MCM-41介孔分子筛修饰碳糊电极的制备及其应用的制作方法

本发明涉及一种测定头孢哌酮的电化学传感器。

背景技术：

头孢哌酮是第三代头孢菌素。该品对阴性杆菌产生的广谱β-内酰胺酶有一定的稳定性，但较某些第三代头孢菌素差，抗阴性杆菌的作用优于第一、二代头孢菌素，但对绿脓杆菌有较好的抗菌活性。抗阳性菌的作用不如第一、二代头孢菌素，但对肺炎球菌、化脓性链球菌均有较好的作用。对厌氧菌的抗菌作用较弱。肠球菌及相当比例的肠杆菌科致病菌对该品耐药，支原体、衣原体、军团菌对头孢哌酮均耐药。抗菌性能与头孢噻肟相似。对革兰阳性菌的作用较弱，仅溶血性链球菌和肺炎链球菌较为敏感。对数的革兰阴性菌，该品的作用略次于头孢噻肟，对绿脓杆菌的作用较强。口服不吸收。对链球菌（肠球菌除外）抗菌作用较强。对革兰阴性菌有较强的抗菌效能。奈瑟菌属、流感杆菌、大肠杆菌、奇异变形杆菌、克雷伯杆菌、沙门杆菌等对该品甚敏感。绿脓杆菌、阴沟杆菌、脆弱拟杆菌等对该品较不敏感。对大多数的革兰阴性菌，作用略次于头孢噻肟，对绿脓杆菌的作用较强。由此可见检测体内头孢哌酮的水平对合理用药具有十分重要的意义。电分析化学由于具有灵敏度高、选择性好、响应时间短、所需仪器设备价格低廉等优点而广泛用于药物的直接电化学检测。开发出高灵敏度，测定头孢哌酮的电化学传感器引起了人们的研究兴趣。

无机介孔材料具有较高的比表面积、大的孔体积、规则有序的孔道和均一的孔径等特点以外，还在材料的柔韧度以及亲/憎水性方面具有可调节性，同时可以衍生出新的活性中心。这种独特的电子特性将使它有望成为新型传感器器件。

技术实现要素：

本发明就是针对上述问题提供一种MCM-41介孔分子筛掺杂的碳糊电极用于头孢哌酮的高灵敏度、高选择性测定。

本发明所述的MCM-41介孔分子筛的制备：1.2 g的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶于50 mL去离子水、25%的氨水调节pH至10.2，滴加5 mL 正硅酸乙酯(TEOS)，搅拌6h，过滤得全硅MCM-41分子筛原粉；250℃烘焙2 h， 600℃下焙烧4 h，得到全硅MCM-41介孔分子筛。最终测定MCM-41介孔分子筛的表征谱线。

本发明所述的MCM-41介孔分子筛掺杂碳糊电极的制备：石墨粉、MCM-41介孔分子筛按90：10研磨混合均匀，加5～6滴硅油进一步研磨，将研磨好的石墨粉末装进8cm的玻璃管中，插入导电铜丝。

本发明的特点在于通过制备MCM-41介孔分子筛掺杂的碳糊电极检测头孢哌酮。MCM-41介孔分子筛一方面有序孔道可以吸附头孢哌酮，增强电信号，因此以MCM-41介孔分子筛掺杂的碳糊电极测定头孢哌酮具有高的灵敏度。

附图说明

图1为MCM-41介孔分子筛的小角XRD衍射图；

图2为不同电极下头孢哌酮的差分脉冲伏安曲线；

图3为头孢哌酮浓度与峰电流的关系曲线。

具体实施方式

实施例1：MCM-41介孔分子筛的制备

用氨水作为碱源调节pH，水热法合成的步骤如下（原料配比按下表）：用天平称取1.20 g CTAB于100 mL三口烧瓶中，加入50 mL蒸馏水，60 ^oC水浴加热，磁力搅拌至CTAB溶解。搅拌条件下加入25%的氨水调节pH至10.2，混匀后，缓慢滴加5 mL TEOS，逐渐生成白色沉淀。继续搅拌6 h后取出，在循环水式多用真空泵上抽滤，并不断用热蒸馏水冲洗，得全硅MCM-41分子筛原粉。室温下干燥后，将所得半成品放入瓷坩埚，置于马弗炉中先以250 ^oC烘焙2 h，然后在600 ^oC下焙烧4 h，取出，冷却，得到全硅MCM-41介孔分子筛。

实施例2：裸电极的制备

用天平称量1.0 g石墨粉放入玛瑙研钵中进行研磨，研磨过程中尽可能的朝着一个方向进行，当看到石墨粉不再是细小的粉状的时候滴加5～6滴硅油，继续进行研磨，再次研磨的时候也要尽可能的朝着一个方向进行，同时要避免石墨粉由于用力过大，带出研钵之外。当发现研钵中的石墨粉呈现良好的片状的时候，停止研磨，将研磨好的石墨粉末装进内径五毫米，长8 cm的玻璃管中，用细玻璃棒进行压实，插入铜丝，利用称量纸将电极的另一头打磨光亮，待用。

实施例3：MCM-41介孔分子筛修饰电极的制备

用天平秤取0.10 g MCM-41介孔分子筛白色粉末、0.90 g石墨粉置于玛瑙研钵中，充分研磨待看不到白色粉末后，逐滴加入6滴硅油，混匀后继续研磨，待研磨均匀充分后，装入玻璃管中，用玻璃棒压实。截取一段铜丝，用砂纸打磨掉表面污垢及氧化物至铜丝表面光亮，在1cm处缠上绝缘胶带，使之恰好插入玻璃管的一端，铜丝插入碳粉内，胶带与碳粉表面相接。做好电极后，贴标签待用。

实施例4：磷酸-NaOH 缓冲溶液的配制

配制1 mol/L H₃PO₄溶液：用移液管量取17.10 mL的分析纯磷酸于500 mL容量瓶中，加二次蒸馏水至刻度线定容，摇匀待用。

配制 1 mol/L NaOH溶液：用托盘天平秤取20.0 g氢氧化钠固体于小烧杯中，加适量二次蒸馏水，搅拌使其溶解，放置冷却，用玻璃棒引流转移至500 mL容量瓶中，二次蒸馏水定容后摇匀待用。

1 mol/L H₃PO₄ 溶液与1 mol/L NaOH 溶液按不同体积比例混合，利用pH计测定溶液的pH，配制一系列不同pH值的H₃PO₄-NaOH缓冲溶液。

实施例5：头孢哌酮溶液的配制

用分析天平称取头孢哌酮标准品112 mg于小烧杯中，加入去离子水溶解，用玻璃棒搅拌使其溶解，冷却至室温后，用玻璃棒引流移入容量瓶内，用去离子水洗涤烧杯和玻璃棒多次，将洗涤液移入容量瓶，用去离子水定容，摇匀，得1×10^-3 mol/L的头孢哌酮溶液。

用移液管取1×10^-3 mol/L的头孢哌酮溶液5.0 mL于50 mL的容量瓶中，加pH=1.0的PBS缓冲溶液至刻度线定容，摇匀，贴上标签待用。即得浓度为1×10^-4 mol/L的头孢哌酮溶液。

用移液管取1×10^-4 mol/L的头孢哌酮溶液5.0 mL于50 mL的容量瓶中，加pH=1.0的PBS缓冲溶液至刻度线定容，摇匀，贴上标签待用。即得浓度为1×10^-5 mol/L的头孢哌酮溶液。

用移液管取1×10^-4 mol/L的头孢哌酮溶液10.0 mL于50 mL的容量瓶中，加pH=1.0的PBS缓冲溶液至刻度线定容，摇匀，贴上标签待用。即得浓度为2×10^-5 mol/L的头孢哌酮溶液。

用移液管取1×10^-4 mol/L的头孢哌酮溶液25.0 mL于50 mL的容量瓶中，加pH=1.0的PBS缓冲溶液至刻度线定容，摇匀，贴上标签待用。即得浓度为5×10^-5 mol/L的头孢哌酮溶液。

用移液管取1×10^-5 mol/L的头孢哌酮溶液5.0 mL于50 mL的容量瓶中，加pH=1.0的PBS缓冲溶液至刻度线定容，摇匀，贴上标签待用。即得浓度为1×10^-6 mol/L的头孢哌酮溶液。

用移液管取1×10^-5 mol/L的头孢哌酮溶液10.0 mL于50 mL的容量瓶中，加pH=1.0的PBS缓冲溶液至刻度线定容，摇匀，贴上标签待用。即得浓度为2×10^-6 mol/L的头孢哌酮溶液。

用移液管取1×10^-6 mol/L的头孢哌酮溶液5.0 mL于50 mL的容量瓶中，加pH=1.0的PBS缓冲溶液至刻度线定容，摇匀，贴上标签待用。即得浓度为1×10^-7 mol/L的头孢哌酮溶液。

上述溶液配制好后用保鲜膜密封，放于冰箱4℃保存待用。

实施例6：头孢哌酮在不同修饰电极上的电化学响应

分别用裸电极、MCM-41修饰电极、联苯-PMO修饰电极、Co-SBA-15修饰电极做工作电极，对头孢哌酮溶液进行差分脉冲伏安（DPV）扫描，DPV的测定参数为：脉冲幅度0.07 V、脉冲宽度0.02 s。实验中支持电解质为pH为1.0的H₃PO₄-NaOH 缓冲溶液，头孢哌酮的浓度为1×10^-4 mol/L。

头孢哌酮的电流响应在不同电极上强度不同，如图2所示。与使用裸电极相比较，头孢哌酮的电化学响应在使用联苯-PMO修饰电极、Co-SBA-15修饰电极时，无明显改善，均较低。而用MCM-41修饰电极时，头孢哌酮的电化学响应显著性增强。因此本实验所制备的MCM-41修饰电极为测定头孢哌酮的良好电极，具有较好的灵敏度。

实施例7：测定不同浓度甲硝唑的电化学响应

用pH为1.0的缓冲溶液配制一系列不同浓度的头孢哌酮待测液，待测液浓度分别为：1.0×10^-7mol/L、1.0×10^-6 mol/L、2.0×10^-6 mol/L、 2.0×10^-5 mol/L、 5.0×10^-5 mol/L、1.0×10^-4 mol/L、1.0×10^-3 mol/L。MCM-41修饰电极为工作电极，对其进行差分脉冲伏安（DPV）测定，DPV的测定参数为：脉冲幅度0.07 V、脉冲宽度0.02 s。峰电流与头孢哌酮浓度间的线性关系，随头孢哌酮浓度的增加，峰电流也逐渐增加。

实验对头孢哌酮钠在MCM-41介孔分子筛修饰电极上的电化学性质进行了分析。头孢哌酮钠在碳糊电极均发生了不可逆的的电化学氧化过程MCM-41介孔分子筛修饰电极可大大提高信号强度。在扫描速度从10 mV/s到1000 mV/s，头孢哌酮钠的峰位发生正移，峰电流逐渐增大。头孢哌酮钠的电流响应随pH值增大而逐渐减小且pH为1.0时，氧化电流最大。可见MCM-41介孔分子筛修饰的碳糊电极为工作电极可以很好的检测头孢哌酮钠。