一種用于檢測痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印跡電化學(xué)傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于檢測痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印跡電化學(xué)傳感器。本發(fā)明采用磁性還原石墨烯修飾的磁性電極，運用多巴胺自聚，制備得到磺胺二甲嘧啶磁性分子印跡電化學(xué)傳感器。當(dāng)喹乙醇在10.0nM～200.0nM濃度范圍內(nèi)時，電化學(xué)信號升高程度與磺胺二甲嘧啶濃度呈良好的線性關(guān)系，方法檢出限達(dá)到0.1nM。該傳感器用于實際樣品檢測回收率達(dá)到92.6％?101.7％，本發(fā)明提高了磺胺二甲嘧啶的靈敏度和選擇性，對于痕量磺胺二甲嘧啶的檢測易于自動化。
【專利說明】
一種用于檢測痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印跡電化學(xué)傳 感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于新型功能材料、電化學(xué)傳感檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種磁性分子印跡電 化學(xué)傳感器，特別是一種用于檢測痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印跡電化學(xué)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 磺胺二甲嘧啶（SuIfadimidine，SM2)，又名磺胺二甲嘧啶、美沙磺胺，系統(tǒng)命名為 N-(4,6-二甲基-2-嘧啶基)-4-氨基苯磺酰胺?；前范奏奏?，磺胺類藥物是一類廣譜抗菌 學(xué)藥物，廣泛用于動物類特別是畜禽疾病的預(yù)防和治療。但是人體過量的攝入磺胺二甲嘧 啶影響人體的免疫系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)，破壞機體正常菌群生態(tài)平衡，致使致病菌產(chǎn)生耐藥性。 因此對磺胺二甲嘧啶的檢測控制尤為重要。目前對磺胺類藥物的常用的檢測方法有:高效 液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法，金免疫分析方法，高效液相色譜法，化學(xué)發(fā)光分析方法，薄層色譜法， 毛細(xì)督電泳等。但這些方法一般都需要進(jìn)行較為復(fù)雜的樣品的前處理，而高效液相色譜串 聯(lián)質(zhì)譜法綜合了色譜的高分離能力和質(zhì)譜的高的定性能力，但是儀器本事較貴，對運用儀 器的實驗員也有較高的操作要求。免疫分析法具有靈敏，經(jīng)濟，快速等優(yōu)點，但是這種方法 實驗起來比較復(fù)雜。
[0003] 嚴(yán)格控制肉類、牛奶和蛋類中的磺胺殘留量是非常重要的，因此一種快速有效可 以重復(fù)利用的檢測方法尤為重要。分子印跡技術(shù)(MIT)是近年興起的一種具有構(gòu)效預(yù)定型、 特意識別性和廣泛適用性的新技術(shù)。基于該技術(shù)制備的分子印跡聚合物具有親和性和選擇 性高，抗惡劣環(huán)境能力強，穩(wěn)定性好，使用壽命長，應(yīng)用廣泛地特點，分子印跡技術(shù)在色譜分 離，固相萃取、仿生傳感都形成廣泛的應(yīng)用。結(jié)合磁性分離技術(shù)和分子印跡技術(shù)合成的磁性 印跡聚合物，即能選擇性識別目標(biāo)分子，又能在外磁場作用下快速分離，因此成為近幾年的 研究熱點。多巴胺是神經(jīng)遞質(zhì)，含有豐富的兒茶酚和乙氨基活性官能團，具有良好的生物相 容性和氧化聚合能力，幾乎能粘附到任何基體上。近年來，廣泛用于抗體、酶和血紅蛋白等 生物物質(zhì)的固定化，是一種良好的生物固定材料及分子印跡單體。
[0004] 將磁性分子印跡技術(shù)與傳感器相結(jié)合，可以獲得高靈敏度、高選擇性的生物傳感 器，目前已經(jīng)有相關(guān)報道，但是應(yīng)用于痕量磺胺二甲嘧啶的檢測暫未有相關(guān)研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明在于提供一種用于痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子 印跡電化學(xué)傳感器，可高靈敏度、高選擇性地用于檢測痕量磺胺二甲嘧啶。
[0006] 本發(fā)明所述的一種用于檢測痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印跡電化學(xué)傳感器，其 特征在于，所述磁性分子印跡電化學(xué)傳感器是通過以下方法制備的：
[0007] (1)磁芯電極的處理：
[0008] 將磁芯玻碳電極放于0.2M的硫酸中活化20min后，依次用1.0、0.3和0.05μπι的α-氧 化鋁粉末進(jìn)行表面拋光處理，用超純水沖洗干凈后晾干，接著將電極置于5mM的K 3[Fe(CN)6] 溶液中，在-ο. 2V~0.6V電位范圍內(nèi)以100mV/S的速率進(jìn)行循環(huán)伏安(CV)掃描直到得到穩(wěn)定 的循環(huán)伏安圖。
[0009] (2)磁芯電極的修飾：
[00?0] 稱取IOmg磁性還原石墨稀(Fe3〇4@rGO)置于4mL水中超聲分散lOmin，形成分散液。 用微量移液槍移取5yL分散液小心滴涂于電極表面，置于紅外燈下干燥備用。
[0011] (3)分子印跡聚合液的制備：
[0012] 將磺胺二甲嘧啶溶解于N，N-二甲基嘧啶中配置成5mM的磺胺二甲嘧啶溶液，鹽酸 多巴胺溶解于水配制成IOmM鹽酸多巴胺溶液;分別移取上述溶液各O.lmL，利用磷酸鹽緩沖 溶液調(diào)節(jié)pH值，超聲處理20min后，溶液變成淡黃色待用；
[0013] (4)傳感器的構(gòu)建：
[0014]將修飾后的磁芯電極浸入聚合液中，采用循環(huán)伏安法在-0.2V~0.6V下以100mV/S 的速率下掃描一定圈數(shù)，置于0.2M鹽酸-乙醇（1:2，V/V)洗脫液清洗，即得磺胺二甲嘧啶磁 性分子印跡電化學(xué)傳感器。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明所述的分子印跡電化學(xué)傳感器的進(jìn)一步特征，所述步驟(3)中，磷酸鹽 緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值為7.5。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明所述的分子印跡電化學(xué)傳感器的進(jìn)一步特征，所述步驟(4)中，掃描圈 數(shù)為20圈。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明所述的分子印跡電化學(xué)傳感器的進(jìn)一步特征，所述步驟(4)中，洗脫液 清洗時間為20min。
[0018] 本發(fā)明所述的用于檢測痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印跡電化學(xué)傳感器克服了 已有技術(shù)在檢測痕量磺胺二甲嘧啶時存在方法過于繁瑣，步驟復(fù)雜等諸多缺點，更好地提 高了檢測的靈敏度和選擇性，對于痕量磺胺二甲嘧啶的檢測易于自動化。
【附圖說明】
[0019] 圖1是不同修飾電極在K3[Fe(CN)6]溶液中的循環(huán)伏安曲線，圖中，a:裸磁芯電極； b: Fe3O4OrGO/磁芯電極;c: MIP修飾電極;d:洗脫模板后的MIP修飾電極。
[0020] 圖2a是MIP修飾電極的掃描電子顯微鏡圖，圖2b是洗脫后的MIP修飾電極的掃描電 子顯微鏡圖。
[0021] 圖3是本發(fā)明所述的傳感器標(biāo)準(zhǔn)吸收曲線。
【具體實施方式】
[0022] 實施例1:本發(fā)明所述的用于檢測痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印跡電化學(xué)傳感 器的構(gòu)建，其特征在于，所述磁性分子印跡電化學(xué)傳感器是通過以下方法制備的：
[0023] (1)磁芯電極的處理：
[0024] 將磁芯玻碳電極放于0.2M的硫酸中活化20min后，依次用1.0、0.3和0.05μπι的α-氧 化鋁粉末進(jìn)行表面拋光處理，用超純水沖洗干凈后晾干，接著將電極置于5mM的K3[Fe(CN)6] 溶液中，在-〇. 2V~0.6V電位范圍內(nèi)以100mV/S的速率進(jìn)行循環(huán)伏安(CV)掃描直到得到穩(wěn)定 的循環(huán)伏安圖。
[0025] (2)磁芯電極的修飾：
[0026] 稱取IOmg磁性還原石墨稀Fe3〇4@rGO置于4mL水中超聲分散lOmin，形成分散液。用 微量移液槍移取5yL分散液小心滴涂于電極表面，置于紅外燈下干燥備用。
[0027] (3)分子印跡聚合液的制備：
[0028] 將磺胺二甲嘧啶溶解于N，N-二甲基嘧啶中配置成5mM的磺胺二甲嘧啶溶液，鹽酸 多巴胺溶解于水配制成IOmM鹽酸多巴胺溶液;分別移取上述溶液各O.lmL，利用磷酸鹽緩沖 溶液調(diào)節(jié)pH值，超聲處理20min后，溶液變成淡黃色待用；
[0029] (4)傳感器的構(gòu)建：
[0030]將修飾后的磁芯電極浸入聚合液中，采用循環(huán)伏安法在-0.2V~0.6V下以100mV/S 的速率下掃描一定圈數(shù)，置于0.2M鹽酸-乙醇（1:2，V/V)的洗脫液清洗，即得磺胺二甲嘧啶 磁性分子印跡電化學(xué)傳感器。
[0031] 實施例2:本發(fā)明所述的用于檢測痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印跡電化學(xué)傳感 器的循環(huán)伏安表征
[0032] 由于膜中的印跡孔穴可作為電子傳遞的通道，運用K3[Fe(CN)6]為探針，根據(jù)其電 流的大小表征各種電極的表面性質(zhì)。如圖1所不，不同電極在5mM的K3 [Fe (CN) 6 ]溶液中的循 環(huán)伏安圖差異顯著。曲線a是裸磁芯電極的循環(huán)伏安圖，氧化還原峰明顯。曲線b所示，當(dāng)在 磁性玻碳電極表面修飾一層Fe 3O4OrGO復(fù)合物后，峰電流有很明顯的增大，這是由于Fe3O4O rGO復(fù)合物導(dǎo)電性很好，能促進(jìn)電極表面的電子傳遞，增大電流信號。曲線c所示，當(dāng)修飾后 的電極表面電聚合印跡膜后，可以發(fā)現(xiàn)氧化還原峰電流明顯下降，因為電聚合MIPs后，傳感 器的電子傳遞過程受到阻礙。如曲線d所示，模板分子磺胺二甲嘧啶被洗脫下來，有孔穴讓 電子進(jìn)行傳遞，信號恢復(fù)。
[0033] 實施例3:本發(fā)明所述的用于檢測痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印跡電化學(xué)傳感 的不同修飾電極的掃描電鏡表征
[0034]采用掃描電鏡，對不同修飾電極的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。如圖2a所示，在電極表面 修飾上分子印跡膜后電極表面光滑，說明印跡效果良好;經(jīng)過洗脫后，由于模板分子被洗脫 下來，因此在該分子印跡膜表面留下了許多孔穴，因此表面變得粗糙(參見圖2b)。
[0035] 實施例4:線性范圍與檢出限實驗
[0036] 在優(yōu)化條件下，將印跡電極于K3Fe (CN)6溶液中進(jìn)行差分脈沖伏安掃描，測定氧化 峰電流記為Io然后將印跡電極浸泡在不同濃度的喹乙醇溶液中吸附相同的時間，吸附后測 得的氧化峰電流記為I，實驗用相對峰電流AI(AI = Io-I)來描述電流變化。如圖3所示，在 濃度為10-200nM的濃度范圍內(nèi)，ΛΙ(μΑ)與磺胺二甲嘧啶濃度C(nM)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系， 其線性回歸方程為厶1 = 0.872.90+48.51，妒=0.9918，檢出限為0.謂111。
[0037]實施例5:重現(xiàn)性與穩(wěn)定性實驗
[0038] 分子印跡電化學(xué)傳感器的重現(xiàn)性是通過測定相同條件下制備的同一分子印跡電 極對IOOnM的磺胺二甲嘧啶溶液中進(jìn)行DPV檢測，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.05%，表明印跡電極具 有良好的可逆性和重現(xiàn)性。
[0039] 傳感器的穩(wěn)定性也是研究傳感器良好與否的重要因素，在相同條件下制備3支相 同的傳感器，放于冰箱中保存2周，之后分別在對IOOnM的磺胺二甲嘧啶溶液中進(jìn)行DPV檢 測。最后結(jié)果顯示兩周后發(fā)現(xiàn)響應(yīng)電流值是原來的89%，表明傳感器具有較好的穩(wěn)定性。
[0040] 實施例6:實際樣品測定
[0041 ] 取待測牛奶2mL，3000rpm下離心10min，棄乳脂，超純水稀釋，放入印跡電極IOmin 后，將印記電極轉(zhuǎn)移至鐵氰化鉀測試液中，用差分脈沖伏安法測定鐵氰化鉀探針分子在印 跡電極上的電流響應(yīng)。然后采用標(biāo)準(zhǔn)加入法向其中加入一定量的磺胺二甲嘧啶后檢測，測 定結(jié)果見表1。由表1可知方法的回收率為95.9%-103.2%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.67%-3.28%〇
[0042]表1牛奶樣品分析
【主權(quán)項】
1. 一種用于檢測痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印跡電化學(xué)傳感器，其特征在于，所述 磁性分子印跡電化學(xué)傳感器是通過以下方法制備的： (1) 磁芯電極的處理： 將磁芯玻碳電極放于0.2M的硫酸中活化20min后，依次用1.0 、0.3和0.05μπι的α-氧化鋁 粉末進(jìn)行表面拋光處理，用超純水沖洗干凈后晾干，接著將電極置于5mM的K3[Fe(CN)6]溶液 中，在-0.2V~0.6V電位范圍內(nèi)以100mV/ S的速率進(jìn)行循環(huán)伏安(CV)掃描直到得到穩(wěn)定的循 環(huán)伏安圖； (2) 磁芯電極的修飾： 稱取IOmg磁性還原石墨稀Fe3〇4@rGO,置于4mL水中超聲分散lOmin，形成分散液；用微量 移液槍移取5yL分散液小心滴涂于電極表面，置于紅外燈下干燥備用； (3) 分子印跡聚合液的制備： 將磺胺二甲嘧啶溶解于N，N-二甲基嘧啶中配置成5mM的磺胺二甲嘧啶溶液，將鹽酸多 巴胺溶解于水配制成IOmM鹽酸多巴胺溶液;分別移取上述溶液各O.lmL，利用磷酸鹽緩沖溶 液調(diào)節(jié)pH值，超聲處理20min后，溶液變成淡黃色待用； (4) 傳感器的構(gòu)建： 將修飾后的磁芯電極浸入聚合液中，采用循環(huán)伏安法在-0.2V~0.6V下以100mV/S的速 率下掃描一定圈數(shù)，置于0.2M鹽酸-乙醇（1:2，V/V)洗脫液清洗，即得磺胺二甲嘧啶磁性分 子印跡電化學(xué)傳感器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性分子印跡電化學(xué)傳感器，其特征在于:所述步驟(3)中，磷 酸鹽緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值為7.5。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性分子印跡電化學(xué)傳感器，其特征在于:所述步驟(4)中，掃 描圈數(shù)為20圈。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性分子印跡電化學(xué)傳感器，其特征在于:所述步驟(4)中，洗 脫液清洗時間為20min。
【文檔編號】G01N27/30GK105891290SQ201610206836
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月1日
【發(fā)明人】汪洪武, 劉艷清, 姚夙, 嚴(yán)子軍, 余健健
【申請人】肇慶學(xué)院