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基于分子印迹膜修饰丝网印刷电极的地西泮电化学传感器刘晓芳;姚冰;刘国艳;柴春彦【摘要】以地西泮为模板分子,采用循环伏安法在一次性丝网印刷电极表面原位电聚合形成聚邻苯二胺膜,洗脱除去模板分子后得到地西泮分子印迹膜修饰丝网印刷电极.利用差示脉冲法对印迹膜和非印迹膜进行评价,表征了电极表面膜的电化学性质.以KI为印迹电极和底液间的探针,建立了一种间接检测地西泮的传感方法.该传感器的敏感元件为修饰有分子印迹膜的丝网印刷电极,其制备和更换非常方便.用于电化学检测时,样品的富集时间为3 min,地西泮的浓度在2.0×10-7 ～1.0×10-5 mol/L范围内与峰电流呈良好的线性关系,检出限为2.5×10-8 mol/L,基于猪肉样品的加标回收率为92% ～95%.将该传感器初步用于实际样品分析,结果满意.【期刊名称】《分析测试学报》【年(卷),期】2010(029)011【总页数】6页(P1121-1125,1131)【关键词】分子印迹;电聚合;地西泮;电化学传感器【作者】刘晓芳;姚冰;刘国艳;柴春彦【作者单位】上海交通大学,农业与生物学院,上海,200240;上海交通大学,农业与生物学院,上海,200240;上海交通大学,农业与生物学院,上海,200240;上海交通大学,农业与生物学院,上海,200240【正文语种】中文【中图分类】O657.1;TQ460.72地西泮是一种中枢神经系统抑制药物,大剂量服用可产生中枢神经抑制、呼吸抑制等中毒现象,长期摄入将产生依赖性或成瘾性。
动物源性产品中此类药物的残留对消费者健康和对外贸易均产生很大危害,因此研制检测速度快、操作简便的地西泮传感器具有重要意义。
分子印迹技术是一种制备对靶物质分子有预定选择性聚合物的技术[1]。
分子印迹聚合物可与模板分子特异性结合的优点使其在对化学物质的分离、富集、检测方面具有广阔的研究前景[2-10],检测领域中将分子印迹膜作为敏感元件与传感器技术相结合的研究不断深入[11]。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910144412.5(22)申请日 2019.02.27(71)申请人 昆明理工大学地址 650000 云南省昆明市呈贡区景明南路727号(72)发明人 顾丽莉 陈昱安 彭健 刘东辉 师君丽 孔光辉 (74)专利代理机构 北京高沃律师事务所 11569代理人 刘奇(51)Int.Cl.G01N 27/48(2006.01)G01N 27/30(2006.01)(54)发明名称一种西草净分子印迹电化学传感器及其制备方法(57)摘要本发明涉及电化学传感器领域，提供了一种西草净分子印迹电化学传感器的制备方法，将西草净、甲基丙烯酸和乙腈混合后进行预聚合反应，得到预聚合液；将预聚合液、交联剂和引发剂混合后进行除氧，然后将除氧液涂覆于电极表面后进行热聚合，再洗脱模板分子，即得到西草净分子印迹电化学传感器。
本发明将分子印迹技术与电分析化学检测技术联用，在电极表面制备西草净印迹薄膜，该方法步骤简单，容易进行。
本发明还提供了一种西草净分子印迹电化学传感器，该传感器结构简单，可用于测定西草净的含量，灵敏度高，准确度高，且检测时间短，克服了传统分析方法步骤复杂、设备昂贵、耗时长的缺点。
权利要求书1页 说明书8页 附图1页CN 109828017 A 2019.05.31C N 109828017A权 利 要 求 书1/1页CN 109828017 A1.一种西草净分子印迹电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将模板分子、甲基丙烯酸和乙腈混合后进行预聚合反应，得到预聚合液；所述模板分子为西草净；(2)将所述预聚合液、交联剂和引发剂混合后进行除氧，得到除氧液；(3)将所述除氧液涂覆于电极表面后进行热聚合，然后洗脱模板分子，得到西草净分子印迹电化学传感器。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述模板分子和甲基丙烯酸的摩尔比为1:3～1:6.3。
收稿日期:2004-03-04.作者简介:王澍(1975- ),男,湖南双峰人,娄底师范高等专科学校招生就业处教师。
基于分子印迹技术的麻黄素电容传感器的研制王 澍(娄底师范高等专科学校招生就业处,湖南 娄底417000)摘 要:应用分子印迹技术,以邻氨基苯甲酸为单体电聚合生成了对麻黄素敏感的分子印迹聚合物薄膜。
以此薄膜为关键元件制备了麻黄素电容传感器。
实验结果表明,该传感器对麻黄素有明显响应,且对与麻黄素结构相似物质肾上腺素及去甲肾上腺素选择性良好。
关键词:分子印迹;邻氨基苯甲酸;电聚合;麻黄素;电容传感器中图分类号:O65 文献标识码:A 文章编号:1008-1666(2004)02-0016-03The Development Of Ephedrine C apacitance SensorB asing Molecularly Imprinted Polymers(MIP)W A N G S hu(Department of Enrollment and Em ployment ,Loudi Teachers College ,Loudi ,417000,China )Abstract :In this article ,the author uses MIP and uses o -amidbenz ylacid as monor electric polymer to make a kind of MIP film which is sensitive to e phedrine ,and makes an ephedrine capacitance sensor by using the film as the key element.The result of the experiment shows that this kind of sensor can res pond to ephedrine very well and it can also be in connection with epinephrine and noradrenalin which are similar to e phedrine in structure.K ey w ords :molecularly imprinted polymers (MIP );o -amidbenzylacid ;electric polymer ;ephedrine ;capacitance sensor 1 引言分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymers ,简称MIP )的研究已有20多年的历史,随着Wullf[1]和Mos 2bach [2]等人在共价和非共价型分子印迹技术的开拓性工作,这一技术得到了蓬勃发展。
其基本原理是将目标分子作为模板,与功能性单体、交联剂一起发生聚合反应,功能性单体和印迹分子形成某种可逆的复合物,反应完毕后,将印迹分子抽提出来,这样,在聚合物的骨架上便留下了与印迹分子在空间结构和化学官能团两方面均具互补性的空穴,使空穴具备“记忆”功能。
分子印迹技术应用广泛,主要有以下几方面:化学、生物传感器[3-8],类抗体配件结合[9],样品富集[10],模似酶催化[11]等方面。
MIP 在应用上具有许多优点:耐酸碱等恶劣化学环境,能承受一定机械强度、高温及高压,应用简单,省时,不需昂贵的大型分析仪器。
我国特产的麻黄所含的麻黄碱(ephedrine ),又称麻黄素,其化学结构和生理功能都与肾上腺素相似,在药物上可以代替肾上腺素。
因此,测定体液或原药中的麻黄素的含量在药代动力学方面具有重要意义。
在本文中,我们基于分子印迹技术原理制备了麻黄素的分子印迹聚合物,并用电位法来表征传感器的性能,据作者所知,这在文献中尚属首次,实验取得了令人满意的结果。
2 实验部分2.1 药品及仪器邻氨基苯甲酸、麻黄素购于百灵威,肾上腺素、去甲肾上腺素购于上海生工,邻氨基苯甲酸在使用前重蒸三次。
其它所用试剂均为分析纯,直接使用。
实验全过程均使用双蒸水,并在室温下进行。
实验中使用的工作电极为金电极,直径为0.5mm ,一第2期2004年4月 娄底师专学报Journal of Loudi Teachers College No.2Apr.,2004端用铜线连接,整根金丝用环氧树脂封住,仅露出金丝另一端横截面,铂片电极和饱和甘汞电极分别用作对电极和参比电极,一台连接标准三电极体系的联机电化学工作站(上海辰华)用来完成所用电化学实验。
文章中所有电位均相对于饱和甘汞电极。
2.2 分子印迹聚合物膜的制备用刀片切掉一小段金丝以露出新鲜表面,然后浸泡在浓硝酸中5分钟,再用双蒸水清洗干净,反应溶液组成为:麻黄素0.01M ,邻氨基苯甲酸0.01M ,1/15M 磷酸盐缓冲溶液(p H 6.98)。
反应前先通氮气15分钟,以除掉溶液中的氧气。
然后循环伏安法扫描20圈(0.4-1.0V ,扫描速率5mV/s ),电聚合完成后,用0.01M 盐酸和双蒸水交替淋洗以除去印迹分子。
同时,空白对照电极在相同条件下(不加入目标分子)制备。
2.3 麻黄素的测定背景溶液为1/15M 磷酸盐缓冲溶液(p H 6.98),在开路电压下用阻抗-时间法来检测电容,工作频率为1000Hz ,振幅为0.005V 。
3 结果和讨论3.1 基本原理电容传感器原理基于双电层理论,电极的双电层电容可用下式表达:C dl =εo εr A /d[1]其中:εo 是真空的电容,εr 是电极上膜的介电常数,A 是电极面积,d 是膜的厚度,电容传感器的关键是绝缘性良好且厚度极薄的膜。
3.2 膜的绝缘性研究图1 邻氨基苯甲酸的电聚合循环伏安图图1是邻氨基苯甲酸的循环伏安图,随着扫描圈数的增加,峰电流明显下降,最后成为一根直线,这表示膜是绝缘的。
反应体系中加入或不加入麻黄素循环伏安图没有明显改变,这表明在此电位窗内,麻黄素没有发生结构改变。
图2 电极在氧化还原电对中的循环伏安图。
a ,裸金电极;b ,电聚合膜修饰后的电极。
背景溶液:5mM K3[Fe (CN )6]/K4[Fe (CN )6](1:1)混合物(0.2M NaCl 用作支持电解质)图2中曲线1是裸金电极在氧化还原电对中的循环伏安图。
曲线2是电聚合后的循环伏安图,基本成一直线。
两者差异显著,说明膜已绝缘良好。
3.3 传感器对麻黄素的响应及干扰的测定电容值是通过以下方程计算的:C=-1/2πf Z im[2]其中:f 是工作频率,Z im 是阻抗的虚部。
考虑到不同电极的真实面积会有所差异,故采取相对电容变化值来衡量传感器的响应。
图3 传感器(a )及空白电极(b )对麻黄素的实时响应。
背景溶液:10mL1/15M 磷酸盐缓冲溶液(p H 6.98)图3中曲线1和曲线2分别是麻黄素电容传感器和空白对照电极的响应曲线。
在10ml 背景溶液中获得稳定阻71 总第77期 王澍:基于分子印迹技术的麻黄素电容传感器的研制 抗值后,依次加入不同体积浓度为10mM 的麻黄素溶液,传感器响应明显,而空白对照电极的响应很小。
这说明印记薄膜和麻黄素发生了相互作用,由此改变了膜的表面特性从而改变了膜的介电常数。
非印记薄膜也和麻黄素发生了相互作用,但作用不明显。
响应时间约为8分钟。
这证实了分子印记效果良好。
实验考察了传感器对肾上腺素、去甲肾上腺素及功能单体邻氨基苯甲酸等干扰物的响应。
图4显示了传感器对麻黄素及干扰物的响应。
在底物浓度为0.08mM 时,传感器对麻黄素的响应达到约23%,而对干扰物的响应只有约7%。
图4 传感器对麻黄素及干扰物的响应a ,麻黄素;b ,肾上腺素;c ,去甲肾上腺素;d ,邻氨基苯甲酸3.4 p H 值的影响麻黄素和分子印记聚合物膜中空穴的结合是基于氢键作用。
显然,溶液p H 值会影响两者的结合。
图5显示了p H 值对传感器响应的影响,在p H 值接近中性时响应达到最大,偏酸或偏碱性响应均下降。
同时,考虑到测试实际样品的可能,在前面的实验中取1/15M 磷酸盐缓冲溶液(p H 6.98)作背景溶液。
4 结论 本文论述了一种新型的基于分子印迹技术的麻黄素电容传感器。
该传感器对麻黄素响应明显,选择性良好。
在药品检测及药代动力学研究方面有着潜在用途。
图5 p H 值对电容响应的影响麻黄素浓度:0.02mM参考文献:[1]G.Wulff ,Angew.Chem.Int.Ed.Engl.34(1995)1812.[2]K.Mosbach ,O.Ramstr ?m ,Bio/Technology 14(1996)163.[3]N.Sallacan ,M.Zayats ,T.Bourenko ,A.B.Kharitonov ,I.Willner ,Anal.Chem.74(2002)702.[4]P.Turkewitsch ,B.Wandelt ,G.D.Darling ,W.S.Powell ,Anal.Chem.70(1998)2025.[5]R.G abai ,N.Sallacan ,V.Chegel ,T.Bourenko ,E.K atz ,I.Willner ,J.Phys.Chem.B 105(2001)8196.[6]T.L.Panasyuk ,V.M.Mirsky ,S.A.Piletsky ,O.S.Wolf 2beis ,Anal.Chem.71(1999)4609.[7]Z.-L.Cheng , E.-K.Wang ,X.-R.Y ang ,Biosens.Bio 2electron.16(2001)179.[8]D.Kriz ,M.K empe ,K.Mosbach ,Sens.Actuat.B 33(1996)178.[9]K.Haupt ,A.Dzgoev ,K.Mosbach ,Anal.Chem.70(1998)628.[10]W.M.Mullet ,E.P. i ,B.Sellergren ,mun.,36(1999)217.[11]J.Matsui ,M.Higashi ,T.Takeuchi ,J.Am.Chem.Soc.122(2000)5218.[12]P.T.Vallano ,V.T.Remcho ,J.Chromatogr.A 888(2000)23.81 娄 底 师 专 学 报 总第77期。
