾、钠、氯、钙测定的临床意义。
了解：测定钾、钠、氯、钙的其他方法及电解质分析仪的使用和维护。
[试验原理]离子选择电极（ion selective electrodes,ISE ）法是以测定电池的电位为基础的定量分析方法，可以通过简单的电动势测量直接测定溶液中某一离子的活度。
电解质分析仪将K +、Na +、CL +、Ca 2+、pH 等测量电极组装在一起，与参比电极（银/氯化银电极）相连接，置于待测的电解质溶液中，形成一个测量电池。
测量电池的电位分别随标本中K +、Na +、CL +、Ca 2+、H +浓度的改变而改变，电位的变化与离子活度的对数符合能斯特（Nernst ）方程。
E=E o +nFRT 303.2Log(C x .f x ）式中：E 为离子选择电极在测量溶液中的电位；E o 为离子选择电极的标准电极电位；R为摩尔气体常数[8.314 J/（K.mol）]；n为待测离子的电荷数；T为绝对温度（K）；F为法拉第常数（96487 C/mol）；C x为待测离子浓度；f x为待测离子活度系数。
[试验器材与试剂]（一）器材电解质分析仪及常用的四种电极1、钾电极对钾离子具有选择性响应的缬氨霉素液膜电极。
此敏感膜的一侧与电极电解液接触，另一侧与样品液接触，膜电位的变化与样品中钾离子活度的对数成正比。
2、钠电极由对钠离子具有选择性响应的特殊玻璃毛细管组成。
3、氯电极由氯化铁、氯化银、硫化汞为膜性材料制成的固体膜电极，对样品中的CL+有特殊响应。
4、参比电极通常由Ag/AgCl组成，保持一个恒定不变的电位。
（二）试剂1、商品化的配套试剂，包括高、低浓度斜率液，去蛋白液，电极活化液。
高、低浓度斜率液除用NaCl溶液、KCl溶液外，还要加一定量的醋酸钠或磷酸二氢钠和磷酸氢二钠溶液，以调节特定的pH值来模拟血清的离子活度。
离子选择性电极工作原理
离子选择性电极是一种用于测量特定离子浓度的传感器，它在
化学分析和生物医学领域有着广泛的应用。
其工作原理主要基于离
子在电解质溶液中的活度与浓度之间的关系。
本文将从离子选择性
电极的结构、工作原理和应用方面进行介绍。
首先，离子选择性电极通常由玻璃膜、内部填充溶液和电极组成。
玻璃膜是离子选择性电极的关键部分，它能够选择性地与特定
离子发生化学反应。
内部填充溶液则是为了保持电极内部的离子浓
度不变，以确保电极的稳定性。
电极则是用于测量电位差的部分，
通过测量电位差来确定溶液中特定离子的浓度。
其次，离子选择性电极的工作原理是基于Nernst方程的。
Nernst方程描述了溶液中离子活度与电位之间的关系。
当离子选择
性电极与待测溶液接触时，离子会在玻璃膜上发生化学反应，导致
电位差的变化。
根据Nernst方程，我们可以通过测量电位差来计算
出溶液中特定离子的活度或浓度。
最后，离子选择性电极在生物医学领域有着广泛的应用。
例如，pH电极可以用于测量生物体内部的酸碱平衡，钾离子选择性电极可
以用于监测血液中的钾离子浓度。
此外，离子选择性电极还可以用于环境监测、食品安全检测等领域。
总之，离子选择性电极是一种重要的传感器，它通过测量电位差来确定溶液中特定离子的浓度。
其工作原理基于Nernst方程，通过选择性地与特定离子发生化学反应来实现。
离子选择性电极在化学分析和生物医学领域有着广泛的应用前景，为相关领域的研究和应用提供了重要的技术支持。
溶液中离子浓度的测定方法研究在化学实验中，测量溶液中离子浓度是非常重要的。
了解离子浓度有助于了解溶液的性质以及反应过程的进行。
本文将介绍几种常见的离子浓度测定方法。
一、酸碱滴定法酸碱滴定法是测定酸碱溶液中离子浓度的一种常用方法。
该方法通过滴定剂与待测溶液中的离子发生反应，以达到化学反应终点的条件，从而确定溶液中离子的浓度。
例如，用盐酸滴定氢氧化钠溶液可以得到溶液中氢氧化物离子的浓度。
二、离子选择电极法离子选择电极法是一种通过测量溶液中特定离子与电极的电势差来确定离子浓度的方法。
该方法利用特定离子与对应离子选择电极间的电荷传输，从而测量电势差。
例如，钠离子选择电极可用于测量溶液中钠离子的浓度。
三、络合滴定法络合滴定法适用于测定金属离子的浓度。
该方法使用络合剂与金属离子形成络合物，通过滴定的方法反应络合物直至滴定终点，从而测定金属离子的浓度。
举例来说，二乙二酸（EDTA）可以用于测定溶液中钙离子的浓度。
四、草酸滴定法草酸滴定法是测定过渡金属离子的浓度的一种方法。
该方法利用草酸与过渡金属离子发生反应，通过滴定，测定过渡金属离子的浓度。
例如，草酸可以用于测定溶液中铁离子的浓度。
五、离子交换法离子交换法主要用于测定水溶液中的离子浓度。
该方法利用离子交换树脂与水溶液中的离子交换，通过测定交换树脂上被吸附物质的数量，从而间接测定水溶液中离子的浓度。
综上所述，测量溶液中离子浓度的方法有很多种。
选择合适的测定方法取决于离子种类、分析目的以及仪器设备的可用性。
无论哪种方法，都需要严格控制实验条件，准确计量试剂，以及进行必要的反应时间和温度控制。
通过这些测定方法，可以获得溶液中离子浓度的准确数据，为进一步的研究提供了有力的依据。
化学技术中的离子选择电极在分析中的应用化学技术在分析领域有着广泛的应用，其中离子选择电极是一种重要的分析工具，用于检测和分析溶液中的离子浓度。
离子选择电极主要依靠特定的化学成分，能够选择性地与目标离子结合，并产生电信号。
本文将探讨离子选择电极在分析中的应用，并介绍一些具体的实例。
首先，离子选择电极在环境监测和水质分析中扮演着重要的角色。
例如，水中的重金属离子污染一直是一个全球性的环境问题。
通过使用离子选择电极，我们可以准确测定水中的铅、汞等重金属离子的浓度，从而判断水体是否受到了污染。
这对于水资源的保护和环境治理具有重要意义。
其次，离子选择电极也在食品和药品分析中发挥重要作用。
食品和药品中的离子浓度对于产品质量和人体健康具有直接影响。
离子选择电极可以用于检测和确定食品和药品中各种离子的含量，包括镁离子、铁离子、钾离子等。
通过监测这些离子的浓度，我们可以评估食品和药品的质量，并确保其符合相关的标准和规定。
离子选择电极不仅在环境和食品药品领域有广泛的应用，还在生物医学研究和临床诊断中发挥着重要作用。
生物体内的离子浓度对于维持生理功能和判断疾病状态非常关键。
离子选择电极可以用于监测血液中的钠、钾、钙等离子浓度，从而帮助医生判断病情和选择适当的治疗方案。
此外，离子选择电极还可以用于检测和测定生物样品中的离子组成，如尿液中的氯离子含量。
这些数据对于研究人体代谢和疾病诊断有着重要的意义。
除了上述的应用领域，离子选择电极还在其他诸多领域具有广泛应用。
例如，化学工业中的反应过程需要控制离子浓度，离子选择电极可以用于实时监测反应体系中的离子浓度变化，从而实现过程的控制和优化。
此外，离子选择电极还可以用于监测地下水和土壤中的离子污染，为环境保护提供参考依据。
综上所述，化学技术中的离子选择电极在分析领域有着广泛的应用。
它可以用于环境监测、食品药品分析、生物医学研究和临床诊断等多个领域。
离子选择电极的应用不仅能够提高分析的准确性和灵敏度，还能够快速高效地获取相关数据，对于推动科学研究和解决实际问题具有重要意义。
＊国家自然科学基金资助项目(编号:20471024)、广东省重点攻关项目(编号:2001C31401)及广州市重点科技项目(2001-Z -123-01); ■通讯作者离子选择性电极对尿液中钙、镁、草酸、柠檬酸和尿酸的测定＊吴秀梅 欧阳建明■ 综述 白 钰 审校暨南大学生物矿化和结石病防治研究所(广州510630) 泌尿系结石(简称尿石)的形成与尿液中钙、镁、草酸、枸橼酸及尿酸的浓度密切相关。
尿中钙、草酸和尿酸浓度上升,镁和柠檬酸浓度下降,均会促进尿石形成。
采用离子选择电极测定这些离子的浓度,检测范围在10-1～10-7mol /L 之间,检测快速、灵敏、设备简单,并能做到无损分析、原位测量和连续自动分析。
1 钙电极对尿钙的测定尿液中的钙有两种存在方式:络合钙(如蛋白结合钙、有机酸结合钙)和离子钙,离子钙才具有生理活性。
在尿液中,离子钙的浓度是形成结石的重要因素,总钙并不能完全反映体内钙的生理状况,故离子钙更具有临床意义。
离子钙的测定受众多因素的影响,包括尿液pH 值、抑制剂和抗凝剂的种类与浓度、采样方式与样本保存以及温度等。
与血液中钙的测定稍有区别,尿液中离子钙的测定受蛋白质的干扰很小,而离子强度的影响占主要地位,因此,应用钙离子选择电极测定尿钙的浓度时需要进行离子强度校正。
在正常成年人的尿液中,男性的24h 总钙是(180.60±72.00)mg ,女性(159.00±68.70)mg ,而男女尿液中的离子钙分别为(72.33±38.24)和(63.26±31.69)mg ,均接近总钙的40%。
pH 影响尿液中离子钙的百分比。
在高钙尿的结石患者当中,总钙和离子钙的浓度及排泄量均明显高于正常人。
给结石患者服用柠檬酸盐之后,离子钙的排泄量和在总钙中的百分比均明显下降;服用米糠之后尿液中的离子钙也明显降低。
应用于钙离子选择电极中的活性物质主要有3种类型:大环抗生素、冠醚化合物及非离子型表面活性剂。
以非离子型表面活性剂为离子载体的PVC 膜钙离子选择性电极已有商品出售。
2 镁电极对尿镁的测定镁离子选择性电极是在钙离子选择性电极的基础上发展起来的,因此,镁电极一般对钙离子也有不同程度的响应。
由于尿液中钙离子的浓度大于镁离子的浓度,因此,测量尿液中镁离子的浓度都必须扣除钙离子的干扰。
Gupta 等[1]制作了以中性载体苯-15-冠-5为离子载体的P VC 膜电极,膜的工作范围在1.0×10-5～1.0×10-1mol /L 之间,斜率是(31.0±1.0)mV ,响应时间15s ,使用寿命4个月,pH 范围2.2～9.8。
Zhang 等制备了以中性载体ETH 5504为活性物质的镁离子选择性电极,可在10mmol /L NaCl ,100mmol /L KCl 和1mmol /L CaCl 2的背景溶液测定镁而没有干扰。
用电极法测定尿液中的镁和钙离子时,电位值漂移常常较大,其原因主要是亲脂性物质的干扰,对尿样进行超滤后发现,这些干扰物质的分子量低于1000,主要为磷脂、卟啉类和胆酸类等化合物,因此,对尿样进行预处理,除去这些亲脂性物质,电位值的漂移可减少许多。
尿液中镁/钙或镁/(草酸×钙)的比值可能比单个的镁浓度对推断尿石复发和成石倾向更具有参考价值。
正常人尿液中镁/钙比为0.893,而结石患者的镁/钙比明显减小,为0.448。
3 草酸电极对尿草酸的测定尽管对钙的浓度与尿石形成的关系目前还存在争论[2],然而对于草酸的作用,结论却相当一致,即高草酸尿促进尿石形成。
高草酸还可以引起肾小管的损伤,这正是尿石形成的主要病理基础。
所以准确测定尿液中草酸的浓度比测定钙的浓度更为重要。
酶电极法测定尿液中草酸浓度由来已久,最近几年酶电极的改进主要集中在酶固定物的选择,以提高酶催化的效率。
Reddy 等[5]制作了一种草酸氧化酶电极,可以测定人尿中的草酸盐。
电极上的醋酸纤维素膜可以消除尿液中的干扰物质,对尿样进行稀释和酸化可以提高酶的活性并在低草酸浓度下优化电极的响应特性。
该电极在稀释尿样的草酸盐浓度2～200μmol /L (相当于未稀释尿样8～800μmol /L )范围内呈线性关系。
近年来以季铵盐为活性物质的PVC 膜电极、以邻菲啉与过渡金属的络合物为活性物质的液膜电极和化学改良电极发展很快,大都适用于尿液中草酸的测定。
Ishikawa 等制作了以长链烷基季铵盐为活性物质的草酸离子选择性电极,该电极的线性范围是10-4.5～10-1.5mol /L ,电极斜率是-35～-42mV ,响应时间小于60s 。
但是季铵盐电极的缺点是选择性不好,对·714·Guangdong M edical Journal M a y .2005,Vol .26,No .5DOI :10.13820/j .cn ki .gd yx .2005.05.083尿液体系来说,不对尿样进行预处理无法消除干扰物质的影响。
Stefan等[3]制作了邻菲啉合铁(Ⅱ)离子和(2,2′-联喹啉)合铁(Ⅱ)离子为活性物质的草酸盐选择性膜电极,其响应浓度范围分别为100～0.01μmol/L和100～0.1μmol/L,检测限均为1nmol/L,pH范围分别是2.0～8.0和2.0～7.0,重现性良好,相对标准偏差小于1%,适合用作尿液中草酸盐浓度的测定。
以前的分析方法中需要对尿样进行预处理,即离心尿样来分离草酸盐,这样就带来了结果的不准确,使用该电极免除了上述过程,提高了结果的准确性。
另外直接利用生物组织作为活性物质的电极最近也有报道,如Mustafa等[4]将菠菜组织匀浆固化在一个高敏感性的溶氧探针聚四氟乙烯膜中,制作了一个新型的可测定尿液中草酸盐的离子选择性电极。
4 柠檬酸电极对尿柠檬酸的测定尿液中柠檬酸的作用,主要是与钙离子等络合,降低尿钙饱和度,抑制钙盐结晶。
测定柠檬酸的含量,通常使用比色法,但比色法要求的条件荷刻、步骤多、费时。
而柠檬酸酶电极法线性范围较宽,反应也比较灵敏。
将柠檬酸裂解酶和草酸乙酸脱羧酶固定到CO2气敏电极上可以制备柠檬酸酶电极。
郭宗文等在单一酶电极的理论模型基础上,提出了复合酶电极的理论模型,与实验得出的回归方程基本吻合。
Dorsett等制作了以硫化银和柠檬酸银混合物为活性物质的柠檬酸盐选择性电极,可以选择性响应柠檬酸根离子,而对与柠檬酸类似的阴离子如醋酸根离子、乳酸根离子、酒石酸根离子等响应较小;当草酸根离子、琥珀酸根离子的浓度低于柠檬酸盐浓度时,亦不对柠檬酸的测定产生干扰。
为了简单、精确地测定混合物中柠檬酸盐,Cr istina 等[5]制作了具有管状结构的季铵盐离子交换聚合物膜的柠檬酸离子电极,并制作了加入不同极性溶剂为介质的柠檬酸选择性膜电极,三辛基苯的加入可以提高其选择性。
以三辛基苯为添加剂、二(2-乙烷己基)癸二酸酯为溶剂介质的选择性电极,其斜率达到61.9 mV,重现性±0.8%,但用此电极测定尿液中柠檬酸浓度时,必须消除尿中大分子和部分有机酸的干扰。
5 尿酸电极及尿液中尿酸的测定近年来,随着生活水平的提高,珠三角地区的尿酸结石发病率呈明显上升趋势[6]。
与草酸钙结石相比,由于没有在尿液中发现抑制尿酸结石形成的有效的抑制因子,所以尿酸结石的防治难度更大。
测定尿液中尿酸的含量,可辅助诊断尿酸结石的发病情况。
测定尿酸的方法很多,常用的方法有磷钨酸还原法,酶法和高压液相色谱法。
前一种方法特异性差,测量误差大,后两种方法灵敏度高,但所需试剂和仪器价格昂贵,难以普及。
而尿酸酶电极克服了上述缺点。
Zhang等制作了基于固定尿酸酶的尿酸盐传感器,可以直接测定尿液中的尿酸,回收率在92.5%～97.9%,在100次测量中,标准尿酸盐溶液和尿液的相对标准偏差分别是2.37%和2.95%,且使用寿命超过2年,可以重复测定尿样1000次。
Miland等制备了基于固定尿酸酶和山葵过氧化酶的尿酸选择性传感器,线性响应范围为1.0×10-4mol/L,检测限是3.0×10-6mol/L,响应时间是37s,校正精度是2.2%,与分光光度法相比,效果良好。
Zen等制作了电化学阳极陶瓷修饰电极,用于测定高浓度维生素C(Vit C)存在下尿酸或者多巴胺的浓度,该电极可以克服由Vit C的氧化电位与尿酸的氧化电位重叠造成的干扰,在pH1.0的0.1mol/L柠檬酸盐缓冲液中,可得到0.5～10和10～100μmol/L的线性校正曲线,检测限是0.2μmol/L,该电极在测定人尿液中的尿酸时,可以不对尿样进行预处理。
Elena等[7]使用电化学阳极钻石膜电极测定了高浓度Vit C存在下尿酸的浓度,最低值可以测到5×10-8mol/L,小于20倍的Vit C不会干扰测定,并可直接用于尿液中尿酸的测定。
Wang等[8]制作了一种新型的通过电化学氧化法沉积在玻碳电极表面上的聚胺基吡啶修饰电极来测定尿酸,其使用寿命大于2年,可以测定1000倍的Vit C存在下的尿酸浓度,线性范围(5.0×10-9～8.0×10-6)mol/L,检测限1.0×10-9mol/L,使用此电极测定人尿液中的尿酸,可以不对尿样进行预处理。
6 展望对于尿液中钙、镁离子浓度的电极法检测,冠醚类化合物及其衍生物具有较大的应用前景,特别是双冠醚和聚冠醚。
对于尿草酸、柠檬酸和尿酸的酶电极法测定,环糊精类化合物有可能成为好的载体。
一些含氮穴状配体环上的N原子质子化后,亦可成为阴离子受体。
上述这些化合物的亲脂烷基均分布在环的外侧,能溶解于合适的有机溶剂中,因此可用其作为离子载体研制成液膜离子交换体,制备出离子选择性电极。
同时,它们的空腔大小、构象及取代基均可以修饰,得到不同腔径的主体分子。
腔径不同,它们便可以选择不同的金属离子或阴离子结合。
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