用于真菌毒素检测的分子印迹膜电极的制作方法

文档序号:6032034
专利名称:用于真菌毒素检测的分子印迹膜电极的制作方法
技术领域
本实用新型涉及通过测试电化学变量分析材料的生物化学电极技术领 域,特别是一种用于真菌毒素检测的分子印迹膜电极。
背景技术
真菌毒素(Mycotoxin)是一些真菌(主要为曲霉属、青霉属及镰孢属) 在生长过程中产生的易引起人和动物病理变化和生理变态的次级代谢产 物,毒性很高。按化学结构计算,估计有400种真菌代谢产物对人类和动 物是有毒的。代表性的真菌毒索有黄曲霉毒素、赭曲霉毒素、展青霉素、 单端孢霉烯族毒素、玉米赤霉烯酮、伏马毒素、杂色曲霉菌素、串株镰刀 菌素、桔霉素等。人或动物摄入被真菌毒素污染的食物,或通过吸入及皮 肤接触真菌毒素可引发多种中毒症状,对机体甚至造成永久性损害。因此, 随着检测方法和分析技术的发展,人们发现真菌毒素几乎广泛存在于所有 的食品和饲料中。所以,对真菌毒素的检测分析尤其重视。
真菌毒素是小分子物质,极耐热,毒性不因通常的加热而被破坏,可 引起多器官的损害,而且具有远期致病作用。更重要的是,被真菌毒素污 染的粮食在外观上是正常的,不易被人们注意。随着真菌毒素检测手段的 进步,21世纪真菌毒素的研究必将是热门课题之一。真菌毒素的存在会威 胁人类健康,造成社会经济损失,因此,真菌毒素的预防、去毒、解毒, 尤其是快速高灵敏度的检测方法的建立显得十分重要。
真菌毒素的检测分析方法一般有薄层色谱法(TCL)、高效液相色谱法 (HPLC)、免疫分析法等,现代真菌毒素的快速分析方法主要有酶联免疫吸 附法(ELISA)和免疫亲和层析-荧光法。国外,已有较多的真菌毒素检测的 报道。Yu等(2005)建立了赭曲霉素A (0TA)多克隆抗体直接竞争ELISA 方法。Schneider等(2000)利用鸡卵黄抗体建立了谷物中脱氧雪腐镰刀 菌烯醇(DON)的间接竞争ELISA方法。BirdCB等(2002)在样品中添加
1.0、 3.0、 5. Omg/kg伏马菌素(FM)时,平均回收率分别为120%、 100%、 90%。 Xu等(1988)利用直接ELISA方法测定了谷物DON,样品添加浓度为 10-1000 ng/ml时回收率为100%-102. 1%。 Liu等(1985)建立了检测谷物、 小麦、猪饲料中玉米赤霉烯酮(ZEN)的多克隆抗体间接竞争ELISA方法。 日本协和梅迪克斯株式会社发明了用于单端孢菌毒素真菌毒素检测的方法 和试剂,并于2000年申请了专利。欧美各国纷纷开发研制基于单克隆或多 克隆抗体的真菌毒素ELISA检测试剂盒,并已商业化,广泛用于农产品和 食品安全检测,但进口价格偏高。国内,褚庆华等(2005)利用免疫亲和 柱层析净化荧光光度法和免疫亲和柱层析净化高效液相色谱法建立了对油 料(大豆、油菜籽)以及食用植物油中黄曲霉素、赭曲霉毒素A和玉米赤 霉烯酮的快速检测方法。黄彪等(2006)采用时间分辨荧光技术建立了高 灵敏的黄曲霉毒素B1 (AFB1)间接竞争免疫分析法(AFB-TRFIA)。阳传和 等(1990)采用免疫技术建立了检测真菌毒素的国家标准(GB/T14933-94)。
这些检测方法大多都有周期长,过程复杂,费时费力等缺点。
由于大多数真菌毒素的类似物较多、新发现的真菌毒素不断增加、真 菌毒素污染的普遍性和危害性被逐步认识等原因,对真菌毒素的快速高灵 敏度分析方法也提出了更迫切和更高的要求。目前,限制真菌毒素检测研 究的难点主要是结构相似物较多,交叉反应普遍;毒素检测时较易受提 取液中其它难于去除的干扰物质的影响等。针对当前真菌毒素危害性大、 检测困难、不易预防等特点,尤其对商检和卫生防疫部门来说,更需要有 一个简便、快速、灵敏的方法对真菌毒素进行检测,对其潜在危害作出判 断,以促进经济发展,保障人类健康。
现在很多领域都在利用丝网印刷技术制作不同用处的电极,中国专利 申请号85102225、 99812560. 1、 00130620. 0和02157282. 8中披露的就是 这种丝网印刷电极。但由丝网印刷技术制成的真正用于产业化的一次性真 菌毒素检测生物传感系统分子印迹膜电极的相关报道尚未见到。 发明内容
本实用新型要解决的技术问题,是提供了一种检测方便、成本低廉、
携带方便的用于真菌毒素检测的分子印迹膜电极。
为了解决上述技术问题,本实用新型是通过以下措施来实现的 一种 用于真菌毒素检测的分子印迹膜电极,包括电极基片,所述电极基片上印 制或粘贴由导电材料制成的两个电极基体,其特征在于所述两个电极基 体一个由接线端子通过电极连线和工作电极相连成一体,另一个电极基体 由接线端子通过电极连线和对电极相连成一体;所述电极连线表面涂覆一 层聚碳酸酯,所述工作电极上涂覆有反应层,所述反应层是由用表面修饰 技术固定在工作电极上的能和真菌毒素发生特异分子识别生化反应的分子 印迹聚合物组成。
为了使检测更加准确,本实用新型还包括固定在所述电极基片上的参 比电极。
本实用新型所述工作电极还涂覆有一层用于纳米增效的碳纳米管。
本实用新型所述工作电极的形状为四边形,所述对电极的形状为围绕 在工作电极外面的」形。
本实用新型还包括有上盖,所述上盖覆盖在整个电极的最上面,所述 参比电极、工作电极、对电极、接线端子和部分电极连线暴露在外边。
本实用新型的有益效果
1. 由于使用丝网印刷电极,其电极拆换简便、小型化、易携带、可以 一次性使用。
2. 反应层是由用表面修饰技术固定在工作电极上,通过固定化材料的 配比调整,使制得的分子印迹膜电极对环境温度的要求不明显,室温下使 用即可。
3. 制备方法简单,性能稳定,电极的重复性好,适用于真菌毒素检测 生物传感器产业化的实际应用。
4. 由于丝网印刷技术的应用,使制作电极的工艺成本降低,适于产业 化中价廉的要求,这有利于制成一次性产品,方便客户使用。
5. 丝网印刷技术不受承印物大小和形状的限制,其灵活性和实用性的
特点使其在制作电极时不受形状、大小等限制,制成不同规格的分子印迹
膜电极产品,丰富产品种类。
6. 由于丝网印刷可以进行工业化的大规模生产,使得电极在生产上可 以批量定制,它不受企业大小的限制,大工业机械化可以进行生产,乡镇 企业、个体手工业也可以进行生产。
7. 丝网印刷电极规格小、重量轻、易于携带、方便、实用。
8. 以丝网印刷电极为固定载体固定分子印迹聚合物的分子印迹膜电 极组建的生物传感系统,可实现对真菌毒素的快速在线检测,检测时间可
控制在10min左右,检出限为O. lng/g。
9. 反应层加入了碳纳米管,利用其纳米增效作用,显著提高了所制得 的电极的反应灵敏性和检测精度,使检测结果更加准确。
10. 所述电极基片上固定有参比电极,使检测更加准确.以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。


图1为电极基片的正视示意图。
图2为三个电极基体的正视示意图。
图3为反应层的正视示意图。
图4为上盖的正视示意图。
图5为本实用新型分子印迹膜电极的正视示意图。
图6为除去上盖的本实用新型分子印迹膜电极的正视示意图。
图7为本实用新型分子印迹膜电极的反应原理图。
图中1.接线端子,2.电极连线,3.参比电极,4.工作电极,5.对 电极,6.反应层,7.窗口, 8.上盖,9.电极基片。
具体实施方式

实施例1
如图5所示的一种用于真菌毒素检测的分子印迹膜电极,包括电极基 片9,所述电极基片9上印制或粘贴由导电材料制成的两个电极基体,所 述两个电极基体一个由接线端子1通过电极连线2和工作电极4相连成一 体,另一个电极基体由接线端子1通过电极连线2和对电极5相连成一体;
所述电极连线2表面涂覆一层聚碳酸酯,所述工作电极4上涂覆有反应层, 所述反应层是由用表面修饰技术固定在工作电极4上的能和真菌毒素发生 特异分子识别生化反应的分子印迹聚合物组成。
为了使检测更加准确,本实用新型还包括固定在所述电极基片9上的
参比电极3。
本实用新型所述工作电极4还涂覆有一层用于纳米增效的碳纳米管。
如图2.4所示本实用新型所述工作电极4的形状为四边形,所述对电 极5的形状为围绕在工作电极4外面的」形。
如图4. 5所示本实用新型还包括有上盖8,所述上盖8覆盖在整个电 极的最上面,所述参比电极3、工作电极4、对电极5、接线端子l和部分 电极连线2暴露在外边。
如图3所示反应层是由用表面修饰技术固定在工作电极4上的能和真 菌毒素发生特异分子识别生化反应的分子印迹聚合物组成。
图l、图2、图3、图4和图5表明有1个工作电极的本实用新型分子 印迹膜电极的构成情况。图l表明大小为长35mm、宽12腿、厚0.5mm的电 极基片9;工作电极4为3X3mm的正方形片,通过电极连线2与一个接线 端子l连为一体;对电极5为长4. 5匿、宽1腿,高4.5mm的」形片子, 其一侧通过电极连线2与另一个接线端子1连为一体;反应层6为一与工 作电极9面积相等的正方形片;上盖8长26腿、宽12mm、厚0. 2mm。
制造时以铂电极为工作电极、铂线作为对电极,饱和甘汞作为参比电 极材料,将接线端子l、电极连线2、参比电极3、工作电极4和对电极5 通过喷涂法印制或用粘接剂粘接在电极基片9的指定位置上。图5表示上 盖8粘接在电极基片9、电极连线2、参比电极3、工作电极4和对电极5 之上,形成一个完整的有1个正方形工作电极的分子印迹膜电极。
本实用新型用于真菌毒素检测的分子印迹膜电极的制备方法是
在由丝网印刷技术制成的有机绝缘材料做成的电极基片即载体上,将 导电材料用喷涂法印制形成工作电极、参比电极和对电极的基体,它们的 中间部分表面上涂覆一层聚碳酸酯绝缘体,在工作电极基体下端部分涂覆
表面修饰技术形成的反应层,即制成分子印迹膜电极,其反应层的具体制 备方法为
第一步,依次用0. 5 ii m禾B 0. 3 "滅1203粉末将铂电极抛光,再用50%的 HN03进行处理,最后分别用丙酮和二次蒸馏水充分冲洗3次。
第二步,取5ul碳纳米管溶液,均匀涂布于工作电极表面,室温下干燥。
第三步,将分子印迹聚合物加入到浓度为5%的溶剂中溶解。取10" L 上述混合液滴加到工作电极表面,均匀地涂成膜,在室温下干燥。
第四步,用缓冲溶液洗去多余的分子印迹聚合物。将制成的分子印迹 膜电极置于4t:下冰箱中,保存24h后使用。
上述方法中所用缓冲溶液的百分比浓度均为重量/体积比浓度,所用 的分子印迹聚合物根据不同的检测分子来选择,所用的缓冲液的配方是 Na2HP04l. 15克,KC1 0. 2克,NaCl 8. 0克,KH2P04 0 . 2克,定容于1000mL 的容量瓶中,pH=7.4。
如图7所示本实用新型工作原理
在溶剂中加入真菌毒素分子、功能单体、交联剂等反应物后引发反应, 使其聚合。而后利用物理或化学手段将真菌毒素分子从制备的聚合物中洗 脱出来,聚合物内部便形成了形状和官能团位置与真菌毒素分子相匹配的 空穴,此空穴对真菌毒素分子具有高度的特定识别性和结合能力,当样品 中的待测物质与此聚合物特异性结合以后,结合光电转换技术,将光信号 转变成电信号,根据电极表面产生的电流的大小可以测定真菌毒素的含量。
实施例2用做工作电极和对电极的基体的导电材料是碳,其他同实施
实施例3用做工作电极和对电极的基体的导电材料是金,其他同实施 例1。
实施例4用做工作电极和对电极的基体的导电材料是银,其他同实施
权利要求1.一种用于真菌毒素检测的分子印迹膜电极,包括电极基片(9),所述电极基片(9)上印制或粘贴由导电材料制成的两个电极基体,其特征在于所述两个电极基体一个由接线端子(1)通过电极连线(2)和工作电极(4)相连成一体,另一个电极基体由接线端子(1)通过电极连线(2)和对电极(5)相连成一体;所述电极连线(2)表面涂覆一层聚碳酸酯,所述工作电极(4)上涂覆有反应层,所述反应层是由用表面修饰技术固定在工作电极(4)上的能和真菌毒素发生特异分子识别生化反应的分子印迹聚合物组成。
2. 根据权利要求1所述用于真菌毒素检测的分子印迹膜电极,其特征 在于还包括有固定在所述电极基片(9)上的参比电极(3)。
3. 根据权利要求2所述用于真菌毒素检测的分子印迹膜电极,其特征 在于所述工作电极(4)还涂覆有一层用于纳米增效的碳纳米管。
4. 根据权利要求1所述用于真菌毒素检测的分子印迹膜电极,其特征 在于所述工作电极(4)的形状为四边形,所述对电极(5)的形 状为围绕在工作电极(4)外面的」形。
5. 根据权利要求1. 2. 3或4任意一项所述用于真菌毒素检测的分子印 迹膜电极,其特征在于还包括有上盖(8),所述上盖(8)覆盖 在整个电极的最上面,所述参比电极(3)、工作电极(4)、对电极(5)、接线端子(1)和部分电极连线(2)暴露在外边。
专利摘要本实用新型公开了一种用于真菌毒素检测的分子印迹膜电极,包括电极基片、电极基体,所述两个电极基体一个由接线端子通过电极连线和工作电极相连成一体,另一个电极基体由接线端子通过电极连线和对电极相连成一体;所述电极连线表面涂覆一层聚碳酸酯,所述工作电极上涂覆有反应层。本实用新型还包括固定在所述电极基片上的参比电极。所述工作电极还涂覆有一层用于纳米增效的碳纳米管。本实用新型可实现对真菌毒素的快速在线检测,检测时间可控制在10min左右,检出限为0.1ng/g;反应层加入了碳纳米管,显著提高了所制得的电极的反应灵敏性和检测精度;所述电极基片上固定有参比电极,使检测更加准确。
文档编号G01N27/327GK201184874SQ20082002174
公开日2009年1月21日 申请日期2008年5月7日 优先权日2008年5月7日
发明者于京华, 燕 卢, 孙旦子, 席志芳, 瑾 张, 张丽娜, 张玉璘, 朱元娜, 芳 李, 李冬梅, 汪世华, 王元秀, 葛慎光, 裴梅山, 梅 颜, 黄加栋 申请人:济南大学
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