一種雌酮分子印跡電化學傳感器的制備方法及應用技術

本發明專利技術公開一種雌酮分子印跡電化學傳感器的制備方法及應用。利用分子印跡技術制備雌酮分子印跡聚合物，并且將分子印跡技術與電化學傳感器相結合成分子印跡電化學傳感器能夠較好的特異性識別雌酮分子。本發明專利技術有效地減少復雜樣品中基質的干擾，提高檢測雌酮的可靠性，相比于色譜質譜聯用，該方法操作簡便、檢測時間短并且成本更低，適用于現場水環境中痕量雌酮的檢測。本發明專利技術在實際環境水體中檢測雌酮的檢測限為10.6?ng/L。采用本發明專利技術方法在實際樣品檢測中獲得檢測結果與采用經典的LC-MS/MS法所得結果的相對偏差均小于4.2%，說明該發明專利技術方法定量結果準確。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種環境檢測和分析化學
，尤其涉及一種分子印跡電化學傳感器的制備方法和應用。
技術介紹
近年來，雌激素如雌酮，17β-雌二醇，雌三醇，17α-乙炔基雌二醇等作為典型的內分泌干擾物引起人們廣泛關注。雌激素對人類和其他生物體可能造成嚴重危害主要通過飲用水或者食物鏈的富集作用。這類污染物類似雌激素對生物體產生作用，即使濃度為痕量都能嚴重影響生物體內分泌系統失衡，進而危害并威脅到人類和其他生物體的健康生存和持續繁衍。環境水體中雌激素絕大部分來源于污水廠廢水排放和污泥的填埋或者是用作土壤肥料，通過降水、地表徑流等進入水體造成水環境污染。通常這類來源的天然雌激素濃度一般在ng/L~ug/L范圍內。其他潛在的天然雌激素來源是發達的農場集水區，例如在線廢水處理系統故障、施肥過程中肥料的流失或者是牲畜廢水的流出等意外污染，由于這些基質復雜，需要在前處理的基礎上完成，目前，雌酮檢測技術主要有色譜質譜聯用法和放射免疫法。例如，食品安全國家標準奶及奶制品中β-雌二醇，雌三醇，炔雌醇多殘留的測定，氣相色譜-質譜法——GB29698-2013；牛奶和奶粉中β-雌二醇殘留量的測定，氣相色譜-負化學電離質譜——GB/T22967-2008；飼料中雌二醇的測定，液相色譜-串聯質譜法，農業部2224號公告-3-2015；出口肉及肉制品中雌二醇殘留量檢驗方法，放射免疫法——SN0664-1997等。上述檢測方法中，色譜質譜方法的檢測可靠性高，但存在儀器昂貴、普及性不高、前處理步驟繁瑣、不適用于現場檢測等不足。由于內分泌干擾物的結構相似性，色譜質譜方法檢測需在樣品前處理基礎上，進一步利用高效色譜分離檢測技術實現定量分析和質譜定性分析的聯用。分子印跡技術是利用化學方法模擬生物體系中抗原-抗體的特異選擇特性識別分子技術，能夠有效實現相似結構化合物的識別。分子印跡技術和電化學傳感器的結合使用，不僅具有分子印跡聚合物高靈敏度高選擇性的優點，同時也具有電化學傳感器自身便于自動化和現場檢測使用，檢測成本低。
技術實現思路
本專利技術的目的之一是基于溶膠凝膠法制備分子印跡聚合物，構建一種簡單、快速、靈敏的分子印跡電化學傳感器及其制備方法。本專利技術的目的之二是通過分子印跡電化學傳感器應用于雌酮的快速、高效、靈敏的檢測目的。本專利技術的技術方案如下：本專利技術所述的一種雌酮分子印跡電化學傳感器的制備方法，包括如下步驟：(1)在離心管中分別加入四乙氧基硅烷、甲基甲氧基硅烷、苯基甲氧基硅烷、無水乙醇、濃度為0.05~0.2mol/L的鹽酸和超純水組成溶膠混合液，所述的四乙氧基硅烷、甲基甲氧基硅烷、苯基甲氧基硅烷、無水乙醇、濃度為0.05~0.2mol/L的HCl、超純水的體積比為：20:6:4:20:1:20~20:6:8:20:1:20，混懸后得到均一、透明的溶膠-凝膠，所得到的溶膠-凝膠即為非分子印跡聚合物；(2)在上述非分子印跡聚合物中加入50~150mg/L的雌酮溶液，混懸后形成分子印跡聚合物，所述的非分子印跡聚合物與雌酮溶液的體積比為5:1~15:1，在干燥條件下室溫存放；(3)稱取多壁碳納米管(MWCNT)加入濃硫酸和濃硝酸的混合液中，所述多壁碳納米管與濃硫酸和濃硝酸的混合液的比例為8mg/12mL~15mg/12mL，所述濃硫酸與濃硝酸的體積比為2:1~5:1，所述濃硫酸的濃度為16.0~18.4mol/L，所述濃硝酸的濃度為14~16mol/L；在70~100℃加熱回流后，用純水反復洗至中性，用纖維濾紙抽濾，40~60℃真空干燥箱烘干，得到端基羧酸化的MWCNT，紅外燈下研磨成端基羧酸化的MWCNT粉狀儲存；(4)稱取步驟（3）端基羧酸化的MWCNT粉狀加入二甲亞砜，超聲分散后得到均一、穩定的懸濁液；取所述的懸濁液滴涂于金電極表面，室溫晾干即得MWCNT修飾的金電極；(5)在步驟（4）獲得的MWCNT修飾的金電極表面滴涂步驟（2）制得的分子印跡聚合物，室溫晾干；將晾干后的電極置于40~50℃超純水中磁力攪拌洗脫以去除模板分子雌酮，得到雌酮分子印跡電化學傳感器。在上述步驟（1）中所述的HCl濃度優選0.1mol/L；所述四乙氧基硅烷、甲基甲氧基硅烷、苯基甲氧基硅烷、無水乙醇、0.1MHCl和超純水的體積比優選為20:6:6:20:1:20。在上述步驟（1）中所加入的四乙氧基硅烷、甲基甲氧基硅烷、苯基甲氧基硅烷、無水乙醇、HCl和超純水組成溶膠混合液，通過混懸1h，得到均一、透明的溶膠-凝膠。在上述步驟（2）中，所述的非分子印跡聚合物與雌酮溶液的體積比優選10:1，所述雌酮溶液的濃度優選100mg/L。在上述步驟（2）中，在非分子印跡聚合物中加入雌酮溶液混懸1h后形成分子印跡聚合物。在上述步驟（3）中，稱取多壁碳納米管(MWCNT)10mg加入到濃硫酸和濃硝酸的12mL混合液中，所述濃硫酸和濃硝酸體積比=3:1，持續4h的90℃加熱回流，純水反復洗至中性，用0.25μm的纖維濾紙抽濾，40℃真空干燥箱烘干，得到端基羧酸化的MWCNT，紅外燈下研磨成粉狀儲存。在上述步驟（4）中，稱取1.0mg端基羧酸化的MWCNT粉狀加入1mL二甲亞砜，超聲分散20min，得到均一、穩定的懸濁液；取2.5μL懸濁液滴涂于金電極表面，室溫晾干即得MWCNT修飾的金電極。在上述步驟（5）中，在MWCNT修飾的金電極表面滴涂10μL的分子印跡聚合物，室溫晾干；將晾干后的電極置于40℃超純水中磁力攪拌洗脫1h，去除模板分子雌酮，得到雌酮分子印跡電化學傳感器。本專利技術所述的制備方法制得的雌酮分子印跡電化學傳感器，應用于雌酮環境內分泌干擾物的檢測，其特征在于，包括如下步驟：(1)使用電化學工作站對三電極體系進行測試，使用上述的制備方法制得的雌酮分子印跡電化學傳感器作為工作電極，鉑絲電極為對電極，Ag/AgCl為參比電極，在3mL、pH6.0~8.0的磷酸鹽緩沖溶液配制的1mg/L雌酮溶液中檢測分析；(2)采用循環伏安法在-1.2~2.0V電壓范圍內掃描，掃描速率為0.1V/s，檢測得到雌酮對雌酮分子印跡電化學傳感器具有電催化還原作用；(3)與步驟(2)在相同條件下將雌酮分子印跡電化學傳感器用于檢測與雌酮結構相近的雌二醇、雙酚A以及壬基酚的溶液，確定雌酮分子印跡電化學傳感器對雌酮具有特異選擇功能；(4)由步驟(2)得到的雌酮對雌酮分子印跡電化學傳感器具有電催化還原作用，根據所得電流強度與雌酮標準溶液濃度之間的線性關系，建立雌酮定量曲線；(5)將待測水樣代替雌酮的標準溶液，待測水樣經0.25μm過濾，按照步驟(4)雌酮定量曲線的方法進行檢測分析；(6)將雌酮分子印跡聚合物分別在室溫下放置5天、10天、30天之后再按照上述的制備方法制備雌酮分子印跡電化學傳感器，按照步驟(4)雌酮定量曲線的方法進行檢測分析。本專利技術所述的制備方法制得的雌酮分子印跡電化學傳感器，其特征在于，所述的雌酮分子印跡電化學傳感器能夠特異性識別溶液本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雌酮分子印跡電化學傳感器的制備方法，包括如下步驟：(1)?在離心管中分別加入四乙氧基硅烷、甲基甲氧基硅烷、苯基甲氧基硅烷、無水乙醇、濃度為0.05~0.2mol/L?的鹽酸和超純水組成溶膠混合液，所述的四乙氧基硅烷、甲基甲氧基硅烷、苯基甲氧基硅烷、無水乙醇、濃度為0.05~0.2mol/L?的HCl、超純水的體積比為：20:6:4:20:1:20~20:6:8:20:1:20，混懸后得到均一、透明的溶膠?凝膠，所得到的溶膠?凝膠即為非分子印跡聚合物；(2)?在上述非分子印跡聚合物中加入50~150?mg/L的雌酮溶液，混懸后形成分子印跡聚合物，所述的非分子印跡聚合物與雌酮溶液的體積比為5:1~15:1，在干燥條件下室溫存放；(3)?稱取多壁碳納米管加入濃硫酸和濃硝酸的混合液中，所述多壁碳納米管與濃硫酸和濃硝酸的混合液的比例為8?mg/12?mL~15mg/12mL，所述濃硫酸與濃硝酸的體積比為2:1~5:1，所述濃硫酸的濃度為16.0~18.4?mol/L，所述濃硝酸的濃度為14~16?mol/L；在70~100?℃加熱回流后，用純水反復洗至中性，用纖維濾紙抽濾，40~60?℃真空干燥箱烘干，得到端基羧酸化的MWCNT，紅外燈下研磨成端基羧酸化的MWCNT粉狀儲存；(4)?稱取步驟（3）端基羧酸化的MWCNT粉狀加入二甲亞砜，超聲分散后得到均一、穩定的懸濁液；取所述的懸濁液滴涂于金電極表面，室溫晾干即得MWCNT修飾的金電極；(5)?在步驟（4）獲得的MWCNT修飾的金電極表面滴涂步驟（2）制得的分子印跡聚合物，室溫晾干；將晾干后的電極置于40~50?℃超純水中磁力攪拌洗脫以去除模板分子雌酮，得到雌酮分子印跡電化學傳感器。...

【技術特征摘要】
1.一種雌酮分子印跡電化學傳感器的制備方法，包括如下步驟：
(1)在離心管中分別加入四乙氧基硅烷、甲基甲氧基硅烷、苯基甲氧基硅烷、無水乙醇、濃度為0.05~0.2mol/L的鹽酸和超純水組成溶膠混合液，所述的四乙氧基硅烷、甲基甲氧基硅烷、苯基甲氧基硅烷、無水乙醇、濃度為0.05~0.2mol/L的HCl、超純水的體積比為：20:6:4:20:1:20~20:6:8:20:1:20，混懸后得到均一、透明的溶膠-凝膠，所得到的溶膠-凝膠即為非分子印跡聚合物；
(2)在上述非分子印跡聚合物中加入50~150mg/L的雌酮溶液，混懸后形成分子印跡聚合物，所述的非分子印跡聚合物與雌酮溶液的體積比為5:1~15:1，在干燥條件下室溫存放；
(3)稱取多壁碳納米管加入濃硫酸和濃硝酸的混合液中，所述多壁碳納米管與濃硫酸和濃硝酸的混合液的比例為8mg/12mL~15mg/12mL，所述濃硫酸與濃硝酸的體積比為2:1~5:1，所述濃硫酸的濃度為16.0~18.4mol/L，所述濃硝酸的濃度為14~16mol/L；在70~100℃加熱回流后，用純水反復洗至中性，用纖維濾紙抽濾，40~60℃真空干燥箱烘干，得到端基羧酸化的MWCNT，紅外燈下研磨成端基羧酸化的MWCNT粉狀儲存；
(4)稱取步驟（3）端基羧酸化的MWCNT粉狀加入二甲亞砜，超聲分散后得到均一、穩定的懸濁液；取所述的懸濁液滴涂于金電極表面，室溫晾干即得MWCNT修飾的金電極；
(5)在步驟（4）獲得的MWCNT修飾的金電極表面滴涂步驟（2）制得的分子印跡聚合物，室溫晾干；將晾干后的電極置于40~50℃超純水中磁力攪拌洗脫以去除模板分子雌酮，得到雌酮分子印跡電化學傳感器。
2.根據權利要求1所述的一種雌酮分子印跡電化學傳感器的制備方法，其特征在于，在步驟（1）中所述的HCl濃度優選0.1mol/L；所述四乙氧基硅烷、甲基甲氧基硅烷、苯基甲氧基硅烷、無水乙醇、0.1MHCl和超純水的體積比優選為20:6:6:20:1:20。
3.根據權利要求1所述的一種雌酮分子印跡電化學傳感器的制備方法，其特征在于，在步驟（1）中所加入的四乙氧基硅烷、甲基甲氧基硅烷、苯基甲氧基硅烷、無水乙醇、HCl和超純水組成溶膠混合液，通過混懸1h，得到均一、透明的溶膠-凝膠。
4.根據權利要求1所述的一種雌酮分子印跡電化學傳感器的制備方法，其特征在于，在步驟（2）中，所述的非分子印跡聚合物與雌酮溶液的體積比優選10:1，所述雌酮溶液的濃度優選100mg/L。
5.根據權利要求1所述的一種雌酮分子印跡電化學傳感器的制備方法，其特征在于，在步驟（2）中，在非分子印跡聚合物中加入雌酮溶液混懸1h后形成...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹潔，陳小英，
申請(專利權)人：福建農林大學，
類型：發明
國別省市：福建;35