基于印迹识别的孔雀石绿伏安传感器及其制备方法与应用

文档序号:9863509阅读:709来源:国知局
基于印迹识别的孔雀石绿伏安传感器及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于食品安全与环境保护监控领域,特别设及一种基于印迹识别的孔雀石 绿伏安传感器及其制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 孔雀石绿(malachite green,MG)属Ξ苯甲烧类染料,为高效抗原虫和真菌感染 药,曾广泛应用于水产养殖业W防治鱼类水霉病、烂觸病和寄生虫病等。MG极易被鱼类等水 生动物吸收,经代谢后主要生成亲脂性的隐性孔雀石绿Qeucomalachite green,LMG),MG 和LMG的化学结构及它们之间的转化关系如下:
[0003]
[0004] MG和LMG的化学结构式W及它们之间的相互转化关系
[0005] 经研究表明,MG和LMG均具有潜在的致癌、致崎和致突变作用,故20世纪90年代W 来,许多国家和地区(包括美国、日本、欧盟等)都将其列为水产养殖的禁用药物;我国在农 业行业标准《NY5071-2002无公害食品鱼药使用准则》中也将MG列为禁用药物。但由于MG价 格低廉、效用强、易于获得,滥用现象时有发生,导致水产品、环境水W及相关产品MG的含量 往往严重超标,对环境和食品安全构成威胁。因此,各国政府对检测MG残留量非常重视,研 究灵敏准确、简便快捷的检测MG含量的新方法,具有重要的现实意义。目前检测MG的方法主 要有酶联免疫检测法、分光光度法、色谱法及色质联用法等。运些方法或选择性差、或灵敏 度低、或需要使用昂贵的仪器设备,难W推广应用。
[0006] 在众多的痕量检测新技术研究中,电化学传感器,尤其是伏安型电化学传感器,由 于具有制备简单、响应快速、灵敏度和选择性高和适合现场监测等特性,是目前MG含量测定 中需要优先发展的检测技术。近年来,基于分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymer,ΜΙΡ)修饰电极的研究引起了研究人员的极大关注。MIP是一种模拟天然受体与革己 标分子之间"锁与钥匙"相互作用模式的具有仿生功能的人工合成物,对目标分子具有高选 择性和高特异性识别能力。目前合成MIP的方法主要有电化学聚合法、原位聚合法、自组装 法和溶胶-凝胶法等。由于溶胶-凝胶法所制备的MIP具有亲水性强、印迹位点在水溶液中与 模板分子再结合能力不受影响、且无溶剂导致的溶胀性等特点,故被广泛应用于印迹型电 化学传感器的构建。目前,大多数合成MIP与模板分子的相互作用主要是非共价作用力,如 氨键、π-π堆积、静电作用和范德华力等。较弱的非共价作用力在一定程度上影响了 MIP对模 板分子的亲和能力及识别选择性。如果在MIP中引入路易斯酸碱结合位点,将配位相互作用 引入其中,则能显著增强印迹位点对模板分子的亲和力和识别选择性。与非共价作用力相 比,配位作用力更强,更具有方向性和特异性,由此制备的MIP传感器将表现出对被测物更 强的再结合能力和更高的识别选择性。若将Ξ价棚化合物渗杂到由溶胶-凝胶法制备的MIP 中,路易斯酸碱结合位点即被引入到该棚渗杂的分子印迹聚合物(boron doped molecularly imprinted polymer,BMIP)中;基于BMIP的MG伏安传感器对MG应该具有良好 的选择性识别能力。
[0007] 综上所述,研发基于印迹识别的孔雀石绿伏安传感器制备方法,将为食品安全、环 境保护与质量监控提供新技术,为电化学传感器开拓新的研究思路,不仅具有很高的实际 应用价值,也具有重要的学术价值。

【发明内容】

[0008] 本发明的目的之一是提供一种基于印迹识别的孔雀石绿伏安传感器。
[0009] 实现本发明上述目的的技术方案是:一种基于印迹识别的孔雀石绿伏安传感器, 其是采用如下方法制备的:
[0010] ^甲基^甲氧基硅烷(11161:1171化;[11161:110巧3;[1日]16,]\1了105)和苯基^甲氧基硅烷 (phenyltrimethoxysilane,PTM0S)为功能单体,间氨基苯棚酸(m-aminopheny 化oronic acicUAPBA)为渗杂剂,MG为模板分子,四乙氧基硅烷(16化日6地71〇的}1〇3111。日16,了605)为 交联剂,通过溶胶-凝胶法制备新型棚渗杂MG分子印迹聚合物,并将该印迹聚合物用于修饰 碳糊电极,构建检测MG的伏安传感器。
[0011] 本发明进一步的技术方案是:
[0012]第一步、碳糊电极仰E)的制备:
[0013] 将石墨粉和石蜡油按重量比70~95:30~5的比例混合,置于含有无水乙醇的容器 中,超声10~40分钟后得一悬浊液;然后在室溫或溫度不高于60°C的水浴加热情况下,将乙 醇蒸发至完全除去,得到均一的碳糊;将碳糊紧密填充入聚丙締或聚四氣乙締塑料管中, 管子的一端插入导线作为外电路连接点,将另一端端面的碳糊打磨成光滑的镜面,制成碳 糊电极,室溫储存备用;
[0014] 第二步、棚渗杂分子印迹聚合物修饰碳糊电极的制备:
[00巧]按配比将9出%8.5~11.5的憐酸缓冲液、含10~2〇111111〇11/1间氨基苯棚酸和16的 60 %乙醇溶液、PTM0S和MTM0S混合,30~45°C揽拌至均匀,最后加入TE0S,30~45°C继续揽 拌至溶胶形成;各成分的配比为:憐酸缓冲液、含10~20mmol [1间氨基苯棚酸和9~12mmol L-ImG的60%乙醇溶液、PTM0S、MTM0S和TE0S的体积配比为10~25:100~800:1~2:2~3:2~ 4;
[0016] 取上述溶胶0.003~O.OlOmL均匀滴涂到碳糊电极表面,室溫下静置过夜,同时使 溶剂蒸发;再均匀滴涂0.5%化f ion乙醇溶液0.003~O.OOSmL,氮气吹干;然后将该电极用 有机溶剂反复清洗,直到MG被完全洗除干净,得到棚渗杂分子印迹聚合物(BMIP)修饰碳糊 电极(BMIP-CPE);
[0017] 第Ξ步、基于印迹识别的孔雀石绿伏安传感器的组装:
[001引将第二步制备好的棚渗杂分子印迹聚合物(BMIP)修饰碳糊电极BMIP-CPE与具有 差分脉冲伏安扫描功能的电化学装置连接,即组装成基于印迹识别的孔雀石绿伏安传感 器,本发明传感器采用常规Ξ电极系统,BMIP-CPE作为工作电极。
[0019] 本发明再进一步的技术方案是:制备碳糊电极时,将石墨粉和石蜡油按重量配比 混合,重量配比优选75~90:25~10;再优选80~90:20~10;更优选85:15。
[0020] 本发明更进一步的技术方案是:制备棚渗杂分子印迹聚合物修饰碳糊电极时,按 配比将pH为8.5~11.5的憐酸缓冲液、含10~20mmol 1/1间氨基苯棚酸和MG的60%乙醇溶 液、PTM0S和MTM0S混合,各成分的体积配比优选12~20:200~600:1.1~1.8:2.2~2.6:2.2 ~3.2;再优选 15~18:300~500:1.3~1.6:2.3~2.5:2.5~3.0;更优选 16:400:1.5:2.4: 2.8 〇
[0021] 本发明的目的之二是提供一种基于印迹识别的孔雀石绿伏安传感器的制备方法。
[0022] 实现本发明上述目的的技术方案是:一种基于印迹识别的孔雀石绿伏安传感器的 制备方法,其包括如下步骤:
[0023] 第一步、碳糊电极(CPE)的制备:
[0024] 将石墨粉和石蜡油按重量比70~95:30~5的比例混合,置于含有无水乙醇的容器 中,超声10~40分钟后得一悬浊液;然后在室溫或溫度不高于60°C的水浴加热情况下,将乙 醇蒸发至完全除去,得到均一的碳糊;将碳糊紧密填充入聚丙締或聚四氣乙締塑料管中, 管子的一端插入导线作为外电路连接点,将另一端端面的碳糊打磨成光滑的镜面,制成碳 糊电极,室溫储存备用;
[0025] 第二步、棚渗杂分子印迹聚合物修饰碳糊电极的制备:
[0026] 按配比将9出%8.5~11.5的憐酸缓冲液、含10~20111111〇11/1间氨基苯棚酸和16的 60 %乙醇溶液、PTM0S和MTM0S混合,30~45°C揽拌至均匀,最后加入TE0S,30~45°C继续揽 拌至溶胶形成;各成分的配比为:憐酸缓冲液、含10~20mmol [1间氨基苯棚酸和9~12mmol [1 MG的60 %乙醇溶液、PTM0S、MTM0S和TE0S的体积配比为10~25:100~800:1~2:2~3:2 ~4;
[0027] 取上述溶胶0.003~O.OlOmL均匀滴涂到碳糊电极表面,室溫下静置过夜,同时使 溶剂蒸发;再均匀滴涂0.5%化f ion乙醇溶液0.003~O.OOSmL,氮气吹干;然后将该电极用 有机溶剂反复清洗,直到MG被完全洗除干净,得到棚渗杂分子印迹聚合物(BMIP)修饰碳糊 电极(BMIP-CPE);
[00%]第Ξ步、基于印迹识别的孔雀石绿伏安传感器的组装:
[0029] 将第二步制备好的棚渗杂分子印迹聚合物(BMIP)修饰碳糊电极BMIP-CPE与具有 差分脉冲伏安扫描功能的电化学装置连接,即组装成基于印迹识别的孔雀石绿伏安传感 器,本发明传感器采用常规Ξ电极系统,BMIP-CPE作为工作电极。
[0030] 本发明再进一步的技术方案是:制备碳糊电极时,将石墨粉和石蜡油按重量配比 混合,重量配比优选75~90:25~10;再优选80~90:20~10;更优选85:15。
[0031 ]本发明更进一步的技术方案是:制备棚渗杂分子印迹聚合物修饰碳糊电极时,按 配比将pH为8.5~11.5的憐酸缓冲液、含10~20mmol 1/1间氨基苯棚酸和MG的60%乙醇溶 液、PTM0S和MTM0S混合,各成分的体积配比优选12~20:200~600:1.1~1.8:2.2~2.6:2.2 ~3.2;再优选 15~18:300~500:1.3~1.6:2.3~2.5:2.5~3.0;更优选 16:400:1.5:2.4: 2.8 〇
[0032] 本发明的目的之Ξ是提供一种基于印迹识别的孔雀石绿伏安传感器的应用。
[0033] 实现本发明上述目的的技术方案是:一种基于印迹识别的孔雀石绿伏安传感器的 应用,用于环境水、鱼、邮等水产品中MG的含量测定,W及与之相关物如饲料等产品中MG的 含量检测。
[0034] 本发明进一步的技术方案是:一种基于印迹识别的孔雀石绿伏安传感器应用于环 境水、鱼、邮等水产品中MG的含量测定步骤如下:
[0035] 第一步,建立校正曲线(或称工作曲线)及校正曲线方程:
[0036] 用二次蒸馈水配制lO.Ommol L-1mG储备溶液,再用40mmol L-iBritton-Robinson 缓冲液(B-R缓冲液,pH 5~7)稀释成不同浓度的MG系列标准溶液,用本发明的传感器测定 系列标准液中MG含量,测定时采用差分脉冲伏安法(differential pulse voltammet
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