CN101294926A - 检测痕量环境内分泌干扰物的分子印迹膜电极制备方法及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测EDCs的分子印迹膜电极及检测EDCs的方法。分子印迹膜电极制备方法,包括以下步骤:选择功能单体;按一定摩尔比将EDCs的模板分子、功能单体、交联剂、致孔剂、引发剂和有机溶剂混合均匀制成MIPs溶液;制备出纳米材料溶液;利用电极表面修饰技术,将纳米材料和分子印迹聚合物MIPs修饰到传感器电极表面上。一种检测痕量EDCs的方法,包括如下步骤将分子印迹膜电极连接到电化学工作站,对环境样品提取液中的EDCs进行检测。本发明的分子印迹膜电极的特异性强,灵敏度高,可以达到ng级;完成一个基本检测过程仅需1-2分钟的时间;成本低,检测1个样品仅需几分钱。分子印迹膜电极检测环境内分泌物方法,操作快速简单,反应及结果均由仪器自动完成和记录。
Description
技术领域
本发明涉及环境污染物检测技术领域,更具体地说是一种检测痕量环境内分泌干扰物的分子印迹膜电极制备方法,本发明还涉及采用所述的分子印迹膜电极检测环境样本中痕量环境内分泌干扰物的方法。
背景技术
环境内分泌干扰物(Endocrine Disrupting Chemicals,简称EDCs)是指一类干扰生物体的正常行为及与生殖、发育相关的正常激素的合成、贮存、分泌、体内运输、结合、清除等过程的外来物质。环境内分泌干扰物分为以下几类:多氯联苯类、二恶英类、烷基酚类、邻苯二甲酸二丁酯类、金属类、有机氯化合物环境激素类、植物***类、真菌***类。
目前EDCs已成为迫切需要治理的新一代环境污染物,微量的EDCs即可对正常激素作用产生影响,干扰内分泌机能,引起哺乳动物及人类的生殖障碍、发育异常及某些病理性损伤。这类物质不仅存在于工业废水、废气和生活污水中,在农产品中也可能存在。如果EDCs残留不能得的及时、准确地检测,它们就可能进入机体,并在体内直接或间接影响正常的激素代谢,给人类健康带来严重的危害。
建立一种高灵敏度和特异性的快速筛检EDCs残留的方法,便成为当前该研究领域亟需解决的问题之一。目前已有的EDCs检测或筛检方法主要包括体内试验、体外试验、生物标志物检测及仪器监测方法等。但是这些检测或筛检方法存在不足:
1.体内试验常采用子宫增重试验和子宫钙结合蛋白CaBP-9k mRNA表达检测和蛋白分析,该方法反应敏感具有专一性,但是其成本高,灵敏度低,不适于大规模的快速筛检;
2.体外试验主要有E-Screen法、受体竞争试验等,试验本身的特异性较差,容易出现假阳性结果;
3.借助于HPLC或LC-MS联用技术等大型精密仪器建立起来的EDCs仪器检测方法,对EDCs的检测虽说具有很高的灵敏度,但是该方法不能一次就鉴定出分析物的结构,往往还需要用GC-MS确认结构,技术成本较高,传统方法所需的时间一般都较长,有的甚至长达几个小时,操作复杂,不能用于现场的快速检测。
4.以上几种方法对于EDCs的检测和分析,一般都存在检测灵敏度低、成本高、结果假阳性、检测过程复杂、不适于现场快速检测等缺点,因此不能满足实际检测的需要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种检测速度快、灵敏度高的检测痕量EDCs的分子印迹膜电极及检测EDCs的方法。
为了解决上述技术问题,本发明是通过以下措施来实现的:一种检测痕量EDCs的分子印迹膜电极制备方法,其特征是包括以下步骤:
(1)选择能与EDCs合成分子印迹聚合物(Molecularly Imprinted Polymers,简称MIPs)的功能单体;
(2)按一定摩尔比将EDCs的模板分子、功能单体、交联剂、致孔剂、引发剂和有机溶剂混合均匀制成MIPs溶液;
(3)利用纳米材料,按照现有方法制备出纳米材料溶液;
(4)利用电极表面修饰技术,将纳米材料和分子印迹聚合物MIPs修饰到传感器电极表面上。
本发明所述EDCs模板分子、功能单体、交联剂、致孔剂、引发剂和有机溶剂的摩尔比为0.1~1∶1∶0.5~6∶35~65∶0.05~0.15∶2.0~25。
本发明所述纳米材料和分子印迹聚合物MIPs修饰到传感器电极表面包括以下步骤:
(1)将工作电极表面用0.05μm的氧化铝粉打磨,超声波清洗,再分别用1mol/LHNO3,1mol/L NaOH清洗,然后用双蒸水彻底清洗数次,吹干;
(2)将制备的纳米材料溶液超声处理20-60min,得到分散的纳米溶液;
(3)将工作电极表面浸泡于分散的纳米溶液中5-10分钟,取出晾干;
(4)将步骤(3)中晾干的工作电极再浸泡于MIPs溶液中5-10分钟,然后将工作电极取出用洗脱剂洗脱20-30分钟,在室温下干燥5-10分钟;
(5)重复步骤(3)和步骤(4)过程4-7次,制得所述分子印迹膜电极。
本发明还包括以下步骤:
将分子印迹膜电极浸入pH6.8-7.5缓冲液中,保存在4℃冰箱中,24h后使用。
本发明所述纳米材料溶液为碳纳米管溶液、纳米金溶液或纳米铂溶液。
本发明所述洗脱剂为乙腈、水、甲醇-乙酸或乙腈-乙酸。
本发明所述缓冲液为柠檬酸-磷酸。
本发明所述功能单体为丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)或4-乙烯基吡啶(4-VP);所述交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)、N、N-亚甲基二丙烯酰胺、3,5-二(丙烯酰胺)苯甲酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、二乙烯基苯(DVB)或季戊四醇三丙烯酸酯(PETRA);所述引发剂为偶氮二异丁腈;所述致孔剂采用二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇、异丙醇、四氯化碳、杂环化合物酰胺或砜类;所述有机溶剂为二氯甲烷或四氯化碳。
一种检测痕量EDCs的方法,其特征是包括如下步骤:将按上述任意一种方法制得的分子印迹膜电极连接到电化学工作站,对环境样品提取液中的EDCs进行检测。
本发明的有益效果:
1.EDCs分子印迹膜电极制备方法,将纳米材料的纳米增效作用引入到分子印迹膜电极的制备当中,使得所制备的EDCs分子印迹膜电极具有更高的灵敏性和检测范围。
2、将表面修饰技术应用到分子印迹膜电极的制备当中,使得纳米增效的EDCs分子印迹膜电极的制备具有可控性,提高了电极的灵敏度和准确性。
3、本发明所得到的纳米增效的痕量EDCs分子印迹膜电极,可以实现样本中EDCs的高特异性、高灵敏度、快速检测。
4、本发明的分子印迹膜电极的特异性强,样品中其它非特异性分子对检测结果无影响;灵敏度高,可以达到ng级;检测速度快,完成一个基本检测过程仅需1-2分钟的时间,可在短时间内实现大量样本的高通量筛选;成本低,检测1个样品仅需几分钱。
5.分子印迹膜电极检测环境内分泌物方法,操作快速简单,反应及结果均由仪器自动完成和记录,避免了主观因素的影响,并保证有很好的重复性,便于现场检测。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。
图1为纳米材料和MIPs修饰到传感器电极表面过程示意图。
具体实施方式
一种检测痕量EDCs的分子印迹膜电极制备方法,其特征是包括以下步骤:
(1)选择能与EDCs合成MIPs的功能单体;
(2)按一定摩尔比将EDCs的模板分子、功能单体、交联剂、致孔剂、引发剂和有机溶剂混合均匀制成MIPs溶液;
(3)利用纳米材料,按照现有方法制备出纳米材料溶液;
(4)利用电极表面修饰技术,将纳米材料和MIPs修饰到传感器电极表面上。
本发明所述EDCs模板分子、功能单体、交联剂、致孔剂、引发剂和有机溶剂的摩尔比为0.1~1∶1∶0.5~6∶35~65∶0.05~0.15∶2.0~25。
本发明所述纳米材料和MIPs修饰到传感器电极表面包括以下步骤:
(1)将工作电极表面用0.05μm的氧化铝粉打磨,超声波清洗,再分别用1mol/LHNO3,1mol/L NaOH清洗,然后用双蒸水彻底清洗数次,吹干;
(2)将制备的纳米材料溶液超声处理20-60min,得到分散的纳米溶液;
(3)将工作电极表面浸泡于分散的纳米溶液中5-10分钟,取出晾干;
(4)将步骤(3)中晾干的工作电极再浸泡于MIPs溶液中5-10分钟,然后将工作电极取出用洗脱剂洗脱20-30分钟,在室温下干燥5-10分钟;
(5)重复步骤(3)和步骤(4)过程4-7次,制得所述分子印迹膜电极。
本发明还包括以下步骤:
将分子印迹膜电极浸入pH6.8-7.5缓冲液中,保存在4℃冰箱中,24h后使用。
本发明所述纳米溶液为碳纳米管溶液、纳米金溶液或纳米铂溶液。
本发明所述洗脱剂为乙腈、水、甲醇-乙酸或乙腈-乙酸。
本发明所述缓冲液为柠檬酸-磷酸。
本发明所述功能单体为丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)或4-乙烯基吡啶(4-VP);所述交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)、N、N-亚甲基二丙烯酰胺、3,5-二(丙烯酰胺)苯甲酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、二乙烯基苯(DVB)或季戊四醇三丙烯酸酯(PETRA);所述引发剂为偶氮二异丁腈;所述致孔剂采用二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇、异丙醇、四氯化碳、杂环化合物酰胺或砜类;所述有机溶剂为二氯甲烷或四氯化碳。
一种检测痕量环境内分泌干扰物的方法,其特征是包括如下步骤:将按上述任意一种方法制得分子印迹膜电极连接到电化学工作站,对环境样品提取液中的EDCs进行检测。
实施例1(多氯联苯类,如多氯联苯)
一种检测多氯联苯EDCs的分子印迹膜电极制备方法,包括以下步骤:
(1)选择能与多氯联苯合成MIPs的功能单体甲基丙烯酸(MAA);
(2)碳纳米管溶液制备:在超声搅拌的条件下,将2mg多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs)加入到1ml二甲基亚砜溶液中,从而获得黑色悬浊液即MWCNTs溶液;
(3)取制备好的MWCNTs溶液20μl,超声30min,得到均匀分散的MWCNTs溶液;
(4)模板分子多氯联苯,功能单体甲基丙烯酸(MAA),交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA),致孔剂氯仿,引发剂偶氮二异丁腈,有机溶剂二氯甲烷按摩尔比为0.1∶1∶0.5∶35∶0.05∶2.0混合均匀,得到多氯联苯MIPs溶液;
(5)工作电极选用玻璃碳电极,将工作电极表面用0.05μm的氧化铝粉打磨,超声波清洗,再分别用1mol/L HNO3,1mol/L NaOH清洗,然后用双蒸水彻底清洗数次,吹干,保证电极表面光亮无杂质;
(6)如图1所示将玻璃碳电极表面浸泡在MWCNTs溶液中5分钟,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将玻璃碳电极浸泡在多氯联苯分子印迹聚合物溶液中5分钟,然后将电极取出,用甲醇和乙酸混合液洗脱工作电极表面20分钟,直至把这一层中的模版分子多氯联苯分子完全洗掉,在室温下干燥10min,再将玻璃碳电极浸泡在MWCNTs溶液中5分钟,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将电极浸泡在多氯联苯MIPs溶液中5分钟,然后将电极取出,用甲醇和乙酸混合液洗脱电极表面20分钟,直至把这一层中的模版分子多氯联苯分子完全洗掉,在室温下干燥10min。如此循环,重复上述过程5次。
(7)将玻璃碳电极浸入到pH 6.8的柠檬酸-磷酸缓冲液中,保存在4℃的冰箱中过夜,以便除去电极表面过量的多氯联苯MIPs,当电极用去离子水彻底清洗以后,制备成功多氯联苯分子印迹膜修饰电极。
将制得多氯联苯分子印迹膜电极连接到电化学工作站,对环境样品提取液中的多氯联苯进行检测,结果见表1。
利用上述同样方法,但电极表面未加MWCNTs溶液,制备多氯联苯分子印迹膜电极,连接电化学工作站,对环境样品提取液中的多氯联苯分子进行实际检测,结果见表1。表1本发明多氯联苯分子印迹膜电极与普通多氯联苯分子印迹膜电极检测效果对比
从表1中结果可以看出:MWCNTs修饰的多氯联苯分子印迹膜电极比普通多氯联苯分子印迹膜电极(未加MWCNTs修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
实施例2(二恶英类,如二恶英、TCDD)
一种检测二恶英的分子印迹膜电极制备方法,包括以下步骤:
(1)选择能与二恶英合成MIPs的功能单体丙烯酸;
(2)纳米金溶液的制备:取50mL 0.01%HAuCl4加热至沸腾,迅速加入1mL 1%柠檬酸钠溶液还原,所制备亮玫红色即纳米金溶液,放入4℃冰箱保存备用;
(3)取制备好的纳米金溶液20μl,超声20min,得到均匀分散的纳米金溶液;
(4)模板分子二恶英,功能单体丙烯酸,交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯,致孔剂二氯甲烷,引发剂偶氮二异丁腈,有机溶剂二氯甲烷按摩尔比0.5∶1∶3∶45∶0.1∶2.2,混合均匀,得到二恶英MIPs溶液;
(5)工作电极选用玻璃碳电极,将电极表面用0.05μm的氧化铝粉打磨,超声波清洗,再分别用1mol/L HNO3,1mol/L NaOH清洗,然后用双蒸水彻底清洗数次,吹干,保证电极表面光亮无杂质;
(6)如图1所示将玻璃碳电极表面浸泡在纳米金溶液中10分钟,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将玻璃碳电极浸泡在二恶英MIPs溶液中10分钟,然后将工作电极取出,用甲醇和乙酸混合液洗脱电极表面25分钟,直至把这一层中的模版分子二恶英分子完全洗掉,在室温下干燥10min。再将玻璃碳电极浸泡在MWCNTs溶液中10分钟,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将电极浸泡在二恶英分子印迹聚合物溶液中10分钟,然后将电极取出,用甲醇和乙酸混合液洗脱电极表面25分钟,直至把这一层中的模版分子二恶英分子完全洗掉,在室温下干燥10min。如此循环,重复上述过程6次。
(7)将玻璃碳电极浸入到pH 6.8的柠檬酸-磷酸缓冲液中,保存在4℃的冰箱中过夜,以便除去电极表面过量的二恶英MIPs,当电极用去离子水彻底清洗以后,制备成功二恶英分子印迹膜修饰电极。
将制得二恶英分子印迹膜电极连接到电化学工作站,对环境样品提取液中的二恶英进行检测,结果见表2。
利用上述同样方法,但电极表面未加MWCNTs溶液,制备二恶英分子印迹膜电极,连接电化学工作站,对样品中的二恶英分子进行实际检测,结果见表2。
表2本发明二恶英分子印迹膜电极与普通二恶英分子印迹膜电极检测效果对比
从表2中结果可以看出:MWCNTs修饰的二恶英分子印迹膜电极比普通二恶英分子印迹膜电极(未加MWCNTs修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
一种检测TCDD的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述二恶英的分子印迹膜电极制备方法,结果见表3。
表3本发明TCDD分子印迹膜电极与普通TCDD分子印迹膜电极检测效果对比
从表3中结果可以看出:MWCNTs修饰的TCDD分子印迹膜电极比普通TCDD分子印迹膜电极(未加MWCNTs修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
实施例3(烷基酚类,如烷基酚、壬基酚和辛基酚)
一种检测烷基酚的分子印迹膜电极制备方法,包括以下步骤:
(1)选择能与烷基酚合成MIPs的功能单体4-乙烯基吡啶;
(2)纳米铂溶液的制备:取4ml 5%的H2PtCl6·6H2O溶液被加入到340ml的双蒸水中,然后在80℃下边搅拌边加热,加入60ml 1%的柠檬酸钠溶液以后,得到的溶液即纳米铂溶液在80±0.5℃,保温大约4小时,该过程通过吸附光谱记录,当PtCl6 2-的吸附带消失的时候表明反应结束,即得到纳米铂溶液;
(3)取制备好的纳米铂溶液20μl,超声40min,得到均匀分散的纳米铂溶液;
(4)模板分子烷基酚,功能单体4-乙烯基吡啶,交联剂N、N-亚甲基二丙烯酰胺,致孔剂甲醇,引发剂偶氮二异丁腈,有机溶剂二氯甲烷按摩尔比1∶1∶6∶65∶0.15∶25,混合均匀,得到烷基酚MIPs溶液;
(5)工作电极选用玻璃碳电极,将电极表面用0.05μm的氧化铝粉打磨,超声波清洗,再分别用1mol/L HNO3,1mol/L NaOH清洗,然后用双蒸水彻底清洗数次,吹干,保证电极表面光亮无杂质;
(6)如图1所示将玻璃碳电极表面浸泡在纳米铂溶液中10min,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将玻璃碳电极浸泡在烷基酚MIPs溶液中10min,然后将电极取出,用甲醇和乙酸混合液洗脱工作电极表面20min,直至把这一层中的模版分子烷基酚分子完全洗掉,在室温下干燥10min,再将玻璃碳电极浸泡在纳米铂溶液中10min,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将电极浸泡在烷基酚类分子印迹聚合物溶液中10min,然后将电极取出,用甲醇和乙酸混合液洗脱电极表面20min,直至把这一层中的模版分子烷基酚分子完全洗掉,在室温下干燥10min。如此循环,重复上述过程7次。
(7)将(6)中制备的电极浸入到pH7.2的柠檬酸-磷酸缓冲液中,保存在4℃的冰箱中过夜,以便除去电极表面过量的烷基酚MIPs,当电极用去离子水彻底清洗以后,制备成功烷基酚分子印迹膜修饰电极。
将制得烷基酚分子印迹膜电极连接到电化学工作站,对环境样品提取液中烷基酚进行检测。结果见表4。
利用上述同样方法,但电极表面未加纳米铂溶液,制备烷基酚分子印迹膜电极,连接电化学工作站,对环境样品提取液中烷基酚分子进行实际检测,结果见表4。
从表4中结果可以看出:纳米铂修饰的烷基酚分子印迹膜电极比普通烷基酚分子印迹膜电极(未加纳米铂修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
表4本发明烷基酚分子印迹膜电极与普通烷基酚分子印迹膜电极检测效果对比
一种检测壬基酚的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述烷基酚的分子印迹膜电极制备方法,结果见表5。
表5本发明壬基酚分子印迹膜电极与普通壬基酚分子印迹膜电极检测效果对比
从表5中结果可以看出:纳米铂修饰的壬基酚分子印迹膜电极比普通壬基酚分子印迹膜电极(未加纳米铂修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
一种检测辛基酚的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述烷基酚的分子印迹膜电极制备方法,结果见表6。
表6本发明辛基酚分子印迹膜电极与普通辛基酚分子印迹膜电极检测效果对比
从表6中结果可以看出:纳米铂修饰的辛基酚分子印迹膜电极比普通辛基酚分子印迹膜电极(未加纳米铂修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
实施例4(邻苯二甲酸酯类,如邻苯二甲酸二丁酯、苯二甲酸二乙酯和苯二甲酸二氯己烷等)
一种检测邻苯二甲酸二丁酯的分子印迹膜电极制备方法,包括以下步骤:
(1)选择能与邻苯二甲酸二丁酯合成MIPs的功能单体4-乙烯基吡啶;
(2)纳米铂溶液的制备:取4ml 5%的H2PtCl6·6H2O溶液被加入到340ml的双蒸水中,然后在80℃下边搅拌边加热,加入60ml 1%的柠檬酸钠溶液以后,得到的溶液即纳米铂溶液在80±0.5℃,保温大约4小时,该过程通过吸附光谱记录,当PtCl6 2-的吸附带消失的时候表明反应结束,即得到纳米铂溶液;
(3)取制备好的纳米铂溶液20μl,超声40min,得到均匀分散的纳米铂溶液;
(4)模板分子邻苯二甲酸二丁酯,功能单体4-乙烯基吡啶,交联剂3,5-二(丙烯酰胺)苯甲酸,致孔剂异丙醇,引发剂偶氮二异丁腈,有机溶剂二氯甲烷按摩尔比0.8∶1∶1∶50∶0.08∶10,混合均匀,得到邻苯二甲酸二丁酯MIPs溶液;
(5)工作电极选用玻璃碳电极,将电极表面用0.05μm的氧化铝粉打磨,超声波清洗,再分别用1mol/L HNO3,1mol/L NaOH清洗,然后用双蒸水彻底清洗数次,吹干,保证电极表面光亮无杂质;
(6)如图1所示将玻璃碳电极表面浸泡在纳米铂溶液中10分钟,然后将工作电极取出在室温下干燥8min,再将玻璃碳电极浸泡在邻苯二甲酸二丁酯MIPs溶液中8分钟,然后将电极取出,用甲醇和乙酸混合液洗脱电极表面,直至把这一层中的模版分子邻苯二甲酸二丁酯分子完全洗掉,在室温下干燥8min,再将玻璃碳电极浸泡在纳米铂溶液中8分钟,然后将电极取出在室温下干燥8min,再将电极浸泡在邻苯二甲酸二丁酯MIPs溶液中8分钟,然后将电极取出,用乙腈和乙酸混合液洗脱电极表面55分钟,直至把这一层中的模版分子邻苯二甲酸二丁酯分子完全洗掉,在室温下干燥8min。如此循环,重复上述过程5次。
(7)将(6)中制备的电极浸入到pH7.5的柠檬酸-磷酸缓冲液中,保存在4℃的冰箱中过夜,以便除去电极表面过量的邻苯二甲酸二丁酯分子印迹聚合物,当工作电极用去离子水彻底清洗以后,制备成功邻苯二甲酸二丁酯分子印迹膜修饰电极。
将制得邻苯二甲酸二丁酯分子印迹膜电极连接到电化学工作站,对环境样品提取液中邻苯二甲酸二丁酯进行检测,结果见表7。
利用上述同样方法,但电极表面未加纳米铂溶液,制备邻苯二甲酸二丁酯分子印迹膜电极,连接电化学工作站,对环境样品提取液中邻苯二甲酸二丁酯分子进行实际检测,结果见表7。
表7本发明邻苯二甲酸二丁酯分子印迹膜电极与普通邻苯二甲酸二丁酯分子印迹膜电极检测效果对比
从表7中结果可以看出:纳米铂修饰的邻苯二甲酸二丁酯分子印迹膜电极比普通邻苯二甲酸二丁酯分子印迹膜电极(未加纳米铂修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
一种检测苯二甲酸二乙酯的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述邻苯二甲酸二丁酯的分子印迹膜电极制备方法,结果见表8。
表8本发明苯二甲酸二乙酯分子印迹膜电极与普通苯二甲酸二乙酯分子印迹膜电极检测效果对比
从表8中结果可以看出:纳米铂修饰的苯二甲酸二乙酯分子印迹膜电极比普通苯二甲酸二乙酯分子印迹膜电极(未加纳米铂修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
一种检测苯二甲酸二氯己烷的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述邻苯二甲酸二丁酯的分子印迹膜电极制备方法,结果见表9。
表9本发明苯二甲酸二氯己烷分子印迹膜电极与普通苯二甲酸二氯己烷分子印迹膜电极检测效果对比
从表9中结果可以看出:纳米铂修饰的苯二甲酸二氯己烷分子印迹膜电极比普通苯二甲酸二氯己烷分子印迹膜电极(未加纳米铂修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
实施例5(金属类,如四乙基铅、三丁基锡和镍)
一种检测四乙基铅的分子印迹膜电极制备方法,包括以下步骤:
(1)选择能与四乙基铅分子合成MIPs的功能单体4-乙烯基吡啶(4-VP);
(2)纳米金溶液的制备:取50mL 0.01%HAuCl4加热至沸腾,迅速加入1mL 1%柠檬酸钠溶液还原,所制备亮玫红色即纳米金溶液,放入4℃冰箱保存备用;
(3)取制备好的纳米金溶液20μl,超声50min,得到均匀分散的纳米金溶液;
(4)按摩尔比0.5∶1∶3∶45∶0.1∶2.2称取模板分子四乙基铅,功能单体4-乙烯基吡啶(4-VP),交联剂季戊四醇三丙烯酸酯,致孔剂砜类,引发剂偶氮二异丁腈,有机溶剂二氯甲烷,混合均匀,得到四乙基铅MIPs溶液;
(5)工作电极选用玻璃碳电极,将电极表面用0.05μm的氧化铝粉打磨,超声波清洗,再分别用1mol/L HNO3,1mol/L NaOH清洗,然后用双蒸水彻底清洗数次,吹干,保证电极表面光亮无杂质;
(6)如图1所示将玻璃碳电极表面浸泡在纳米金溶液中10分钟,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将玻璃碳电极浸泡在四乙基铅分子MIPs溶液中10分钟,然后将电极取出,用甲醇和乙酸混合液洗脱电极表面25min,直至把这一层中的模版分子四乙基铅分子完全洗掉,在室温下干燥10min,再将玻璃碳电极浸泡在纳米金溶液中10分钟,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将电极浸泡在四乙基铅分子MIPs溶液中10分钟,然后将电极取出,用甲醇和乙酸混合液洗脱工作电极表面25分钟,直至把这一层中的模版分子四乙基铅分子分子完全洗掉,在室温下干燥10min。如此循环,重复上述过程6次。
(7)将(6)中制备的电极浸入到pH 6.8的柠檬酸-磷酸缓冲液中,保存在4℃的冰箱中过夜,以便除去电极表面过量的四乙基铅分子MIPs,当电极用去离子水彻底清洗以后,制备成功四乙基铅分子印迹膜修饰电极。
将制得四乙基铅分子印迹膜电极连接到电化学工作站,对环境样品提取液中的四乙基铅进行检测,结果见表10。
利用上述同样方法,但电极表面未加纳米金溶液,制备四乙基铅分子印迹膜电极,连接电化学工作站进行实际检测,结果见表10。
表10本发明四乙基铅分子印迹膜电极与普通四乙基铅分子印迹膜电极检测效果对比
从表10中结果可以看出:纳米金修饰的四乙基铅分子印迹膜电极比普通四乙基铅分子印迹膜电极(未加纳米金修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
一种检测三丁基锡的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述四乙基铅的分子印迹膜电极制备方法,结果见表11。
表11本发明三丁基锡分子印迹膜电极与普通三丁基锡分子印迹膜电极检测效果对比
从表11中结果可以看出:纳米金修饰的三丁基锡分子印迹膜电极比普通三丁基锡分子印迹膜电极(未加纳米金修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
一种检测镍的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述四乙基铅的分子印迹膜电极制备方法,结果见表12。
表12本发明镍分子印迹膜电极与普通镍分子印迹膜电极检测效果对比
从表12中结果可以看出:纳米金修饰的镍分子印迹膜电极比普通镍分子印迹膜电极(未加纳米金修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
实施例6(有机氯化合物类,如DDT、DDE和六六六(HCH))
一种检测有DDT的分子印迹膜电极制备方法,包括以下步骤:
(1)选择能与DDT分子合成MIPs的功能单体甲基丙烯酸;
(2)碳纳米管溶液的制备:在超声搅拌的条件下,将2mg MWCNTs加入到1ml二甲基亚砜溶液中,从而获得黑色悬浊液即MWCNTs溶液;
(3)取制备好的MWCNTs溶液20μl,超声60min,得到均匀分散的MWCNTs溶液;
(4)按摩尔比为1∶1∶4∶60∶0.12∶15称取模板分子DDT,功能单体甲基丙烯酸(MAA),交联剂二乙烯基苯(DVB),致孔剂二氯甲烷,引发剂偶氮二异丁腈,有机溶剂二氯甲烷,混合均匀,得到DDT MIPs溶液;
(5)工作电极选用玻璃碳电极,将电极表面用0.05μm的氧化铝粉打磨,超声波清洗,再分别用1mol/L HNO3,1mol/L NaOH清洗,然后用双蒸水彻底清洗数次,吹干,保证电极表面光亮无杂质;
(6)如图1所示将玻璃碳电极表面浸泡在MWCNTs溶液中5分钟,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将玻璃碳电极浸泡在DDT MIPs溶液中5分钟,然后将电极取出,用乙腈-乙酸洗脱电极表面20min,直至把这一层中的模版分子DDT分子完全洗掉,在室温下干燥10min,再将玻璃碳电极浸泡在MWCNTs溶液中5分钟,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将电极浸泡在DDT MIPs溶液中5分钟,然后将电极取出,用乙腈-乙酸混合液洗脱工作电极表面20分钟,直至把这一层中的模版分子DDT分子完全洗掉,在室温下干燥10min。如此循环,重复上述过程5次。
(7)将(6)中制备的电极浸入到pH 7.5的柠檬酸-磷酸缓冲液中,保存在4℃的冰箱中过夜,以便除去电极表面过量的DDT MIPs,当电极用去离子水彻底清洗以后,制备成功DDT分子印迹膜修饰电极。
将制得的DDT分子印迹膜电极连接到电化学工作站,对环境样品提取液中DDT进行检测,结果见表13。
利用上述同样方法,但电极表面未加MWCNTs溶液,制备DDT分子印迹膜电极,连接电化学工作站,对环境样品提取液中DDT进行实际检测,结果见表13。
表13本发明DDT分子印迹膜电极与普通DDT分子印迹膜电极检测效果对比
从表13中结果可以看出:MWCNTs修饰的DDT分子印迹膜电极比普通DDT分子印迹膜电极(未加MWCNTs修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
一种检测DDE的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述DDT的分子印迹膜电极制备方法,结果见表14。
表14本发明DDE分子印迹膜电极与普通DDE分子印迹膜电极检测效果对比
从表14中结果可以看出:MWCNTs修饰的DDE分子印迹膜电极比普通DDE分子印迹膜电极(未加MWCNTs修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
一种检测六六六(HCH)的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述DDT的分子印迹膜电极制备方法,结果见表15。
表15本发明六六六分子印迹膜电极与普通六六六分子印迹膜电极检测效果对比
从表15中结果可以看出:MWCNTs修饰的六六六分子印迹膜电极比普通六六六分子印迹膜电极(未加MWCNTs修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
实施例7(环境激素类,如***、雌酮、己烯雌酚和雌三醇)
一种检测***的分子印迹膜电极制备方法,包括以下步骤:
(1)选择能与***分子合成MIPs的功能单体4-乙烯基吡啶(4-VP);
(2)纳米金溶液的制备:取50mL 0.01%HAuCl4加热至沸腾,迅速加入1mL 1%柠檬酸钠溶液还原,所制备亮玫红色即纳米金溶液,放入4℃冰箱保存备用;
(3)取制备好的纳米金溶液20μl,超声50min,得到均匀分散的纳米金溶液;
(4)按摩尔比0.2∶1∶2∶50∶0.12∶18称取模板分子***,功能单体4-乙烯基吡啶(4-VP),交联剂季戊四醇三丙烯酸酯,致孔剂杂环化合物酰胺,引发剂偶氮二异丁腈,有机溶剂二氯甲烷,混合均匀,得到***MIPs溶液;
(5)工作电极选用玻璃碳电极,将电极表面用0.05μm的氧化铝粉打磨,超声波清洗,再分别用1mol/L HNO3,1mol/L NaOH清洗,然后用双蒸水彻底清洗数次,吹干,保证电极表面光亮无杂质;
(6)如图1所示将玻璃碳电极表面浸泡在纳米金溶液中10分钟,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将玻璃碳电极浸泡在***MIPs溶液中10分钟,然后将电极取出,用甲醇和乙酸混合液洗脱电极表面25min,直至把这一层中的模版分子***分子完全洗掉,在室温下干燥10min,再将玻璃碳电极浸泡在纳米金溶液中10分钟,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将电极浸泡在***MIPs溶液中10分钟,然后将电极取出,用甲醇和乙酸混合液洗脱工作电极表面25分钟,直至把这一层中的模版分子***分子完全洗掉,在室温下干燥10min。如此循环,重复上述过程7次。
(7)将(6)中制备的电极浸入到pH 7.0的柠檬酸-磷酸缓冲液中,保存在4℃的冰箱中过夜,以便除去电极表面过量的***MIPs,当电极用去离子水彻底清洗以后,制备成功***分子印迹膜修饰电极。
将制得的***分子印迹膜电极连接到电化学工作站,对环境样品提取液中***进行检测,结果见表16。
利用上述同样方法,但电极表面未加纳米金溶液,制备***分子印迹膜电极,连接电化学工作站进行实际检测,结果见表16。
表16本发明***分子印迹膜电极与普通***分子印迹膜电极检测效果对比
从表16中结果可以看出:纳米金修饰的***分子印迹膜电极比普通***分子印迹膜电极(未加纳米金修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
一种检测雌酮的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述***的分子印迹膜电极制备方法,结果见表17。
表17本发明雌酮分子印迹膜电极与普通雌酮分子印迹膜电极检测效果对比
从表17中结果可以看出:纳米金修饰的雌酮分子印迹膜电极比普通雌酮分子印迹膜电极(未加纳米金修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
一种检测己烯雌酚的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述***的分子印迹膜电极制备方法,结果见表18。
表18本发明己烯雌酚分子印迹膜电极与普通己烯雌酚分子印迹膜电极检测效果对比
从表18中结果可以看出:纳米金修饰的己烯雌酚分子印迹膜电极比普通己烯雌酚分子印迹膜电极(未加纳米金修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
一种检测雌三醇的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述***的分子印迹膜电极制备方法,结果见表19。
表19本发明雌三醇分子印迹膜电极与普通雌三醇分子印迹膜电极检测效果对比
从表19中结果可以看出:纳米金修饰的雌三醇分子印迹膜电极比普通雌三醇分子印迹膜电极(未加纳米金修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
实施例8(植物***类,如染料木黄酮、黄豆苷原、拟雌内醇、去甲二氧愈创木酚和香豆雌酚)
一种检测染料木黄酮的分子印迹膜电极制备方法,包括以下步骤:
(1)选择能与染料木黄酮合成MIPs的功能单体丙烯酸;
(2)纳米金溶液的制备:取50mL 0.01%HAuCl4加热至沸腾,迅速加入1mL 1%柠檬酸钠溶液还原,所制备亮玫红色即纳米金溶液,放入4℃冰箱保存备用;
(3)取制备好的纳米金溶液20μl,超声50min,得到均匀分散的碳纳米管溶液;
(4)按摩尔比0.5∶1∶3∶45∶0.1∶2.2称取模板分子染料木黄酮,功能单体丙烯酸,交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯,致孔剂二氯甲烷,引发剂偶氮二异丁腈,有机溶剂二氯甲烷,混合均匀,得到染料木黄酮MIPs溶液;
(5)工作电极选用玻璃碳电极,将电极表面用0.05μm的氧化铝粉打磨,超声波清洗,再分别用1mol/L HNO3,1mol/L NaOH清洗,然后用双蒸水彻底清洗数次,吹干,保证电极表面光亮无杂质;
(6)如图1所示将玻璃碳电极表面浸泡在纳米金溶液中10分钟,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将玻璃碳电极浸泡在染料木黄酮MIPs溶液中10分钟,然后将电极取出,用甲醇和乙酸混合液洗脱电极表面20min,直至把这一层的模版分子染料木黄酮分子完全洗掉,在室温下干燥10min,再将玻璃碳电极浸泡在纳米金溶液中10分钟,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将电极浸泡在染料木黄酮MIPs溶液中10分钟,然后将电极取出,用甲醇和乙酸混合液洗脱电极表面20分钟,直至把这一层中的模版分子染料木黄酮分子完全洗掉,在室温下干燥10min。如此循环,重复上述过程5次。
(7)将(6)中制备的电极浸入到pH 6.8的柠檬酸-磷酸缓冲液中,保存在4℃的冰箱中过夜,以便除去电极表面过量的染料木黄酮MIPs,当电极用去离子水彻底清洗以后,制备成功染料木黄酮分子印迹膜修饰电极。
将制得的染料木黄酮分子印迹膜电极连接到电化学工作站,对环境样品提取液中染料木黄酮进行检测,结果见表20。
利用上述同样方法,但电极表面未加纳米金溶液,制备染料木黄酮分子印迹膜电极,连接电化学工作站,对环境样品提取液中染料木黄酮分子进行实际检测,结果见表20。
表20本发明染料木黄酮分子印迹膜电极与普通染料木黄酮分子印迹膜电极检测效果对比
从表20中结果可以看出:纳米金修饰的染料木黄酮分子印迹膜电极比普通染料木黄酮分子印迹膜电极(未加纳米金修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
一种检测黄豆苷原的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述染料木黄酮的分子印迹膜电极制备方法,结果见表21。
表21本发明黄豆苷原分子印迹膜电极与普通黄豆苷原分子印迹膜电极检测效果对比
从表21中结果可以看出:纳米金修饰的黄豆苷原分子印迹膜电极比普通黄豆苷原分子印迹膜电极(未加纳米金修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
一种检测拟雌内醇的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述染料木黄酮的分子印迹膜电极制备方法,结果见表22。
表22本发明拟雌内醇分子印迹膜电极与普通拟雌内醇分子印迹膜电极检测效果对比
从表22中结果可以看出:纳米金修饰的拟雌内醇分子印迹膜电极比普通拟雌内醇分子印迹膜电极(未加纳米金修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
一种检测去甲二氧愈创木酚的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述染料木黄酮的分子印迹膜电极制备方法,结果见表23。
表23本发明去甲二氧愈创木酚分子印迹膜电极与普通去甲二氧愈创木酚分子印迹膜电极检测效果对比
从表23中结果可以看出:纳米金修饰的去甲二氧愈创木酚分子印迹膜电极比普通去甲二氧愈创木酚分子印迹膜电极(未加纳米金修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
一种检测香豆雌酚的分子印迹膜电极制备方法,步骤同上述染料木黄酮的分子印迹膜电极制备方法,结果见表24。
表24本发明香豆雌酚分子印迹膜电极与普通香豆雌酚分子印迹膜电极检测效果对比
从表24中结果可以看出:纳米金修饰的香豆雌酚分子印迹膜电极比普通香豆雌酚分子印迹膜电极(未加纳米金修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
实施例9(真菌***类,如玉米赤霉烯酮)
一种检测玉米赤霉烯酮的分子印迹膜电极制备方法,包括以下步骤:
(1)选择能与玉米赤霉烯酮合成MIPs的功能单体丙烯酸;
(2)纳米铂溶液的制备:取4ml 5%的H2PtCl6·6H2O溶液被加入到340ml的双蒸水中,然后在80℃下边搅拌边加热,加入60ml 1%的柠檬酸钠溶液以后,得到的溶液即纳米铂溶液在80±0.5℃,保温大约4小时,该过程通过吸附光谱记录,当PtCl6 2-的吸附带消失的时候表明反应结束,即得到纳米铂溶液;
(3)取制备好的纳米铂溶液20μl,超声40min,得到均匀分散的纳米铂溶液;
(4)按摩尔比0.5∶1∶3∶45∶0.1∶2.2,称取玉米赤霉烯酮模板分子,功能单体丙烯酸,交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯,致孔剂二氯甲烷,引发剂偶氮二异丁腈,有机溶剂二氯甲烷,混合均匀,得到玉米赤霉烯酮MIPs溶液;
(5)工作电极选用玻璃碳电极,将电极表面用0.05μm的氧化铝粉打磨,超声波清洗,再分别用1mol/L HNO3,1mol/L NaOH清洗,然后用双蒸水彻底清洗数次,吹干,保证电极表面光亮无杂质;
(6)如图1所示将玻璃碳电极表面浸泡在纳米铂溶液中10分钟,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将玻璃碳电极浸泡在玉米赤霉烯酮MIPs溶液中10分钟,然后将电极取出,用甲醇和乙酸混合液洗脱电极表面25min,直至把这一层中的模版分子玉米赤霉烯酮分子完全洗掉,在室温下干燥10min,再将玻璃碳电极浸泡在纳米铂溶液中10分钟,然后将电极取出在室温下干燥10min,再将电极浸泡在玉米赤霉烯酮MIPs中10分钟,然后将电极取出,用甲醇和乙酸混合液洗脱工作电极表面25分钟,直至把这一层中的模版分子玉米赤霉烯酮分子完全洗掉,在室温下干燥10min。如此循环,重复上述过程6次。
(7)将(6)中制备的电极浸入到pH 6.8的柠檬酸-磷酸缓冲液中,保存在4℃的冰箱中过夜,以便除去电极表面过量的玉米赤霉烯酮MIPs,当电极用去离子水彻底清洗以后,制备成功玉米赤霉烯酮分子印迹膜修饰电极。
将制得的玉米赤霉烯酮分子印迹膜电极连接到电化学工作站,对环境样品提取液中玉米赤霉烯酮进行检测,结果见表25。
利用上述同样方法,但电极表面未加纳米铂溶液,制备玉米赤霉烯酮分子印迹膜电极,连接电化学工作站,对环境样品提取液中玉米赤霉烯酮分子进行实际检测,对比结果见表25。
表25本发明玉米赤霉烯酮分子印迹膜电极与普通玉米赤霉烯酮分子印迹膜电极检测效果对比
从表25中结果可以看出:纳米铂修饰的玉米赤霉烯酮分子印迹膜电极比普通玉米赤霉烯酮分子印迹膜电极(未加纳米铂修饰)具有更快的响应时间、更宽的线性范围、更高的灵敏度和更低的检测限。
Claims (9)
1.一种检测痕量环境内分泌干扰物的分子印迹膜电极制备方法,其特征是包括以下步骤:
(1)选择能与环境内分泌干扰物合成分子印迹聚合物的功能单体;
(2)按一定摩尔比将环境内分泌干扰物模板分子、功能单体、交联剂、致孔剂、引发剂和有机溶剂混合均匀制成分子印迹聚合物溶液;
(3)利用纳米材料,按照现有方法制备出纳米材料溶液;
(4)利用电极表面修饰技术,将纳米材料和分子印迹聚合物修饰到传感器电极表面上。
2.根据权利要求1所述分子印迹膜电极制备方法,其特征是:所述环境内分泌干扰物模板分子、功能单体、交联剂、致孔剂、引发剂和有机溶剂的摩尔比为0.1~1∶1∶0.5~6∶35~65∶0.05~0.15∶2.0~25。
3.根据权利要求1所述分子印迹膜电极制备方法,其特征是所述纳米和分子印迹聚合物修饰到传感器电极表面包括以下步骤:
(1)将工作电极表面用0.05μm的氧化铝粉打磨,超声波清洗,再分别用1mol/L HNO3,1mol/L NaOH清洗,然后用双蒸水彻底清洗数次,吹干;(2)将制备的纳米溶液超声处理20-60min,得到分散的纳米溶液;
(3)将工作电极表面浸泡于分散的纳米溶液中5-10分钟,取出晾干;
(4)将步骤(3)中晾干的工作电极再浸泡于分子印迹聚合物溶液中5-10分钟,然后将工作电极取出用洗脱剂洗脱20-30分钟,在室温下干燥5-10分钟;
(5)重复步骤(3)和步骤(4)过程4-7次,制得所述分子印迹膜电极。
4.根据权利要求3分子印迹膜电极制备方法,其特征是:还包括以下步骤将分子印迹膜电极浸入pH6.8-7.5缓冲液中,保存在4℃冰箱中,24h后使用。
5.根据权利要求1所述分子印迹膜电极制备方法,其特征是所述纳米材料溶液为纳米金溶液、碳纳米管溶液或纳米铂溶液。
6.根据权利要求3所述分子印迹膜电极制备方法,其特征是:所述洗脱剂为乙腈、水、甲醇-乙酸或乙腈-乙酸。
7.根据权利要求3所述分子印迹膜电极制备方法,其特征是:所述缓冲液为柠檬酸-磷酸。
8.根据权利要求1所述分子印迹膜电极制备方法,其特征是:所述功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸或4-乙烯基吡啶;所述交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、N、N-亚甲基二丙烯酰胺、3,5-二(丙烯酰胺)苯甲酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯或季戊四醇三丙烯酸酯;所述引发剂为偶氮二异丁腈;所述致孔剂采用二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇、异丙醇、四氯化碳、杂环化合物酰胺或砜类;所述有机溶剂为二氯甲烷或四氯化碳。
9.一种检测痕量环境内分泌干扰物的方法,其特征是包括如下步骤:将按权利要求1-8任意一种方法制得的分子印迹膜电极连接到电化学工作站,对环境样品提取液中的环境内分泌干扰物进行检测。
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