一种分子印迹电化学传感器的制备及应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学检测技术领域，具体地说是一种实用性强、分子印迹电化学传感 器的制备及应用方法。
【背景技术】
[0002] 沙丁胺醇（Salbutamol，SAL) -种β类动物生长促效剂，化学名为：1- (4-羟 基-3-羟甲基苯基）-2-(叔丁氨基）乙醇。SAL能够促进动物骨骼肌生长，加快动物生长速 率，减少脂肪蓄积，常被添加到畜禽饲料中（又名瘦肉精)。动物体内残留的SAL通过食物链 进入人体在体内富集，会产生心悸、头痛、肌肉疼痛颤抖、发烧等副作用。中国和欧盟许多国 家都明令禁止使用SAL。因而，建立一种灵敏、快速的SAL检测方法非常重要。
[0003] 目前，食品中β -激动剂的检测方法主要有液相色谱-质谱联用法、气相色谱-质 谱联用法以及酶联免疫法，这些方法都具有前处理复杂，价格昂贵以及携带不方便等缺点。 分子印迹材料（Molecular imprinting materials，MIPs)具有较强的特异性分子识别能 力，抗干扰力和亲和力强，且耐温、耐压、耐腐蚀，寿命长等优点，引起了研宄者的高度兴趣。 分子印迹技术能够高效地从复杂样品中分离富集目标分子，清除基体干扰，从而降低检出 限，提高分析的精度和准确性，在传感器研宄中备受关注，基于此，现提供一种分子印迹电 化学传感器的制备及应用方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的技术任务是针对以上不足之处，提供一种实用性强、分子印迹电化学传 感器的制备及应用方法。
[0005] 一种分子印迹电化学传感器的制备方法，其具体实现过程为，选用玻碳电极为工 作电极，采用循环伏安法对玻碳电极进行表面预处理，预处理后的玻碳电极通过电化学聚 合顺序修饰上纳米金、聚硫堇及甲基丙烯酸和沙丁胺醇混合物膜，最后洗脱沙丁胺醇，得到 分子印迹电化学传感器。
[0006] 所述玻碳电极的预处理过程为：将玻碳电极依次用0· 5um、0. 3um、0. 05um的 Al2O3粉末在麂皮上进行抛光，清洗后在无水乙醇和超纯水中分别超声洗涤；然后将洗涤 后的玻碳电极放入〇. 5mol/L的H2SO4溶液中进行循环伏安扫描，取出电极冲洗后，再放于 K3[Fe(CN)6]溶液中循环扫描，得到峰电位差为60~70mV的可逆伏安峰。
[0007] 所述可逆伏安峰的峰电位差为65mV。
[0008] 所述玻碳电极的电化学聚合过程为： 将预处理的玻碳电极置于5. Ommol/L HAuC14溶液中，循环伏安法沉积纳米金，得到纳 米金修饰玻碳电极，该步骤中循环伏安法的扫描电位范围为1. 5~0V，扫描圈数为20,扫速 为 〇·lV/s ; 将清洗后的纳米金修饰玻碳电极放入含〇. 5mmol/L硫堇、pH=6. 0的醋酸-醋酸钠缓冲 液中，再次进行循环伏安扫描，该步骤中循环伏安法的扫描电位范围为-0. 4~0.1 V，扫速 50mV/s，圈数15圈，待CV图稳定后，取出电极晾干，得到纳米金/聚硫堇修饰玻碳电极； 将上述纳米金/聚硫堇修饰玻碳电极放入含模板分子和印迹单体的甲醇溶液中，其中 模板分子为沙丁胺醇，印迹单体为甲基丙烯酸，通过循环伏安法得到嵌有沙丁胺醇的分子 印迹修饰电极，该步骤中循环伏安法的扫描电位为O~I. 0V，扫描圈数为12,扫速为50mV/ s ； 将分子印迹修饰电极取出，用氮气吹干后，置于洗脱液中浸泡，除去聚合膜中的沙丁胺 醇，即得到纳米金/聚硫堇/沙丁胺醇分子印迹传感器。
[0009] 所述甲醇溶液中含有的沙丁胺醇为lmm〇l/L，甲基丙烯酸为4mmol/L，该甲醇溶液 中还加入lOmmol/L的乙二醇二甲基丙稀酸醋和20mmol/L偶氮二异丁腈，通氮除氧5分钟 后，60°C下进行循环伏安扫描。
[0010] 所述洗脱液为〇. 5mmol/L硫酸与乙腈的混合液，其中0. 5mmol/L硫酸与乙腈的混 合比例为1:9, V/V。
[0011] 所述分子印迹修饰电极在洗脱液中浸泡的时间为10分钟。
[0012] 一种分子印迹电化学传感器的应用方法，使用该分子印迹电化学传感器对食 品中沙丁胺醇进行检测，其具体检测过程为：室温条件下，将分子印迹电化学传感器浸 在食品样品缓冲液中，通过差分脉冲伏安检测法检测，该差分脉冲伏安检测的扫描电位 为-0. 6-0. 4V，电位增量为0. 004V，脉冲宽度为0. 2s，每次扫描后，将分子印迹电化学传感 器置于空白底液中进行循环扫描至无峰后，用水淋洗晾干，重复使用。
[0013] 所述食品样品缓冲液是指浸泡食品样品的磷酸盐缓冲溶液，该缓冲溶液的 pH=7. 0,分子印迹电化学传感器在该缓冲溶液中浸泡3分钟后再进行检测。
[0014] 所述分子印迹电化学传感器对沙丁胺醇的检测线性范围为2. OX KT7~1.0 X KT4 mol/L，回归方程为 1=1. 2567X+3. 5018,相关系数为 0. 9536,检测限为 6. OXKT8 mol/L，S/ N=3〇
[0015] 本发明的一种分子印迹电化学传感器的制备及应用方法，具有以下优点： 本发明提出的一种分子印迹电化学传感器的制备及应用方法，通过分步电聚合方法 制备了纳米金/聚硫堇复合膜/沙丁胺醇分子印迹电化学传感器，克服了传统方法存在的 膜厚度大、电荷在电极上传递速度慢、响应时间长，涂布不均匀和可逆性差等缺点，抗干扰 能力强、重现和稳定性好；同时通过差分脉冲伏安法研宄了该传感器对沙丁胺醇及其结构 类似物的识别性能，建立了一种快速检测沙丁胺醇的分析方法，结果表明，该传感器响应快 速、灵敏度高、识别性能好，为快速检测食品中的沙丁胺醇提供了更宽的线性范围和更低的 检测限，实用性强，易于推广。
【附图说明】
[0016] 附图1为Au /GCE修饰电极扫描电镜图。
[0017] 附图2为洗脱后的Au /THI/SAL/GCE修饰电极扫描电镜图。
[0018] 附图3为不同洗脱时间下电流响应曲线图。
[0019] 附图4为不同吸附时间下电流响应曲线图。
[0020] 附图5为不同电机在含5. 0 mmol/L K3[Fe (CN)6]和0· 2mol/L KCl水溶液中的循 环伏安图。
[0021] 附图6为pH值对SAL测定响应电流的影响曲线图。
[0022] 附图7为印迹电极对SAL的测定DPV测定曲线图。
[0023] 附图8为测定浓度分别为：0. 2、l、15、30、55、65、80、100umol/L时的工作曲线图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0025] 本发明提供一种分子印迹电化学传感器的制备及应用方法，以沙丁胺醇为模板分 子，甲基丙烯酸为功能单体，利用纳米金和硫堇，通过电化学聚合法对电极进行修饰，制备 了纳米金/聚硫堇/沙丁胺醇分子印迹电化学传感器。通过差分脉冲法优化了实验及制备 条件。
[0026] 纳米金具有大的比表面积，良好的光学和生物兼容性而被广泛的应用于电化学传 感器，其良好的导电性，能有效的提高电子的传输。硫堇属于噻吩嗪类物质，其单体在导电 基质中具有良好的电化学行为，其导电聚合物膜聚硫堇是一种高性能的电子交换聚合物， 在电极表面不仅有强大的附着力，而且电子转移能力很强，稳定性好，已被用来构建修饰电 极的功能基质膜。本发明以甲基丙烯酸为单体，沙丁胺醇为模板，通过分步电聚合方法制备 了纳米金/聚硫堇复合膜/沙丁胺醇分子印迹电化学传感器，克服了传统方法存在的膜厚 度大、电荷在电极上传递速度慢、响应时间长，涂布不均匀和可逆性差等缺点。同时通过差 分脉冲伏安法研宄了该传感器对沙丁胺醇及其结构类似物的识别性能，建立了一种快速检 测沙丁胺醇的分析方法，结果表明，该传感器响应快速、灵敏度高、识别性能好，为快速检测 食品中的沙丁胺醇提供了更宽的线性范围和更低的检测限。
[0027] 在制备该分子印迹电化学传感器时，准备以下原料：LK98B II型微型电化学分析 系统(天津市兰力科化学电子高技术有限公司）；三电极系统：工作电极为玻碳电极(直径 3mm)，对电极为钼丝电极，参比电极为Ag/AgCl电极；沙丁胺醇(纯度99%，Sigma) ;HAuC14 (Sigma);双氯醇胺（99%，深圳华英生物技术有限公司）；吡丁醇（99%，深圳华英生物技术有 限公司）。
[0028] 基于上述原料，该一种分子印迹电化学传感器的制备方法的具体实现过程为： 选用玻碳电极GCE为工作电极，采用循环伏安法对玻碳电极进行表面预处理，预处理 后的玻碳电极通过电化学聚合顺序修饰上纳米金、聚硫堇及甲基丙烯酸和沙丁胺醇混合物 膜，最后洗脱沙丁胺醇，得到分子印迹电化学传感器。
[0029] 通过上述步骤，如附图1所示，经扫描电镜图可知，纳米金粒子经电化学聚合后有 效的分布于电极的表面，大大增加了电极的比表面积；由图2可知，最后得到的分子印迹电 化学传感器的分子印迹膜均匀分布在电极表面，洗脱后，分子印迹膜上产生了很多能特异 性识别沙丁胺醇的立体空穴。
[0030] 所述玻碳电极的预处理过程为：将玻碳电极依次用〇· 5um、0. 3um、0. 05um的 Al2O3粉末在麂皮上进行抛光，清洗后在无水乙醇和超纯水中分别超声洗涤；然后将洗涤 后的玻碳电极放入〇. 5mol/L的H2SO4溶液中进行循环伏安扫描，取出电极冲洗后，再放于 K3[Fe(CN)6]溶液中循环扫描，得到峰电位差为65±lmV的可逆伏安峰。
[0031] 预处理结束后，通过玻碳电极的电化学聚合制备分子印迹电化学传感器的过程 为： 将预处理的玻碳电极置于5. Ommol/L HAuC14溶液中，循环伏安法沉积纳米金，得到纳 米金修饰玻碳电极，即Au/GCE，该步骤中循环伏安法的扫描电位范围为1. 5~0V，扫描圈数 为20,扫速为0. lV/s。
[0032] 将清洗后的纳米金修饰玻碳电极放入含0. 5mmol/L硫堇（THI)、pH=6. 0的ABS (醋 酸-醋酸钠缓冲液）溶液中，再次进行循环伏安扫描，该步骤中循环伏安法的扫描电位范围 为-0. 4~0.1 V，扫速50mV/s，圈数15圈，待CV图稳定后，取出电极晾干，得到Au/THI/GCE 修饰电极。
[0033] 将上述Au/THI/GCE修饰电极放入放入含模板分子和印迹单体的甲醇溶液中，其 中模板分子为沙丁胺醇，印迹单体为甲基丙烯酸，通过循环伏安法得到嵌有沙丁胺醇的分 子印迹修饰电极，该步骤中循环伏安法的扫描电位为0~1.0V，扫描圈数为12,扫速为 50mV/s〇
[0034] 该技术方案中采用甲基丙烯酸作