CN103926291A - 一种检测芹菜素的分子印迹传感器的制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测芹菜素的分子印迹传感器的制备方法，其特征是：首先将玻碳电极用碳纳米管修饰。在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，二甲基丙烯酸乙二醇酯：10~30%，衣康酸：2.0~12%，无水乙醇：54~80%，偶氮二异丁腈：1.0~6%，芹菜素：0.1~2.5%，氩气氛围，60~70℃搅拌反应30~36h，将得到的产物用甲醇与乙酸混合溶液浸泡6~8h，除去模板分子，干燥，即得芹菜素分子印迹聚合物；该印迹传感器对芹菜素表现出较高的亲和性和选择性。该芹菜素分子印迹传感器与电化学工作站连接构成能够专一模板分子识别传感器。本发明制得的传感器成本低、灵敏度高、特异性好、检测快速，可反复使用。本发明制备的分子印迹传感器对芹菜素的响应大大提高。

Description

一种检测芹菜素的分子印迹传感器的制备方法及应用

技术领域

本发明涉及的是一种分子印迹传感器的制备方法及快速检测应用技术领域，特别涉及一种芹菜素分子印迹传感器的制备方法，具体是基于分子印迹特异性识别作用，用于检测药品、食品、生物样品中的芹菜素技术。

背景技术

芹菜素(apigenin)是一种黄酮类化合物，又称芹黄素、洋芹素，广泛分布于温热带的蔬菜和水果中， 尤以芹菜中含量为高；在一些药用植物如车前子、络石藤等中也有很高的含量，植物源性饮料如茶、酒以及一些调味品中也有分布。芹菜素的化学结构为 5, 7, 4'-三羟基黄酮，其分子式为C₁₅H₁₀O₆,相对分子质量为270。芹菜素不溶于水，易溶于乙醇、二甲基亚砜(DMSO) 。纯品显浅黄色或黄色微绿。芹菜素广泛存在于自然界中，且易于人工合成，体外研究或动物实验显示芹菜素具有多方面的药理作用，因此具有广阔的开发前景。芹菜素对多种肿瘤细胞具有抑制生长、诱导凋亡作用，且毒性较小，为抗肿瘤新药的进一步研究提供了重要线索，也增强了人们从天然植物中寻找抗肿瘤化学药物的信心，体外实验提示芹菜素可能对多种组织、器官及系统的病变具有预防或治疗作用，为绝经后骨质疏松、类风湿关节炎所致的骨质疏松、前列腺增生、肝纤维化、脉络膜新生血管、神经退行性疾病、感染性疾病等的预防和治疗提供了信息。同时，动物及细胞实验显示芹菜素对生殖内分泌功能具有明显影响，有可能被开发成经济、简便、安全的天然抗生育药，特别是男用避孕药；芹菜素在体外尚具有抗过敏以及抗氧化防护辐射损伤等作用。芹菜素还具有抗炎症、降血压、抗动脉硬化和血栓、抗焦虑抗菌抗病毒以及抗氧化等多种药理活性，有很高的研究与应用价值。然而, 目前芹菜素的药理作用研究大多处于体外实验和动物模型阶段，与临床实际应用还有一定的距离，还有待于进一步研究。目前，检测芹菜素的方法主要有高效液相色谱、液相色谱-质谱，色谱法的准确度受到一定限制、而且仪器比较贵需要专业人员操作，也限制了其应用。另外，由于芹菜素与黄酮类如：槲皮素、山奈酚、异鼠李素等分子结构十分相近很难分开，测定时互相干扰，准确检测芹菜素很困难。因此，找到一种选择性好、灵敏度高、操作简便使用的检测芹菜素的方法十分重要。

分子印迹技术是当前开发具有分子识别功能的高选择性材料的主要方法之一，它是通过在模板分子周围形成一个高度交联的刚性高分子，除去模板分子后在分子印迹聚合物的网络结构中留下具有结合能力的识别位点，对模板分子表现出高选择识别性能的一种技术。这项技术以其构效预定性和特异识别性越来越受到人们的关注，已经成功用于固相萃取或微固相萃取，亲和色谱或毛细管电泳及传感器等领域。

依据此技术制备的分子印迹传感器，应用于药物分析、环境保护及生命科学研究中起着十分重要的作用。将功能分子以适当方式修饰到电极上，制备选择性好、灵敏度高、有一定使用寿命可再生的电化学传感器成为分析科学工作者努力探索的课题。但是传统的印迹方法所制备的印迹膜厚度难以控制，高交联度使得电子传递速度和响应慢、检测下限高而且再生和可逆性差，影响分子印迹技术在电化学传感器中的应用。因此，建立一种灵敏、快速、简便、特异性高、重复性好经济使用的检测方法，对研究人员、生产企业、质控人员、进出口商检、政府管理部门等的迫切需要的，对食品、药品、环境安全中的芹菜素含量准确定量测定十分必要，对于芹菜素生产和药理研究也具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是将分子印迹与电化学传感器相结合，提供了一种芹菜素分子印迹传感器的制备方法，主要是以芹菜素为模板，在玻碳电极表面通过碳纳米管、纳米金粒子的修饰，提高了传感器的灵敏度，采用滴涂法制制备芹菜素分子印迹传感器。

仪器与试剂

CHI660B电化学工作站（上海辰华仪器公司），实验采用三电极体系：铂丝电极为辅助电极，Ag/AgCl为参比电极（SCE），玻碳电极（GCE）为工作电极；KQ-250E型超声波清洗器（坤峰超声仪器有限公司）。

碳纳米管（MWNTs 直径 20~40nm）；二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）、衣康酸（AA）；偶氮二异丁腈（AIBN），无水乙醇；芹菜素；高锰酸钾、硫酸、硝酸钠、双氧水、聚乙烯醇；磷酸缓冲溶液；所用试剂均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种芹菜素分子印迹传感器的制备方法，特征在于该方法具有以下工艺步骤：

（1）氧化碳纳米管的制备：在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入38~60%浓硫酸，0.5~2.0%碳纳米管，0.5~2.0%硝酸钠，1.0~6.0%高锰酸钾，超声分散60~90min，缓慢加入36~56%二次蒸馏水，各组分含量之和为百分之百，然后在80~90℃搅拌反应4 ~6 h，冷却至室温，过滤，用1 mol/LHCl洗涤，再用二次蒸馏水反复洗涤至滤液为中性，干燥，得到氧化碳纳米管；

（2）碳纳米管修饰玻碳电极制备：将玻碳电极依次用0.3μm、0.05μmAl₂O₃粉末进行表面抛光，然后用二次蒸馏水超声清洗，用氮气吹干，在玻碳电极表面滴加4~7μL氧化碳纳米管的N,N-二甲基甲酰胺分散液（0.5g/L），置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得碳纳米管修饰玻碳电极；

（3）芹菜素分子印迹聚合物的制备：在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，二甲基丙烯酸乙二醇酯：10~30%，衣康酸：2.0~12%，无水乙醇：54~80%，偶氮二异丁腈：1.0~6%，芹菜素：0.1~2.5%，各组分含量之和为百分之百，搅拌溶解，通氩除氧20 min，氩气氛围，60~70℃搅拌反应30 ~36 h，将得到的产物用甲醇与乙酸（体积比为甲醇：乙酸为10:1）混合溶液浸泡6~8 h，除去模板分子，干燥，即得芹菜素分子印迹聚合物；

（4）芹菜素分子印迹传感器的制备方法：取步适量的芹菜素分子印迹聚合物分散于1%的聚乙烯醇溶液中，制得20g /L的芹菜素分子印迹聚合物溶液；然后将上述溶液5~10μL滴加到步骤（2）制备的碳纳米管修饰玻碳电极上，置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得芹菜素分子印迹传感器。

本发明的优点及效果是：

本发明将印迹技术、层层自组装法和滴涂法相结合，在碳纳米管修饰玻碳电极表面成功地研制了一种具有特异选择性的印迹电化学传感器。通过与无碳纳米管修饰的分子印迹电极那个的响应进行比较，本发明制备的芹菜素分子印迹传感器的响应大大提高。该印迹传感器对芹菜素表现出较高的亲和性和选择性，响应电流与芹菜素的浓度在1.0×10^-7~1.0×10^-4mol/L范围内呈良好的线性关系，检测限为7.2×10^-8mol/L将本发明制备的芹菜素分子印迹传感器成功用于药品、食品中芹菜素的检测中，回收率在96.22~104.2%之间，因此本发明制备的分子印迹传感器可广泛应用于化工、生物医药、食品、环保检测等相关领域。

具体实施方式

实施例1

（1）氧化碳纳米管的制备：在反应器中，分别加入22mL浓硫酸，0.5g碳纳米管，0.5g硝酸钠，3.0g高锰酸钾，超声分散80min，缓慢加入40mL二次蒸馏水，在85℃搅拌反应5 h，冷却至室温，过滤，用1 mol/LHCl洗涤，再用二次蒸馏水反复洗涤至滤液为中性，干燥，得到氧化碳纳米管；

（2）碳纳米管修饰玻碳电极制备：将玻碳电极依次用0.3μm、0.05μmAl₂O₃粉末进行表面抛光，然后用二次蒸馏水超声清洗，用氮气吹干，在玻碳电极表面滴加6μL氧化碳纳米管的N,N-二甲基甲酰胺分散液（0.5g/L），置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得碳纳米管修饰玻碳电极；

（3）芹菜素分子印迹聚合物的制备：在反应器中，分别加入，10mL二甲基丙烯酸乙二醇酯，3.3g衣康酸，70mL无水乙醇，1.5g偶氮二异丁腈，0.1g芹菜素，搅拌溶解，通氩除氧20 min，氩气氛围，65℃搅拌反应32h，将得到的产物用甲醇与乙酸（体积比为甲醇：乙酸为10:1）混合溶液浸泡7 h，除去模板分子，干燥，即得芹菜素分子印迹聚合物；

（4）芹菜素分子印迹传感器的制备方法：取步适量的芹菜素分子印迹聚合物分散于1%的聚乙烯醇溶液中，制得20g /L的芹菜素分子印迹聚合物溶液；然后将上述溶液6μL滴加到碳纳米管修饰玻碳电极上，置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得芹菜素分子印迹传感器。

实施例2

（1）氧化碳纳米管的制备：在反应器中，分别加入10mL浓硫酸，0.5g碳纳米管，1.0g硝酸钠，2.0g高锰酸钾，超声分散90min，缓慢加入40mL二次蒸馏水，在90℃搅拌反应4 h，冷却至室温，过滤，用1 mol/LHCl洗涤，再用二次蒸馏水反复洗涤至滤液为中性，干燥，得到氧化碳纳米管；

（2）碳纳米管修饰玻碳电极制备：将玻碳电极依次用0.3μm、0.05μmAl₂O₃粉末进行表面抛光，然后用二次蒸馏水超声清洗，用氮气吹干，在玻碳电极表面滴加4μL氧化碳纳米管的N,N-二甲基甲酰胺分散液（0.5g/L），置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得碳纳米管修饰玻碳电极；

（3）芹菜素分子印迹聚合物的制备：在反应器中，分别加入，20mL二甲基丙烯酸乙二醇酯，6.5g衣康酸，85mL无水乙醇，5g偶氮二异丁腈，0.5g芹菜素，搅拌溶解，通氩除氧20 min，氩气氛围，70℃搅拌反应36h，将得到的产物用甲醇与乙酸（体积比为甲醇：乙酸为10:1）混合溶液浸泡6h，除去模板分子，干燥，即得芹菜素分子印迹聚合物；

（4）芹菜素分子印迹传感器的制备方法：取步适量的芹菜素分子印迹聚合物分散于1%的聚乙烯醇溶液中，制得20g/L的芹菜素分子印迹聚合物溶液；然后将上述溶液10μL滴加到碳纳米管修饰玻碳电极上，置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得芹菜素分子印迹传感器。

实施例3

（1）氧化碳纳米管的制备：在反应器中，分别加入18mL浓硫酸，1.0g碳纳米管，0.5g硝酸钠，0.6g高锰酸钾，超声分散60min，缓慢加入20mL二次蒸馏水，在80℃搅拌反应6h，冷却至室温，过滤，用1 mol/LHCl洗涤，再用二次蒸馏水反复洗涤至滤液为中性，干燥，得到氧化碳纳米管；

（2）碳纳米管修饰玻碳电极制备：将玻碳电极依次用0.3μm、0.05μmAl₂O₃粉末进行表面抛光，然后用二次蒸馏水超声清洗，用氮气吹干，在玻碳电极表面滴加5μL氧化碳纳米管的N,N-二甲基甲酰胺分散液（0.5g/L），置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得碳纳米管修饰玻碳电极；

（3）芹菜素分子印迹聚合物的制备：在反应器中，分别加入，24mL二甲基丙烯酸乙二醇酯，8.2g衣康酸，60mL无水乙醇，1.0g偶氮二异丁腈，0.2g芹菜素，搅拌溶解，通氩除氧20 min，氩气氛围，60℃搅拌反应30h，将得到的产物用甲醇与乙酸（体积比为甲醇：乙酸为10:1）混合溶液浸泡8h，除去模板分子，干燥，即得芹菜素分子印迹聚合物；

（4）芹菜素分子印迹传感器的制备方法：取步适量的芹菜素分子印迹聚合物分散于1%的聚乙烯醇溶液中，制得20g/L的芹菜素分子印迹聚合物溶液；然后将上述溶液5μL滴加到碳纳米管修饰玻碳电极上，置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得芹菜素分子印迹传感器。

实施例4

（1）氧化碳纳米管的制备：在反应器中，分别加入12mL浓硫酸，0.4g碳纳米管，0.6g硝酸钠，2.5g高锰酸钾，超声分散70min，缓慢加入18mL二次蒸馏水，在85℃搅拌反应5h，冷却至室温，过滤，用1 mol/LHCl洗涤，再用二次蒸馏水反复洗涤至滤液为中性，干燥，得到氧化碳纳米管；

（2）碳纳米管修饰玻碳电极制备：将玻碳电极依次用0.3μm、0.05μmAl₂O₃粉末进行表面抛光，然后用二次蒸馏水超声清洗，用氮气吹干，在玻碳电极表面滴加7μL氧化碳纳米管的N,N-二甲基甲酰胺分散液（0.5g/L），置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得碳纳米管修饰玻碳电极；

（3）芹菜素分子印迹聚合物的制备：在反应器中，分别加入，5mL二甲基丙烯酸乙二醇酯，1.6g衣康酸，50mL无水乙醇，2.0g偶氮二异丁腈，1.0g芹菜素，搅拌溶解，通氩除氧20 min，氩气氛围，65℃搅拌反应34h，将得到的产物用甲醇与乙酸（体积比为甲醇：乙酸为10:1）混合溶液浸泡7h，除去模板分子，干燥，即得芹菜素分子印迹聚合物；

（4）芹菜素分子印迹传感器的制备方法：取步适量的芹菜素分子印迹聚合物分散于1%的聚乙烯醇溶液中，制得20g/L的芹菜素分子印迹聚合物溶液；然后将上述溶液8μL滴加到碳纳米管修饰玻碳电极上，置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得芹菜素分子印迹传感器。

实施例5

将上述实施例1~4所制备的芹菜素分子印迹传感器，用于芹菜素的检测，步骤如下：

（1）标准溶液配制：配制一组包括空白标样在内的不同浓度的芹菜素标准溶液，底液为pH 6.5的磷酸盐缓冲溶液；

（2）工作曲线绘制：将Ag/AgCl为参比电极，铂丝电极为辅助电极，本发明制备的电极为工作电极组成三电极系统， 连接CHI660B电化学工作站，在K₃[Fe(CN)₆]溶液中，采用循环伏安法在-0.40~0.2V电位范围内进行检测，空白标样的响应电流记为I ₀ ，含有不同浓度的芹菜素标准溶液的响应电流即为I _i  ，响应电流降低的差值为△I=I ₀ -I _i ，△I与芹菜素标准溶液的质量浓度c之间呈线性关系，绘制△I ~c工作曲线；

（3）芹菜素的检测：用待测样品代替步骤（1）中的芹菜素标准溶液，按照步骤（2）的方法进行检测，根据响应电流降低的差值△I和工作曲线，得到待测样品中芹菜素的含量；

所述K₃[Fe(CN)₆]溶液的浓度为5mmol/L；

所述pH 7.0的磷酸盐缓冲溶液的浓度在55 mmol/L。

芹菜素的浓度在1.0×10^-7~1.0×10^-4mol/L范围内呈良好的线性关系，检测限为7.2×10^-8mol/L将本发明制备的芹菜素分子印迹传感器成功用于药品、食品中芹菜素的检测中，回收率在96.22~104.2%之间。

Claims (6)

1.一种芹菜素分子印迹传感器的制备方法，其特征是：在于该方法具有以下工艺步骤：

（1）氧化碳纳米管的制备：在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入38~60%浓硫酸，0.5~2.0%碳纳米管，0.5~2.0%硝酸钠，1.0~6.0%高锰酸钾，超声分散60~90min，缓慢加入36~56%二次蒸馏水，各组分含量之和为百分之百，然后在80~90℃搅拌反应4 ~6 h，冷却至室温，过滤，用1 mol/LHCl洗涤，再用二次蒸馏水反复洗涤至滤液为中性，干燥，得到氧化碳纳米管；

（2）碳纳米管修饰玻碳电极制备：将玻碳电极依次用0.3μm、0.05μmAl₂O₃粉末进行表面抛光，然后用二次蒸馏水超声清洗，用氮气吹干，在玻碳电极表面滴加4~7μL氧化碳纳米管的N,N-二甲基甲酰胺分散液，置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得碳纳米管修饰玻碳电极；

（3）芹菜素分子印迹聚合物的制备：在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，二甲基丙烯酸乙二醇酯：10~30%，衣康酸：2.0~12%，无水乙醇：54~80%，偶氮二异丁腈：1.0~6%，芹菜素：0.1~2.5%，各组分含量之和为百分之百，搅拌溶解，通氩除氧20 min，氩气氛围，60~70℃搅拌反应30 ~36 h，将得到的产物用甲醇与乙酸混合溶液浸泡6~8 h，除去模板分子，干燥，即得芹菜素分子印迹聚合物；

（4）芹菜素分子印迹传感器的制备方法：取步适量的芹菜素分子印迹聚合物分散于1%的聚乙烯醇溶液中，制得20g /L的芹菜素分子印迹聚合物溶液；然后将上述溶液5~10μL滴加到碳纳米管修饰玻碳电极上，置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得芹菜素分子印迹传感器。

2.根据权利要求1所述的一种芹菜素分子印迹传感器的制备方法，其特征是：步骤（2）中所述的氧化碳纳米管的N,N-二甲基甲酰胺分散液的质量体积浓度为0.5g/L。

3.根据权利要求1中所述的一种芹菜素分子印迹传感器的制备方法，其特征是：步骤（3）中所述的二甲基丙烯酸乙二醇酯与衣康酸摩尔比为2：1。

4.根据权利要求1中所述的一种芹菜素分子印迹传感器的制备方法，其特征是：步骤（3）中所述的甲醇与乙酸混合溶液的体积比为甲醇：乙酸为10:1。

5.根据权利要求1中所述的一种芹菜素分子印迹传感器的制备方法，其特征是：步骤（3）中所述的氩气氛围为升温后氩气一直通入。

6. 根据权利要求1中所述的一种检测芹菜素的分子印迹传感器的制备方法，其特征是：所制备的检测芹菜素的分子印迹传感器应用于芹菜素的检测，其检测步骤如下：

（1）标准溶液配制：配制一组包括空白标样在内的不同浓度的芹菜素标准溶液，底液为pH 7.0的磷酸盐缓冲溶液；

（2）工作曲线绘制：将Ag/AgCl为参比电极，铂丝电极为辅助电极，本发明制备的电极为工作电极组成三电极系统， 连接CHI660B电化学工作站，在K₃[Fe(CN)₆]溶液中，采用循环伏安法在-0.40~0.2V电位范围内进行检测，空白标样的响应电流记为I ₀ ，含有不同浓度的芹菜素标准溶液的响应电流即为I _i  ，响应电流降低的差值为△I=I ₀ -I _i ，△I与芹菜素标准溶液的质量浓度c之间呈线性关系，绘制△I ~c工作曲线；

（3）芹菜素的检测：用待测样品代替步骤（1）中的芹菜素标准溶液，按照步骤（2）的方法进行检测，根据响应电流降低的差值△I和工作曲线，得到待测样品中芹菜素的含量；

所述K₃[Fe(CN)₆]溶液的浓度为5mmol/L；

所述pH 7.0的磷酸盐缓冲溶液的浓度在55 mmol/L。