一种用于检测痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印迹电化学传感器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于检测痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印迹电化学传感器。本发明采用磁性还原石墨烯修饰的磁性电极，运用多巴胺自聚，制备得到磺胺二甲嘧啶磁性分子印迹电化学传感器。当喹乙醇在10.0nM～200.0nM浓度范围内时，电化学信号升高程度与磺胺二甲嘧啶浓度呈良好的线性关系，方法检出限达到0.1nM。该传感器用于实际样品检测回收率达到92.6％?101.7％，本发明提高了磺胺二甲嘧啶的灵敏度和选择性，对于痕量磺胺二甲嘧啶的检测易于自动化。
【专利说明】
一种用于检测痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印迹电化学传 感器
技术领域
[0001] 本发明属于新型功能材料、电化学传感检测技术领域，涉及一种磁性分子印迹电 化学传感器，特别是一种用于检测痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印迹电化学传感器。
【背景技术】
[0002] 磺胺二甲嘧啶（SuIfadimidine，SM2)，又名磺胺二甲嘧啶、美沙磺胺，系统命名为 N-(4,6-二甲基-2-嘧啶基)-4-氨基苯磺酰胺。磺胺二甲嘧啶，磺胺类药物是一类广谱抗菌 学药物，广泛用于动物类特别是畜禽疾病的预防和治疗。但是人体过量的摄入磺胺二甲嘧 啶影响人体的免疫系统和泌尿系统，破坏机体正常菌群生态平衡，致使致病菌产生耐药性。 因此对磺胺二甲嘧啶的检测控制尤为重要。目前对磺胺类药物的常用的检测方法有:高效 液相色谱串联质谱法，金免疫分析方法，高效液相色谱法，化学发光分析方法，薄层色谱法， 毛细督电泳等。但这些方法一般都需要进行较为复杂的样品的前处理，而高效液相色谱串 联质谱法综合了色谱的高分离能力和质谱的高的定性能力，但是仪器本事较贵，对运用仪 器的实验员也有较高的操作要求。免疫分析法具有灵敏，经济，快速等优点，但是这种方法 实验起来比较复杂。
[0003] 严格控制肉类、牛奶和蛋类中的磺胺残留量是非常重要的，因此一种快速有效可 以重复利用的检测方法尤为重要。分子印迹技术(MIT)是近年兴起的一种具有构效预定型、 特意识别性和广泛适用性的新技术。基于该技术制备的分子印迹聚合物具有亲和性和选择 性高，抗恶劣环境能力强，稳定性好，使用寿命长，应用广泛地特点，分子印迹技术在色谱分 离，固相萃取、仿生传感都形成广泛的应用。结合磁性分离技术和分子印迹技术合成的磁性 印迹聚合物，即能选择性识别目标分子，又能在外磁场作用下快速分离，因此成为近几年的 研究热点。多巴胺是神经递质，含有丰富的儿茶酚和乙氨基活性官能团，具有良好的生物相 容性和氧化聚合能力，几乎能粘附到任何基体上。近年来，广泛用于抗体、酶和血红蛋白等 生物物质的固定化，是一种良好的生物固定材料及分子印迹单体。
[0004] 将磁性分子印迹技术与传感器相结合，可以获得高灵敏度、高选择性的生物传感 器，目前已经有相关报道，但是应用于痕量磺胺二甲嘧啶的检测暂未有相关研究。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术的不足，本发明在于提供一种用于痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子 印迹电化学传感器，可高灵敏度、高选择性地用于检测痕量磺胺二甲嘧啶。
[0006] 本发明所述的一种用于检测痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印迹电化学传感器，其 特征在于，所述磁性分子印迹电化学传感器是通过以下方法制备的：
[0007] (1)磁芯电极的处理：
[0008] 将磁芯玻碳电极放于0.2M的硫酸中活化20min后，依次用1.0、0.3和0.05μπι的α-氧 化铝粉末进行表面抛光处理，用超纯水冲洗干净后晾干，接着将电极置于5mM的K 3[Fe(CN)6] 溶液中，在-ο. 2V~0.6V电位范围内以100mV/S的速率进行循环伏安(CV)扫描直到得到稳定 的循环伏安图。
[0009] (2)磁芯电极的修饰：
[00?0] 称取IOmg磁性还原石墨稀(Fe3〇4@rGO)置于4mL水中超声分散lOmin，形成分散液。 用微量移液枪移取5yL分散液小心滴涂于电极表面，置于红外灯下干燥备用。
[0011] (3)分子印迹聚合液的制备：
[0012] 将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，盐酸 多巴胺溶解于水配制成IOmM盐酸多巴胺溶液;分别移取上述溶液各O.lmL，利用磷酸盐缓冲 溶液调节pH值，超声处理20min后，溶液变成淡黄色待用；
[0013] (4)传感器的构建：
[0014]将修饰后的磁芯电极浸入聚合液中，采用循环伏安法在-0.2V~0.6V下以100mV/S 的速率下扫描一定圈数，置于0.2M盐酸-乙醇（1:2，V/V)洗脱液清洗，即得磺胺二甲嘧啶磁 性分子印迹电化学传感器。
[0015] 根据本发明所述的分子印迹电化学传感器的进一步特征，所述步骤(3)中，磷酸盐 缓冲溶液调节pH值为7.5。
[0016] 根据本发明所述的分子印迹电化学传感器的进一步特征，所述步骤(4)中，扫描圈 数为20圈。
[0017] 根据本发明所述的分子印迹电化学传感器的进一步特征，所述步骤(4)中，洗脱液 清洗时间为20min。
[0018] 本发明所述的用于检测痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印迹电化学传感器克服了 已有技术在检测痕量磺胺二甲嘧啶时存在方法过于繁琐，步骤复杂等诸多缺点，更好地提 高了检测的灵敏度和选择性，对于痕量磺胺二甲嘧啶的检测易于自动化。
【附图说明】
[0019] 图1是不同修饰电极在K3[Fe(CN)6]溶液中的循环伏安曲线，图中，a:裸磁芯电极； b: Fe3O4OrGO/磁芯电极;c: MIP修饰电极;d:洗脱模板后的MIP修饰电极。
[0020] 图2a是MIP修饰电极的扫描电子显微镜图，图2b是洗脱后的MIP修饰电极的扫描电 子显微镜图。
[0021] 图3是本发明所述的传感器标准吸收曲线。
【具体实施方式】
[0022] 实施例1:本发明所述的用于检测痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印迹电化学传感 器的构建，其特征在于，所述磁性分子印迹电化学传感器是通过以下方法制备的：
[0023] (1)磁芯电极的处理：
[0024] 将磁芯玻碳电极放于0.2M的硫酸中活化20min后，依次用1.0、0.3和0.05μπι的α-氧 化铝粉末进行表面抛光处理，用超纯水冲洗干净后晾干，接着将电极置于5mM的K3[Fe(CN)6] 溶液中，在-〇. 2V~0.6V电位范围内以100mV/S的速率进行循环伏安(CV)扫描直到得到稳定 的循环伏安图。
[0025] (2)磁芯电极的修饰：
[0026] 称取IOmg磁性还原石墨稀Fe3〇4@rGO置于4mL水中超声分散lOmin，形成分散液。用 微量移液枪移取5yL分散液小心滴涂于电极表面，置于红外灯下干燥备用。
[0027] (3)分子印迹聚合液的制备：
[0028] 将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，盐酸 多巴胺溶解于水配制成IOmM盐酸多巴胺溶液;分别移取上述溶液各O.lmL，利用磷酸盐缓冲 溶液调节pH值，超声处理20min后，溶液变成淡黄色待用；
[0029] (4)传感器的构建：
[0030]将修饰后的磁芯电极浸入聚合液中，采用循环伏安法在-0.2V~0.6V下以100mV/S 的速率下扫描一定圈数，置于0.2M盐酸-乙醇（1:2，V/V)的洗脱液清洗，即得磺胺二甲嘧啶 磁性分子印迹电化学传感器。
[0031] 实施例2:本发明所述的用于检测痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印迹电化学传感 器的循环伏安表征
[0032] 由于膜中的印迹孔穴可作为电子传递的通道，运用K3[Fe(CN)6]为探针，根据其电 流的大小表征各种电极的表面性质。如图1所不，不同电极在5mM的K3 [Fe (CN) 6 ]溶液中的循 环伏安图差异显著。曲线a是裸磁芯电极的循环伏安图，氧化还原峰明显。曲线b所示，当在 磁性玻碳电极表面修饰一层Fe 3O4OrGO复合物后，峰电流有很明显的增大，这是由于Fe3O4O rGO复合物导电性很好，能促进电极表面的电子传递，增大电流信号。曲线c所示，当修饰后 的电极表面电聚合印迹膜后，可以发现氧化还原峰电流明显下降，因为电聚合MIPs后，传感 器的电子传递过程受到阻碍。如曲线d所示，模板分子磺胺二甲嘧啶被洗脱下来，有孔穴让 电子进行传递，信号恢复。
[0033] 实施例3:本发明所述的用于检测痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印迹电化学传感 的不同修饰电极的扫描电镜表征
[0034]采用扫描电镜，对不同修饰电极的微观结构进行了表征。如图2a所示，在电极表面 修饰上分子印迹膜后电极表面光滑，说明印迹效果良好;经过洗脱后，由于模板分子被洗脱 下来，因此在该分子印迹膜表面留下了许多孔穴，因此表面变得粗糙(参见图2b)。
[0035] 实施例4:线性范围与检出限实验
[0036] 在优化条件下，将印迹电极于K3Fe (CN)6溶液中进行差分脉冲伏安扫描，测定氧化 峰电流记为Io然后将印迹电极浸泡在不同浓度的喹乙醇溶液中吸附相同的时间，吸附后测 得的氧化峰电流记为I，实验用相对峰电流AI(AI = Io-I)来描述电流变化。如图3所示，在 浓度为10-200nM的浓度范围内，ΛΙ(μΑ)与磺胺二甲嘧啶浓度C(nM)呈现良好的线性关系， 其线性回归方程为厶1 = 0.872.90+48.51，妒=0.9918，检出限为0.謂111。
[0037]实施例5:重现性与稳定性实验
[0038] 分子印迹电化学传感器的重现性是通过测定相同条件下制备的同一分子印迹电 极对IOOnM的磺胺二甲嘧啶溶液中进行DPV检测，相对标准偏差为4.05%，表明印迹电极具 有良好的可逆性和重现性。
[0039] 传感器的稳定性也是研究传感器良好与否的重要因素，在相同条件下制备3支相 同的传感器，放于冰箱中保存2周，之后分别在对IOOnM的磺胺二甲嘧啶溶液中进行DPV检 测。最后结果显示两周后发现响应电流值是原来的89%，表明传感器具有较好的稳定性。
[0040] 实施例6:实际样品测定
[0041 ] 取待测牛奶2mL，3000rpm下离心10min，弃乳脂，超纯水稀释，放入印迹电极IOmin 后，将印记电极转移至铁氰化钾测试液中，用差分脉冲伏安法测定铁氰化钾探针分子在印 迹电极上的电流响应。然后采用标准加入法向其中加入一定量的磺胺二甲嘧啶后检测，测 定结果见表1。由表1可知方法的回收率为95.9%-103.2%，相对标准偏差为1.67%-3.28%〇
[0042]表1牛奶样品分析
【主权项】
1. 一种用于检测痕量磺胺二甲嘧啶的磁性分子印迹电化学传感器，其特征在于，所述 磁性分子印迹电化学传感器是通过以下方法制备的： (1) 磁芯电极的处理： 将磁芯玻碳电极放于0.2M的硫酸中活化20min后，依次用1.0 、0.3和0.05μπι的α-氧化铝 粉末进行表面抛光处理，用超纯水冲洗干净后晾干，接着将电极置于5mM的K3[Fe(CN)6]溶液 中，在-0.2V~0.6V电位范围内以100mV/ S的速率进行循环伏安(CV)扫描直到得到稳定的循 环伏安图； (2) 磁芯电极的修饰： 称取IOmg磁性还原石墨稀Fe3〇4@rGO,置于4mL水中超声分散lOmin，形成分散液；用微量 移液枪移取5yL分散液小心滴涂于电极表面，置于红外灯下干燥备用； (3) 分子印迹聚合液的制备： 将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，将盐酸多 巴胺溶解于水配制成IOmM盐酸多巴胺溶液;分别移取上述溶液各O.lmL，利用磷酸盐缓冲溶 液调节pH值，超声处理20min后，溶液变成淡黄色待用； (4) 传感器的构建： 将修饰后的磁芯电极浸入聚合液中，采用循环伏安法在-0.2V~0.6V下以100mV/S的速 率下扫描一定圈数，置于0.2M盐酸-乙醇（1:2，V/V)洗脱液清洗，即得磺胺二甲嘧啶磁性分 子印迹电化学传感器。2. 根据权利要求1所述的磁性分子印迹电化学传感器，其特征在于:所述步骤(3)中，磷 酸盐缓冲溶液调节pH值为7.5。3. 根据权利要求1所述的磁性分子印迹电化学传感器，其特征在于:所述步骤(4)中，扫 描圈数为20圈。4. 根据权利要求1所述的磁性分子印迹电化学传感器，其特征在于:所述步骤(4)中，洗 脱液清洗时间为20min。
【文档编号】G01N27/30GK105891290SQ201610206836
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】汪洪武, 刘艳清, 姚夙, 严子军, 余健健
【申请人】肇庆学院