CN101556258A

CN101556258A - 一种马来酸噻吗洛尔电位型化学传感器及其制备方法

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Publication number: CN101556258A
Application number: CNA2009100292507A
Authority: CN
Inventors: 孙贤祥; 孙成俊
Original assignee: Jiangsu Polytechnic University
Current assignee: Liyang Chang Technology Transfer Center Co., Ltd.
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2029-04-03
Also published as: CN101556258B

Abstract

本发明涉及属于电位型化学传感器，特指一种马来酸噻吗洛尔电位型化学传感器及其制备方法，制作方法如下：①对基质电极经表面预处理后，采用循环扫描电聚合法进行化学修饰，制备其化学修饰电极；②以四氢呋喃为溶剂，用常规方法制备PVC膜敏感溶液，用浸涂法在修饰电极上涂覆PVC敏感膜，制备出化学传感器(I)；③制备马来酸噻吗洛尔分子印迹聚合物(聚合物A)。用聚合物A制备含有聚合物A的PVC膜(膜II)；④将膜II复合在化学传感器I的PVC敏感膜上。本发明有效地解决了现有技术中存在的含有内参比溶液电极的缺点，而且本发明的化学传感器对分子中含醇胺或亚氨等结构的药物(如盐酸普萘洛尔等)离子的选择性显著优于现有的离子选择性电极。

Description

一种马来酸噻吗洛尔电位型化学传感器及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种药物化学传感器，直接应用于药物分析和分析化学领域。特指一种全固态高选择性的马来酸噻吗洛尔电位型化学传感器及制备方法。

背景技术

药物离子选择性电极法测定药物制备含量(或浓度)具有快速、准确、低成本、选择性好和一般不需要对样品作水相预处理等等优点，据文献报道，已研制的马来酸噻吗洛尔药物离子选择性电极如：

文献1.Z.R.Zhang，D.Y.Mao，Y.X.Li and V.V.Cosofret，Talanta，1991，37(7)，673-676.

文献2.S.S.M.Hassan，M.M.Abou-Sekkina，M.A.El-Ris，A.A.Wassel，J.Pharm.Biomed.Anal.2003，32，175-180.

其器件结构都是传统的离子选择性结构，即含有内参比电极，内参比溶液和敏感膜。但这类电位型离子选择性电极的主要缺点是：①电位器件不能倒置使用；②不利于电极的微型化。③已报道的噻吗洛尔药物离子选择性电极对分子结构中含-NH、

基团相似的药物离子，如美托洛尔、普萘洛尔等的选择性很差，这些药物离子往往严重干扰电极的电位测量。

检索了中国专利有关离子选择性电极，相近的专利有，中国专利ZL200610017276.6“一种全固态Pb离子选择性电极及其制备方法”所用的材料(树脂管、含敏感材料的树脂管底、铜导线和树脂顶管)和制备(热法制备敏感材料)等有明显区别。另一种专利申请公布(公布号CN101178376A)的分析对象是盐酸普萘洛尔离子，在器件结构上(如有基质电极、导电修饰层、PVC敏感膜层等)虽有部分相似，但电极表层材料与本发明的差别，使得本发明噻吗洛尔电位型化学传感器对有醇胺结构的药物离子具有良好的识别性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用了全固态的化学传感器结构，因而有效地解决了现有噻吗洛尔药物离子选择性电极(技术)结构中存在含有内参比溶液的缺点，而更重要的是极大地提高了噻吗洛尔离子选择性电极的电位选择性。本发明的全固态噻吗洛尔的电位型化学传感器对具有醇胺结构相似的普萘洛尔等的选择性约是现有电极的15～80倍。

实现上述目标的技术方案为：

本发明所述的全固态噻吗洛尔电位型化学传感器，从上至下依次为基质电极、电极表面上的导电修饰层、PVC离子敏感膜和含有分子印迹聚合物的膜材料。

上述化学传感器中的基质电极为玻碳；

上述化学传感器的电极表面上的导电修饰层为聚吡咯；

本发明的化学传感制作方法包括以下几步：

①采用电化学聚合法对基质电极进行化学修饰，以制备化学修饰电极；

②用四氢呋喃为溶剂制备PVC离子敏感(膜)液。用浸涂法在修饰电极上涂复PVC离敏感膜，制备化学传感器I；

③用自由基共聚法制出印迹聚合物，印迹聚合物粒度为20-40μm；将印迹聚合物与增塑剂、PVC离子敏感膜一起制备出薄膜II，薄膜厚度为120-150μm；

④将膜II复合在化学传感器I的PVC离子敏感膜上而成。

上述制备方法中，步骤1中电极修饰时所用的单体溶液为(0.01-0.5mol/L)吡咯，其含有(0.010-0.50mol/L)KCl；修饰方法为循环扫描电聚合法；

上述制备方法中，步骤2中制备PVC离子敏感(膜)液时，电活性物噻吗咯尔-磷鎢酸离子缔合物、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和PVC三者的质量百分比(％)范围为：(0.4-3.0)∶(32.0-38.0)∶(60.0-66.0)；

上述制备方法中，步骤3中具体制备过程如下：将功能单体、交联剂和模板置于致孔溶剂中，模板、功能单体和交联剂的摩尔比为1∶(2-8)∶(2-12)，通氮除氧后，于35℃～75℃温度下聚合24小时，经研磨、筛分和脱除模板分子后制得马来酸噻吗洛尔分子印迹聚合物；按印迹聚合物、增塑剂、PVC按质量比(0.8-1.8)∶(0.8-2.0)∶(1.6-3.0)溶于四氢呋喃中，制成MIP-PVC膜，即膜II。

所用的功能单体为MAA、MMA或四-乙烯基吡咯，所用交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸甲酯(EGDMA)或三羟甲基三丙烯酸酯(TMP)，所用的模板为马来酸噻吗咯尔。增塑剂为DOP或邻苯二甲酸二壬酯(DNP)或邻苯二甲酸二丁酯(DBP)。

与现有的噻吗洛尔离子选择性电极相比，本发明具有以下优点和突出效果：

A).本发明为全固态噻吗洛尔离子电位型化学传感器，即消除了传统的离子选择性电极的内参比溶液。因此该电极器件可小型化和可以任意角度安放使用。

B).本发明的全固态化学传感器对盐酸普萘洛尔离子的选择性比现有的噻吗洛尔离子选择电极高约15～80倍；对药物分子结构中含醇胺或亚氨或叔氨的盐酸可乐定等药物也具有良好的选择性。

C).本发明的全固态化学传感器的制备过程中的材料、试剂均能购得或自制且成本不高，基质电极可反复使用。

附图说明

图1.全固态噻吗洛尔离子电位型化学传感器的选择性和噻吗洛尔PVC膜电极的选择性比较。

ISEl-----现有的(文献)PVC膜电极；ISE2----自制PVC膜电极；Prop---盐酸普萘洛尔；Clon---盐酸可乐定，Chlorp----扑尔敏

图2.全固态噻吗洛尔离子电位型化学传感器的电位响应曲线。

图3全固态噻吗洛尔离子电位型化学传感器的结构示意图

1、玻碳 2、聚吡咯 3、PVC离敏感膜 4、含有分子印迹聚合物的膜材料

具体实施方式

例1

1).基质电极经预处理后，采用循环扫描电聚合法进行化学修饰.即以基质电极为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极和铂电极为对电极，电聚合用吡咯溶液浓度为0.04mol/L，其中含KCI 0.20mol/L，在扫描速率为60mV/s，扫描电位范围为-0.1～+0.70V，扫描次数为10～50次。所用仪器为普通的循环伏安仪。

2).分别配制10^-2mol/L马来酸噻吗洛尔和磷钨酸溶液，搅拌下让其混合制备其离子缔合物。过滤、用去离子水洗涤该沉淀数次后，室温下干燥至干。该离子缔合物用作为PVC敏感膜成份中的电活性物；按比例称取PVC、电活性物、DOP，用四氢呋喃为溶剂，充分搅拌制备PVC膜敏感溶液。制备PVC膜敏感液时电活性物、增塑剂和PVC三者质量百分比(％)分别为：电活性物2.0，增塑剂65.0，PVC 33.0。用浸涂法(重复操作3-4次)将PVC敏感液涂于修饰电极上，晾干后即制得了化学传感器(I)。

3).用自由基热聚合法制备马来酸噻吗洛尔印迹聚合物(MIP)，按摩尔比(马来酸噻吗洛尔∶MAA∶EGDMA＝1∶4∶8)，取马来酸噻吗洛尔、MAA和EGDMA于10mL甲醇中，溶解后通氮气15min，加入20mg偶氮二异丁腈后将容器密封，在60℃下恒温反应24h后，取出产物，经研磨、筛分得到颗粒粒径20～34μM聚合物装柱，分别用洗脱液(溶剂+乙酸，9∶1，V/V)和溶剂洗涤印迹聚合物以脱除马来酸噻吗洛尔，50℃下干燥制得印迹聚合物A。

4).取聚合物A、PVC和DOP，按质量比(聚合物A∶PVC∶增塑剂＝0.8∶0.9∶1.8)，用四氢呋喃为溶剂，搅拌后倒入4cm培养皿中，室温放置成膜II，将膜II复合于化学传感器I上，即制得全固态噻吗洛尔离子电位型化学传感器。

例2

1).基质电极经预处理后，采用循环扫描电聚合法进行化学修饰.即以基质电极为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极和铂电极为对电极，电聚合用吡咯溶液(0.20mol/L)含KCI0.20mol/L，在扫描速率为60mV/s，扫描电位范围为-0.1～+0.70V，扫描次数为10～50次。所用仪器为普通的循环伏安仪。

2).分别配制10^-2mol/L马来酸噻吗洛尔和磷钨酸溶液，搅拌下让其混合制备其离子缔合物。过滤、用去离子水洗涤该沉淀数次后，室温下干燥至干。该离子缔合物用作为PVC敏感膜成份中的电活性物；按比例称取PVC、电活性物、DOP，用四氢呋喃为溶剂，充分搅拌制备PVC膜敏感溶液：制备PVC膜敏感液时电活性物、增塑剂和PVC三者质量百分比(％)分别为：电活性物1.0，增塑剂64.0，PVC 35.0。用浸涂法(重复操作3-4次)将PVC敏感液涂于修饰电极上，晾干后即制得了化学传感器(I)。

3).用自由基热聚合法制备马来酸噻吗洛尔印迹聚合物(MIP)，按摩尔比(马来酸噻吗洛尔∶MAA∶TMP＝1∶4∶4)，取马来酸噻吗洛尔、MAA和EGDMA于10mL氯仿中，溶解后通氮气15min，加入20mg偶氮二异丁腈后将容器密封，在60℃下恒温反应24h后，取出产物，经研磨、筛分得到颗粒粒径20～34μM聚合物装柱，分别用洗脱液(溶剂+乙酸，9∶1，V/V)和溶剂洗涤印迹聚合物以脱除马来酸噻吗洛尔，50℃下干燥制得印迹聚合物A。

4).取聚合物A、PVC和DOP，按一定质量比(聚合物A∶PVC∶增塑剂＝1.0∶0.9∶1.6)，用四氢呋喃为溶剂，搅拌后倒入4cm培养皿中，室温放置成膜II，将膜II复合于化学传感器I上，即制得全固态噻吗洛尔离子电位型化学传感器。

例3

1).基质电极经预处理后，采用循环扫描电聚合法进行化学修饰.即以基质电极为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极和铂电极为对电极，电聚合用吡咯溶液(0.02mol/L)含KCI0.30mol/L，在扫描速率为60mV/s，扫描电位范围为-0.1～+0.70V，扫描次数为10～50次。所用仪器为普通的循环伏安仪。

2).分别配制10^-2mol/L马来酸噻吗洛尔和磷钨酸溶液，搅拌下让其混合制备其离子缔合物。过滤、用去离子水洗涤该沉淀数次后，室温下干燥至干。该离子缔合物用作为PVC敏感膜成份中的电活性物；按比例称取PVC、电活性物、DOP，用四氢呋喃为溶剂，充分搅拌制备PVC膜敏感溶液：制备PVC膜敏感液时电活性物、增塑剂和PVC三者质量百分比(％)分别为：电活性物0.8，增塑剂63.2，PVC 36.0。用浸涂法(重复操作3-4次)将PVC敏感液涂于修饰电极上，晾干后即制得了化学传感器(I)。

3).用自由基热聚合法制备马来酸噻吗洛尔印迹聚合物(MIP)，按摩尔比(马来酸噻吗洛尔∶MAA∶EGDMA＝1∶8∶12)，取马来酸噻吗洛尔、MAA和EGDMA于10mL甲醇中，溶解后通氮气15min，加入20mg偶氮二异丁腈后将容器密封，在60℃下恒温反应24h后，取出产物，经研磨、筛分得到颗粒粒径20～34μM聚合物装柱，分别用洗脱液(溶剂+乙酸，9∶1，V/V)和溶剂洗涤印迹聚合物以脱除马来酸噻吗洛尔，50℃下干燥制得印迹聚合物A。

4).取聚合物A、PVC和DBP，按一定质量比(聚合物A∶PVC∶增塑剂＝1.0∶0.9∶1.8)，用四氢呋喃为溶剂，搅拌后倒入4cm培养皿中，室温放置成膜II，将膜II复合于化学传感器I上，即制得全固态噻吗洛尔离子电位型化学传感器。

该传感器在使用之前应置于1.00×10^-3mol/L噻吗洛尔活化6h。

从图1可以看出，本发明的传感器与噻吗洛尔PVC膜电极相比，其选择性显著地优于现有的PVC膜电极。

从图2电位响应曲线可看出，本发明的传感器在10^-5-10^-2mol/L浓度范围内呈线性响应。

Claims

1、一种噻吗洛尔电位型化学传感器，从上至下依次为基质电极、电极表面上的导电修饰层、PVC离子敏感膜和含有分子印迹聚合物的膜材料。

2、权利要求1所述的的化学传感器，其特征在于：基质电极为玻碳。

3、权利要求1所述的的化学传感器，其特征在于：电极表面上的导电修饰层为聚吡咯。

4、权利要求1所述的的化学传感器，其特征在于：印迹聚合物粒度为20-40μm。

5、权利要求1所述的的化学传感器，其特征在于：含有分子印迹聚合物的膜材料的薄膜厚度为120-150μm。

6、权利要求1所述的的化学传感器的制备方法，包括以下几步：

②用四氢呋喃为溶剂制备PVC离子敏感(膜)液，用浸涂法在修饰电极上涂复PVC离敏感膜，制备化学传感器I；

③用自由基共聚法制出印迹聚合物；将印迹聚合物与增塑剂、PVC离子敏感膜一起制备出薄膜II；

④将膜II复合在化学传感器I的PVC离子敏感膜上而成。

7、权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤1中电极修饰时所用的单体溶液为(0.01-0.5mol/L)吡咯，其含有(0.010-0.50mol/L)KCl；修饰方法为循环扫描电聚合法；

8、权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤2中制备PVC离子敏感(膜)液时，电活性物噻吗咯尔-磷鎢酸离子缔合物、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和PVC三者的质量百分比(％)范围为：(0.4-3.0)∶(32.0-38.0)∶(60.0-66.0)。

9、权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤3中具体制备过程如下：将功能单体、交联剂和模板置于致孔溶剂中，模板、功能单体和交联剂的摩尔比为1∶(2-8)∶(2-12)，通氮除氧后，于35℃～75℃温度下聚合24小时，经研磨、筛分和脱除模板分子后制得马来酸噻吗洛尔分子印迹聚合物；按印迹聚合物、增塑剂、PVC按质量比(0.g-1.8)∶(0.8-2.0)∶(1.6-3.0)溶于四氢呋喃中，制成MIP-PVC膜，即膜II。

10、权利要求7所述的制备方法，其特征在于：功能单体为MAA、MMA或四-乙烯基吡咯，交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸甲酯(EGDMA)或三羟甲基三丙烯酸酯(TMP)，模板为马来酸噻吗咯尔，增塑剂为DOP、邻苯二甲酸二壬酯(DNP)或邻苯二甲酸二丁酯(DBP)。