CN101650335B - 用于四环素的分子印迹膜检测装置的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于四环素的分子印迹膜检测装置的制备方法，检测装置包括一反应器，反应器设有工作电极和参比电极，工作电极为四环素分子印迹膜电极，四环素分子印迹膜电极包括电极基体，参比电极为饱和甘汞电极；电极基体是电沉积具有微纳米结构铂颗粒的钛片，四环素分子印迹膜电极加工过程为将模板分子等材料混合并超声溶解后通过光聚合法在电极基体上聚合，将电极基体浸渍到溶胶中，再洗脱其中的模板分子而成。本发明利用分子印迹聚合物(MIPs)的识别性检测四环素特种污染物，无需大型测试仪器、测试成本低、操作简单、便携，在现场检测或便携式检测方面具有明显优势，该检测技术可广泛应用于食品中和制药厂、化工厂、染料厂等废水中四环素抗生素特种污染物的检测。

Description

用于四环素的分子印迹膜检测装置的制备方法

技术领域

本发明涉及一种采用分子印迹膜的检测装置的制备方法，具体地说是指用于四环素的分子印迹膜检测装置的制备方法。

背景技术

抗生素在动物体内残留积累，人食用后可引发过敏反应和中毒现象，或使机体产生耐药性。过量使用抗生素会使敏感菌产生耐药性，使药效下降。药物残留还有致畸作用、致突变作用、致癌作用和激素作用。抗生素及其代谢产物通过粪便、尿等进入环境，经动植物富集，进入食物链，也危害人类健康。四环素类抗生素被广泛作为饲料的药物添加剂，用于防治水产品肠道感染和促进生长，饲料中添加的各类抗生素达23种之多，其中四环素类占57％，四环素为四环素类抗生素的一种，由于具有极高的稳定性，容易在环境中富集，对人类健康、生态环境造成严重的影响。

目前，关于四环素抗生素的常用分析方法有微生物抑制法、免疫分析法、高效液相色谱法、分光光度法、荧光法和化学发光法等，其中微生物抑制法、免疫分析法、高效液相色谱法为国家标准中使用。这些方法在实际检测中均存在不足之处，尤其是由于环境样品的复杂性、传统检测方法存在操作复杂、灵敏度低或耗时费力等问题，导致它们难以满足现场检测或便携式检测的要求。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的不足而提供一种新的四环素类抗生素之分子印迹膜检测装置及其制备方法。

本发明的的技术内容为：

一种用于四环素的分子印迹膜检测装置的制备方法，所述的检测装置，包括一反应器，所述的反应器设有工作电极和参比电极，所述的工作电极为四环素分子印迹膜电极，所述的四环素分子印迹膜电极包括电极基体，所述的参比电极为饱和甘汞电极；所述的电极基体是电沉积具有微纳米结构铂颗粒的钛片，其加工过程为：将钛片打磨至光滑，分别后置于乙醇和去离子水超声清洗；采用直流电沉积法沉积铂颗粒，电解液组成为含有盐酸的的氯铂酸溶液；沉积结束后，用去离子水冲洗电极；所述的四环素分子印迹膜电极加工过程为：将模板分子、功能单体、交联剂、引发剂、致孔剂混合并超声溶解后通过光聚合法在电极基体上聚合，将电极基体浸渍到溶胶中，缓慢提拉出来，密封到石英管中，并且充氮气以除去其中的氧气；最后置于紫外灯下，两侧同时光照聚合，制备出表面覆盖分子印迹聚合物膜的电极；再将覆膜后的电极基体分别在乙醇和水中分别浸泡2-6个小时，以洗脱其中的模板分子，从而得到四环素分子印迹膜电极。

其进一步技术内容为：所述电极基体的加工过程中是将工业纯钛片依次采用400、600、800、1000目的砂纸分别打磨至光滑，然后置于乙醇和去离子水中分别超声3分钟和20分钟；采用直流电沉积法沉积铂颗粒，电解液组成为含有1.2mmol/L盐酸的2g/L的氯铂酸溶液。沉积电压为-0.35V，沉积30分钟。

其进一步技术内容为：所述的分子印迹聚合物采用光引发自由基聚合方法制备而成；模板分子为四环素，功能单体为苯乙烯、交联剂为乙二甲基二醇丙烯酸脂(EGDMA)、引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、致孔剂为甲醇；其加工过程中：首先，配置溶胶，将0.01～0.03g的模板分子(四环素)和0.07g的引发剂(AIBN)溶于5～15ml的致孔剂(甲醇)中，加入2.67ml的交联剂(EGDMA)和240～1200μL的单体(苯乙烯)(摩尔比为1～3∶2～15∶90)，超声2～10分钟，形成均匀的溶胶；然后，用浸渍-提拉法，将制备好的电极基体浸渍到溶胶中10～30秒，缓慢提拉出来，密封到石英管中，并且充氮气5～15分钟以除去其中的氧气；最后，置于紫外灯下，两侧同时光照聚合2～8小时；以上步骤重复两次，制备出表面覆盖分子印迹聚合物膜的电极，再将覆膜后的电极在乙醇和水中分别浸泡2～6个小时，以洗脱其中的模板分子，从而得到四环素分子印迹膜电极。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明利用分子印迹聚合物(MIPs)的识别性，采用电化学检测的原理；将对四环素特种污染物具有特异性识别的分子印迹聚合物膜负载于电极表面，由于该分子印迹膜可以选择性的吸附结合水中的四环素分子，并且这种结合会引起电极电阻的变化，进而检测出四环素等特种污染物的含量。检测限为0.08mg/L，线性范围：0.6-20mg/L，效应时间＜5min，无需大型测试仪器、测试成本低、操作简单、便携，在现场检测或便携式检测方面具有明显优势，并且水中氯霉素、盐酸金霉素和土霉素等对测试无干扰。该检测技术可广泛应用于食品中和制药厂、化工厂、染料厂等废水中四环素抗生素特种污染物的检测。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明用于四环素的分子印迹膜检测装置的具体实施例结构剖面示意图；

图2为本发明之检测方法具体实施例的四环素电流-浓度标准曲线图。

附图标记说明

1    电极连线        2    连线端子

3    盖子            4    电极连线

5    工作电极        6    参比电极

7    耐腐蚀的外壳

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。

如图1所示，本发明一种用于四环素的分子印迹膜检测装置，包括一反应器，反应器设有工作电极5和参比电极6，工作电极5包括电极基体；电极基体为电沉积具有微纳米结构铂颗粒的钛片，参比电极6为饱和甘汞电极。该反应器还包括耐腐蚀的外壳7(用于装溶液)、设于外壳7上端的盖子3(可旋开，便于加入溶液)，用于连接电极的电极连线4(与内部的工作电极、参比电极连接)、连线端子2和电极连线1(与外部的设备连接，信号输出端)。

以下为制备方法及检测方法的具体实施例：

实施例1

本发明一种用于四环素的分子印迹膜检测装置制备方法，其具体做实施方式为：电极基体是电沉积具有微纳米结构铂颗粒的钛片，将钛片打磨至光滑，分别后置于乙醇和去离子水超声清洗；采用直流电沉积法沉积铂颗粒，电解液组成为含有盐酸的的氯铂酸溶液；沉积结束后，用去离子水冲洗电极(具体参数如：将工业纯钛片依次采用400、600、800、1000目的砂纸分别打磨至光滑，然后置于乙醇和去离子水中分别超声3和20分钟；采用直流电沉积法沉积铂颗粒，电解液组成为含有1.2mmol/L盐酸的2g/L的氯铂酸溶液。沉积电压为-0.35V，沉积30分钟。

四环素分子印迹膜电极加工过程：将模板分子、功能单体、交联剂、引发剂、致孔剂混合并超声溶解后通过光聚合法在电极基体上聚合，将电极基体浸渍到溶胶中，缓慢提拉出来，密封到石英管中，并且充氮气以除去其中的氧气；最后置于紫外灯下，两侧同时光照聚合，制备出表面覆盖分子印迹聚合物膜的电极；再将覆膜后的电极基体分别在乙醇和水中分别浸泡2-6个小时，以洗脱其中的模板分子，从而得到四环素分子印迹膜电极。具体参数如：模板分子为四环素，功能单体为苯乙烯、交联剂为乙二甲基二醇丙烯酸脂(EGDMA)、引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、致孔剂为甲醇；其加工过程中：首先，配置溶胶，将0.01g的模板分子(四环素)和0.07g的引发剂(AIBN)溶于5ml的致孔剂(甲醇)中，加入2.67ml的交联剂(EGDMA)和240μL的单体(苯乙烯)(摩尔比为1∶2∶90)，超声5分钟，形成均匀的溶胶；然后，用浸渍-提拉法，将制备好的电极基体浸渍到溶胶中10秒，缓慢提拉出来，密封到石英管中，并且充氮气5分钟以除去其中的氧气；最后，置于紫外灯下，两侧同时光照聚合2小时；以上步骤重复两次，制备出表面覆盖分子印迹聚合物膜的电极，再将覆膜后的电极在乙醇和水中分别浸泡2个小时，以洗脱其中的模板分子，从而得到四环素分子印迹膜电极。

利用本发明之检测装置进行电化学检测的流程为：四环素分子印迹膜电极为工作电极，采用饱和甘汞电极为参比电极，在工作电压下，当电流信号达到稳定状态以后，向反应器中分别加入不同浓度的四环素溶液，测量电流的变化，根据电流-浓度的对应关系，建立标准曲线，用于检测四环素。电化学检测时的电解液是10ml的磷酸盐缓冲液，pH值为5-8，使用的偏压为0.5V。以四环素分子印迹膜电极为工作电极，采用饱和甘汞电极为参比电极，工作电压为0.2-1.0V；在工作电压下，当电流信号达到稳定状态以后，向反应器中分别加入0.6、2.0、5.0、10.0、15.0、20.0mg/L不同浓度的四环素溶液，测量电流的变化，根据电流-浓度的对应关系，建立标准曲线(如图2所示)，用于检测四环素。

在同一条件下，将含0.6mg/L四环素的水样用该方法检测，根据测得的电流，查标准曲线，得该水样的四环素浓度为0.64mg/L，误差为6.7％。将含10mg/L四环素的水样用该方法检测，根据测得的电流，查标准曲线，得该水样的四环素浓度为10.43mg/L，误差为4.3％。将含20.0mg/L四环素的水样用该方法检测，根据测得的电流，查标准曲线，得该水样的四环素浓度为20.78mg/L，误差为3.9％。同样的条件下分别加入5.0mg/L的氯霉素，盐酸金霉素和土霉素，电流没有明显的变化，说明氯霉素，盐酸金霉素和土霉素对检测没有干扰。

实施例2：

本发明一种用于四环素的分子印迹膜检测装置制备方法，其具体做实施方式为(电极基体的制备方法如实施例1)：

四环素分子印迹膜电极加工过程：将模板分子、功能单体、交联剂、引发剂、致孔剂混合并超声溶解后通过光聚合法在电极基体上聚合，将电极基体浸渍到溶胶中，缓慢提拉出来，密封到石英管中，并且充氮气以除去其中的氧气；最后置于紫外灯下，两侧同时光照聚合，制备出表面覆盖分子印迹聚合物膜的电极；再将覆膜后的电极基体分别在乙醇和水中分别浸泡2-6个小时，以洗脱其中的模板分子，从而得到四环素分子印迹膜电极。具体参数如：模板分子为四环素，功能单体为苯乙烯、交联剂为乙二甲基二醇丙烯酸脂(EGDMA)、引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、致孔剂为甲醇；其加工过程中：首先，配置溶胶，将0.02g的模板分子(四环素)和0.07g的引发剂(AIBN)溶10ml的致孔剂(甲醇)中，加入2.67ml的交联剂(EGDMA)和240μL的单体(苯乙烯)(摩尔比为2∶2∶90)，超声8分钟，形成均匀的溶胶；然后，用浸渍-提拉法，将制备好的电极基体浸渍到溶胶中15秒，缓慢提拉出来，密封到石英管中，并且充氮气10分钟以除去其中的氧气；最后，置于紫外灯下，两侧同时光照聚合4小时；以上步骤重复两次，制备出表面覆盖分子印迹聚合物膜的电极，再将覆膜后的电极在乙醇和水中分别浸泡4个小时，以洗脱其中的模板分子，从而得到四环素分子印迹膜电极。

利用本发明之检测装置进行电化学检测的流程为：四环素分子印迹膜电极为工作电极，采用饱和甘汞电极为参比电极，在工作电压下，当电流信号达到稳定状态以后，向反应器中分别加入不同浓度的四环素溶液，测量电流的变化，根据电流-浓度的对应关系，建立标准曲线，用于检测四环素。电化学检测时的电解液是10ml的磷酸盐缓冲液，pH值为5-8，使用的偏压为0.5V。以四环素分子印迹膜电极为工作电极，采用饱和甘汞电极为参比电极，工作电压为0.2-1.0V。建立标准曲线过程如实施例1。

在同一条件下，将含0.6mg/L四环素的水样用该方法检测，根据测得的电流，查标准曲线，得该水样的四环素浓度为0.63mg/L，误差为5.0％。将含10mg/L四环素的水样用该方法检测，根据测得的电流，查标准曲线，得该水样的四环素浓度为10.27mg/L，误差为2.7％。将含20.0mg/L四环素的水样用该方法检测，根据测得的电流，查标准曲线，得该水样的四环素浓度为20.26mg/L，误差为1.3％。同样的条件下分别加入5.0mg/L的氯霉素，盐酸金霉素和土霉素，电流没有明显的变化，说明氯霉素，盐酸金霉素和土霉素对检测没有干扰。

实施例3：

本发明一种用于四环素的分子印迹膜检测装置制备方法，其具体做实施方式3为(电极基体的制备方法如实施例1)：

四环素分子印迹膜电极加工过程：将模板分子、功能单体、交联剂、引发剂、致孔剂混合并超声溶解后通过光聚合法在电极基体上聚合，将电极基体浸渍到溶胶中，缓慢提拉出来，密封到石英管中，并且充氮气以除去其中的氧气；最后置于紫外灯下，两侧同时光照聚合，制备出表面覆盖分子印迹聚合物膜的电极；再将覆膜后的电极基体分别在乙醇和水中分别浸泡2-6个小时，以洗脱其中的模板分子，从而得到四环素分子印迹膜电极。具体参数如：模板分子为四环素，功能单体为苯乙烯、交联剂为乙二甲基二醇丙烯酸脂(EGDMA)、引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、致孔剂为甲醇；其加工过程中：首先，配置溶胶，将0.03g的模板分子(四环素)和0.07g的引发剂(AIBN)溶于15ml的致孔剂(甲醇)中，加入2.67ml的交联剂(EGDMA)和240μL的单体(苯乙烯)(摩尔比为3∶2∶90)，超声10分钟，形成均匀的溶胶；然后，用浸渍-提拉法，将制备好的电极基体浸渍到溶胶中30秒，缓慢提拉出来，密封到石英管中，并且充氮气15分钟以除去其中的氧气；最后，置于紫外灯下，两侧同时光照聚合8小时；以上步骤重复两次，制备出表面覆盖分子印迹聚合物膜的电极，再将覆膜后的电极在乙醇和水中分别浸泡6个小时，以洗脱其中的模板分子，从而得到四环素分子印迹膜电极。

利用本发明之检测装置进行电化学检测的流程为：四环素分子印迹膜电极为工作电极，采用饱和甘汞电极为参比电极，在工作电压下，当电流信号达到稳定状态以后，向反应器中分别加入不同浓度的四环素溶液，测量电流的变化，根据电流-浓度的对应关系，建立标准曲线，用于检测四环素。电化学检测时的电解液是10ml的磷酸盐缓冲液，pH值为5-8，使用的偏压为0.5V。以四环素分子印迹膜电极为工作电极，采用饱和甘汞电极为参比电极，工作电压为0.2-1.0V。建立标准曲线过程如实施例1。

在同一条件下，将含0.6mg/L四环素的水样用该方法检测，根据测得的电流，查标准曲线，得该水样的四环素浓度为0.57mg/L，误差为-5.0％。将含10mg/L四环素的水样用该方法检测，根据测得的电流，查标准曲线，得该水样的四环素浓度为9.54mg/L，误差为-4.7％。将含20.0mg/L四环素的水样用该方法检测，根据测得的电流，查标准曲线，得该水样的四环素浓度为20.92mg/L，误差为4.6％。同样的条件下分别加入5.0mg/L的氯霉素，盐酸金霉素和土霉素，电流没有明显的变化，说明氯霉素，盐酸金霉素和土霉素对检测没有干扰。

综上所述，本发明利用分子印迹聚合物(MIPs)的识别性，采用电化学检测的原理；将对四环素特种污染物具有特异性识别的分子印迹聚合物膜负载于电极表面，由于该分子印迹膜可以选择性的吸附结合水中的四环素分子，并且这种结合会引起电极电阻的变化，进而检测出四环素等特种污染物的含量。检测限为0.08mg/L，线性范围：0.6-20mg/L，效应时间＜5min，无需大型测试仪器、测试成本低、操作简单、便携，在现场检测或便携式检测方面具有明显优势，并且水中氯霉素、盐酸金霉素和土霉素等对测试无干扰。该检测技术可广泛应用于食品中和制药厂、化工厂、染料厂等废水中四环素抗生素特种污染物的检测。

以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (3)

1.一种用于四环素的分子印迹膜检测装置的制备方法，其特征在于所述的检测装置，包括一反应器，所述的反应器设有工作电极和参比电极，所述的工作电极为四环素分子印迹膜电极，所述的四环素分子印迹膜电极包括电极基体，所述的参比电极为饱和甘汞电极； 

所述的电极基体是电沉积具有微纳米结构铂颗粒的钛片，其加工过程为：将钛片打磨至光滑，分别置于乙醇和去离子水超声清洗；采用直流电沉积法沉积铂颗粒，电解液组成为含有盐酸的的氯铂酸溶液；沉积结束后，用去离子水冲洗电极； 

所述的四环素分子印迹膜电极加工过程为：将模板分子、功能单体、交联剂、引发剂、致孔剂混合并超声溶解后通过光聚合法在电极基体上聚合，将电极基体浸渍到溶胶中，缓慢提拉出来，密封到石英管中，并且充氮气以除去其中的氧气；最后置于紫外灯下，两侧同时光照聚合，制备出表面覆盖分子印迹聚合物膜的电极；再将覆膜后的电极基体分别在乙醇和水中分别浸泡2-6个小时，以洗脱其中的模板分子，从而得到四环素分子印迹膜电极。 

2.根据权利要求1所述的一种用于四环素的分子印迹膜检测装置的制备方法，其特征在于所述电极基体的加工过程中是将工业纯钛片依次采用400、600、800、1000目的砂纸分别打磨至光滑，然后置于乙醇和去离子水中分别超声3和20分钟；采用直流电沉积法沉积铂颗粒，电解液组成为含有1.2mmol/L盐酸的2g/L的氯铂酸溶液；沉积电压为-0.35V，沉积30分钟。 

3.根据权利要求2所述的一种用于四环素的分子印迹膜检测装置的制备方法，其特征在于所述的分子印迹聚合物采用光引发自由基聚合方法制备而成；模板分子为四环素，功能单体为苯乙烯、交联剂为乙二甲基二醇丙烯酸脂(EGDMA)、引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)、致孔剂为甲醇；其加工过程中： 

首先，配置溶胶，将0.01～0.03g的模板分子和0.07g的引发剂溶于5～15ml的致孔剂中，加入240～1200μL的功能单体和2.67m1的交联剂，超声2～10分钟，形成均匀的溶胶； 

然后，用浸渍-提拉法，将制备好的电极基体浸渍到溶胶中10～30秒，缓慢提拉出来，密封到石英管中，并且充氮气5～15分钟以除去其中的氧气； 

最后，置于紫外灯下，两侧同时光照聚合2～8小时； 

以上步骤重复两次，制备出表面覆盖分子印迹聚合物膜的电极，再将覆膜后的电极在乙醇和水中分别浸泡2～6个小时，以洗脱其中的模板分子，从而得到四环素分子印迹膜电极。 

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