CN105973958B - 一种氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法，其特征在于,首先采用硅烷偶联剂、纳米金修饰玻碳电极；然后在反应器中，按如下组成质量百分浓度加入，乙醇：58~66%，2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸：10~18%，乙基丙烯酸二甲酯：10~18%，二亚乙基三胺：5~10%，偶氮二异丁腈：1.0~3.0%，氟尿嘧啶：1.0~3.0%，搅拌反应，即得氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶；再将氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶滴涂到修饰电极上，去除模板分子，即得氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器。该传感器对氟尿嘧啶具有较高的识别性能，传感器成本低、灵敏度高、特异性好、检测快速，可反复使用，分子印迹传感器对氟尿嘧啶的响应大大提高。

Description

一种氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法
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，特别涉及一种氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法，具体是基于分子印迹特异性识别作用，用于检测药品、生物样品中的氟尿嘧啶技术。
背景技术
氟尿嘧啶是5-氟尿嘧啶溶于注射用水并加氢氧化钠的无菌溶液，溶液的pH约为8.9。氟尿嘧啶是尿嘧啶的同类物，尿嘧啶是核糖核酸的一个组分。本药是以抗代谢物而起作用，在细胞内转化为有效的氟尿嘧啶脱氧核苷酸后，通过阻断脱氧核糖尿苷酸受细胞内胸苷酸合成酶转化为胸苷酸，而干扰DNA的合成。氟尿嘧啶同样可以干扰RNA的合成静脉用药后，氟尿嘧啶广泛分布于体液中，并在4小时内从血中消失。它在被转换成核苷酸后。被活跃分裂的组织及肿瘤所优先摄取，氟尿嘧啶容易进入脑脊液中。约20%以原型从尿排泄，其余大部分在肝中由一般对尿嘧啶代谢的机制所代谢。5-氟尿嘧啶和6-巯基嘌呤作为最早的抗癌药物，均从海参中提炼。5-氟尿嘧啶(5-FU)是目前临床常用的抗肿瘤药物，具有抗癌谱广、效率高等优点，但同时具有体内代谢快、半衰期短(10～20 min)、生物利用度低，对正常细胞的毒性大、对肿瘤细胞选择性差等缺点，口服制剂还会引起严重的胃肠道反应及骨髓中毒等副作用。结肠癌和直肠癌是常见的肠道恶性肿瘤，5-FU是目前大肠癌化疗首选药物。目前检测5-氟尿嘧啶方法主要高效液相色谱法，但高效液相色谱法所使用的仪器昂贵，实验过程中耗材价格高，需要十分专业的技术人员操作，测定的周期也比较长，高效液相色谱法普及率不高。因此，建立一种选择性好、灵敏度高、操作简便的方法，用于检测氟尿嘧啶的含量具有十分重要的意义。
分子印迹技术是制备具有特定选择性和亲和能力的分子识别材料的新兴技术，并以其预定性、特异识别性和广泛实用性三大显著特点在色谱分离、固相萃取、仿生传感、膜分离等诸多领域显示出良好的发展与应用前景。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。
依据此技术制备的分子印迹电化学传感器，应用于药物分析、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、政府管理部门等的迫切需要的，对药品、生物样品中的氟尿嘧啶含量准确定量测定十分必要，对于氟尿嘧啶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，提供了一种氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法，主要是以氟尿嘧啶为模板，在玻碳电极表面通过乙烯基三乙氧基硅烷、纳米金粒子的修饰，提高了传感器的灵敏度，采用滴涂法制备氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器。
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；
乙烯基三乙氧基硅烷，无水乙醇，硫酸，二亚乙基三胺，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，亚乙基丙烯酸二甲酯，偶氮二异丁腈，氟尿嘧啶；氯金酸，柠檬酸钠，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。
一种氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法，其特征在于,该方法具有以下工艺步骤：
（1）玻碳电极预处理：将玻碳电极0.01~0.05μm的Al2O3粉末进行表面抛光，然后用二次蒸馏水超声清洗，再用无水乙醇洗涤数次，用氮气吹干，将电极浸泡在含质量百分浓度为28~35%的乙烯基三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液中，温度升至50±2℃浸泡100~120min，取出后，用无水乙醇洗涤数次，在放入9mol/L硫酸中浸泡10~15min，取出后，洗涤干燥，得到预处理玻碳电极；
（2）纳米金修饰玻碳电极的制备：将预处理玻碳电极放入0.20mol/L氯金酸水溶液中，室温下浸泡6~8h，取出后用去离子水洗涤，再放入质量百分浓度为20~25%的柠檬酸钠溶液中浸泡4 h，取出后用去离子水洗涤，自然干燥，即得纳米金修饰玻碳电极；
（3）氟尿嘧啶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，乙醇：58~66%，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸：10~18%，乙基丙烯酸二甲酯：10~18%，二亚乙基三胺：5~10%，偶氮二异丁腈：1.0~3.0%，氟尿嘧啶：1.0~3.0%，各组分含量之和为百分之百，搅拌溶解，通惰性气体除氧10 min，惰性气体氛围， 温度升至65±2℃搅拌反应6 ~8 h，即得氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶；
（4）氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法：取氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶6~10μL滴加到纳米金修饰玻碳电极上，置于红外灯下，挥发干溶剂后，将其用乙醇与盐酸的混合溶液浸泡6~8h，除去电极上的模板分子，用去离子水洗涤，自然干燥，即得氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器。
步骤（3）中所述的惰性气体氛围为通惰性气体一直通入直到反应结束。
步骤（3）中所述的惰性气体为氖气或氩气。
步骤（4）中所述的乙醇与盐酸混合溶液的体积比为18：1。
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，玻碳电极通过硅烷偶联剂连接将纳米金修饰在电极表面，使其提高导电性能，再在纳米金的基础上滴涂分子印迹聚合物，成功地研制了一种具有特异选择性的印迹电化学传感器。通过与无纳米金修饰的分子印迹电极那个的响应进行比较，本发明制备的氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的响应信号大大提高。该印迹传感器对氟尿嘧啶表现出较高的亲和性、灵敏性和选择性，响应电流与氟尿嘧啶的浓度在1.0×10-8~1.2×10-4mol/L范围内呈良好的线性关系，检测限为4.67×10- 9mol/L将本发明制备的氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器成功用于药品、生物样品中氟尿嘧啶的检测中，回收率在95.62~105.02%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、生物医药检测等相关领域。
具体实施方式
实施例1
（1）玻碳电极预处理：将玻碳电极0.01~0.05μm的Al2O3粉末进行表面抛光，然后用二次蒸馏水超声清洗，再用无水乙醇洗涤数次，用氮气吹干，将电极浸泡在含质量百分浓度为30%的乙烯基三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液中，温度升至50±2℃浸泡110min，取出后，用无水乙醇洗涤数次，在放入9mol/L硫酸中浸泡12min，取出后，洗涤干燥，得到预处理玻碳电极；
（2）纳米金修饰玻碳电极的制备：将预处理玻碳电极放入0.20mol/L氯金酸水溶液中，室温下浸泡7h，取出后用去离子水洗涤，再放入质量百分浓度为23%的柠檬酸钠溶液中浸泡4 h，取出后用去离子水洗涤，自然干燥，即得纳米金修饰玻碳电极；
（3）氟尿嘧啶分子印迹聚合物的制备：在反应器中，分别加入，乙醇：78 mL，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸：14g，乙基丙烯酸二甲酯：16 mL，二亚乙基三胺：8 mL，偶氮二异丁腈：1.0g，氟尿嘧啶：1.0g，搅拌溶解，通惰性气体除氧10 min，惰性气体氛围， 温度升至65±2℃搅拌反应7 h，即得氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶；
（4）氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法：取氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶8μL滴加到纳米金修饰玻碳电极上，置于红外灯下，挥发干溶剂后，将其用乙醇与盐酸的混合溶液浸泡7h，除去电极上的模板分子，用去离子水洗涤，自然干燥，即得氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器。
实施例2
（1）玻碳电极预处理：将玻碳电极0.01~0.05μm的Al2O3粉末进行表面抛光，然后用二次蒸馏水超声清洗，再用无水乙醇洗涤数次，用氮气吹干，将电极浸泡在含质量百分浓度为28%的乙烯基三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液中，温度升至50±2℃浸泡120min，取出后，用无水乙醇洗涤数次，在放入9mol/L硫酸中浸泡13min，取出后，洗涤干燥，得到预处理玻碳电极；
（2）纳米金修饰玻碳电极的制备：将预处理玻碳电极放入0.20mol/L氯金酸水溶液中，室温下浸泡6h，取出后用去离子水洗涤，再放入质量百分浓度为22%的柠檬酸钠溶液中浸泡4 h，取出后用去离子水洗涤，自然干燥，即得纳米金修饰玻碳电极；
（3）氟尿嘧啶分子印迹聚合物的制备：在反应器中，分别加入，乙醇：85 mL，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸：10g，乙基丙烯酸二甲酯：11mL，二亚乙基三胺：10 mL，偶氮二异丁腈：2.0g，氟尿嘧啶：2.0g，搅拌溶解，通惰性气体除氧10 min，惰性气体氛围， 温度升至65±2℃搅拌反应6 h，即得氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶；
（4）氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法：取氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶7μL滴加到纳米金修饰玻碳电极上，置于红外灯下，挥发干溶剂后，将其用乙醇与盐酸的混合溶液浸泡6h，除去电极上的模板分子，用去离子水洗涤，自然干燥，即得氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器。
实施例3
（1）玻碳电极预处理：将玻碳电极0.01~0.05μm的Al2O3粉末进行表面抛光，然后用二次蒸馏水超声清洗，再用无水乙醇洗涤数次，用氮气吹干，将电极浸泡在含质量百分浓度为35%的乙烯基三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液中，温度升至50±2℃浸泡100min，取出后，用无水乙醇洗涤数次，在放入9mol/L硫酸中浸泡10min，取出后，洗涤干燥，得到预处理玻碳电极；
（2）纳米金修饰玻碳电极的制备：将预处理玻碳电极放入0.20mol/L氯金酸水溶液中，室温下浸泡8h，取出后用去离子水洗涤，再放入质量百分浓度为20%的柠檬酸钠溶液中浸泡4 h，取出后用去离子水洗涤，自然干燥，即得纳米金修饰玻碳电极；
（3）氟尿嘧啶分子印迹聚合物的制备：在反应器中，分别加入，乙醇：73 mL，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸：18g，乙基丙烯酸二甲酯：17mL，二亚乙基三胺：5 mL，偶氮二异丁腈：1.0g，氟尿嘧啶：3.0g，搅拌溶解，通惰性气体除氧10 min，惰性气体氛围， 温度升至65±2℃搅拌反应8 h，即得氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶；
（4）氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法：取氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶6μL滴加到纳米金修饰玻碳电极上，置于红外灯下，挥发干溶剂后，将其用乙醇与盐酸的混合溶液浸泡8h，除去电极上的模板分子，用去离子水洗涤，自然干燥，即得氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器。
实施例4
（1）玻碳电极预处理：将玻碳电极0.01~0.05μm的Al2O3粉末进行表面抛光，然后用二次蒸馏水超声清洗，再用无水乙醇洗涤数次，用氮气吹干，将电极浸泡在含质量百分浓度为32%的乙烯基三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液中，温度升至50±2℃浸泡110min，取出后，用无水乙醇洗涤数次，在放入9mol/L硫酸中浸泡15min，取出后，洗涤干燥，得到预处理玻碳电极；
（2）纳米金修饰玻碳电极的制备：将预处理玻碳电极放入0.20mol/L氯金酸水溶液中，室温下浸泡7.5h，取出后用去离子水洗涤，再放入质量百分浓度为21%的柠檬酸钠溶液中浸泡4 h，取出后用去离子水洗涤，自然干燥，即得纳米金修饰玻碳电极；
（3）氟尿嘧啶分子印迹聚合物的制备：在反应器中，分别加入，乙醇：74 mL，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸：12g，乙基丙烯酸二甲酯：20 mL，二亚乙基三胺：6 mL，偶氮二异丁腈：3.0g，氟尿嘧啶：1.0g，搅拌溶解，通惰性气体除氧10 min，惰性气体氛围， 温度升至65±2℃搅拌反应6.5 h，即得氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶；
（4）氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法：取氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶10μL滴加到纳米金修饰玻碳电极上，置于红外灯下，挥发干溶剂后，将其用乙醇与盐酸的混合溶液浸泡7.5h，除去电极上的模板分子，用去离子水洗涤，自然干燥，即得氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器。
实施例5
（1）玻碳电极预处理：将玻碳电极0.01~0.05μm的Al2O3粉末进行表面抛光，然后用二次蒸馏水超声清洗，再用无水乙醇洗涤数次，用氮气吹干，将电极浸泡在含质量百分浓度为29%的乙烯基三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液中，温度升至50±2℃浸泡120min，取出后，用无水乙醇洗涤数次，在放入9mol/L硫酸中浸泡14min，取出后，洗涤干燥，得到预处理玻碳电极；
（2）纳米金修饰玻碳电极的制备：将预处理玻碳电极放入0.20mol/L氯金酸水溶液中，室温下浸泡7h，取出后用去离子水洗涤，再放入质量百分浓度为23%的柠檬酸钠溶液中浸泡4 h，取出后用去离子水洗涤，自然干燥，即得纳米金修饰玻碳电极；
（3）氟尿嘧啶分子印迹聚合物的制备：在反应器中，分别加入，乙醇：81 mL，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸：11g，乙基丙烯酸二甲酯：13.5 mL，二亚乙基三胺：9 mL，偶氮二异丁腈：2.0g，氟尿嘧啶：2.0g，搅拌溶解，通惰性气体除氧10 min，惰性气体氛围， 温度升至65±2℃搅拌反应7.5 h，即得氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶；
（4）氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法：取氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶9μL滴加到纳米金修饰玻碳电极上，置于红外灯下，挥发干溶剂后，将其用乙醇与盐酸的混合溶液浸泡6.5h，除去电极上的模板分子，用去离子水洗涤，自然干燥，即得氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器。
实施例6
将上述实施例1~5所制备的氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器，用于氟尿嘧啶的检测，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氟尿嘧啶（溶于乙醇）标准溶液，底液为pH 6.8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，本发明所述一种氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法所制备的氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器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0.10~1.2V电位范围内进行检测，空白标样的响应电流记为I 0 ，含有不同浓度的氟尿嘧啶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与氟尿嘧啶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）氟尿嘧啶的检测：用待测样品代替步骤（1）中的氟尿嘧啶标准溶液，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，得到待测样品中氟尿嘧啶的含量。
所述K3[Fe(CN)6]溶液的浓度为6.0mmol/L；
所述pH 6.8的磷酸盐缓冲溶液的浓度在100mmol/L。
响应电流与氟尿嘧啶的浓度在1.0×10-8~1.2×10-4mol/L范围内呈良好的线性关系，检测限为4.67×10-9mol/L将本发明制备的氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器成功用于药品、生物样品中氟尿嘧啶的检测中，回收率在95.62~105.02%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、生物医药检测等相关领域。

Claims (3)

1.一种氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法，其特征在于,该方法具有以下工艺步骤：
(1)玻碳电极预处理：将玻碳电极0.01～0.05μm的Al2O3粉末进行表面抛光，然后用二次蒸馏水超声清洗，再用无水乙醇洗涤数次，用氮气吹干，将电极浸泡在含质量百分浓度为28～35％的乙烯基三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液中，温度升至50±2℃浸泡100～120min，取出后，用无水乙醇洗涤数次，在放入9mol/L硫酸中浸泡10～15min，取出后，洗涤干燥，得到预处理玻碳电极；
(2)纳米金修饰玻碳电极的制备：将预处理玻碳电极放入0.20mol/L氯金酸水溶液中，室温下浸泡6～8h，取出后用去离子水洗涤，再放入质量百分浓度为20～25％的柠檬酸钠溶液中浸泡4h，取出后用去离子水洗涤，自然干燥，即得纳米金修饰玻碳电极；
(3)氟尿嘧啶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，乙醇：58～66％，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸：10～18％，乙基丙烯酸二甲酯：10～18％，二亚乙基三胺：5～10％，偶氮二异丁腈：1.0～3.0％，氟尿嘧啶：1.0～3.0％，各组分含量之和为百分之百，搅拌溶解，通惰性气体除氧10min，惰性气体氛围，温度升至65±2℃搅拌反应6～8h，即得氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶；
(4)氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法：取氟尿嘧啶分子印迹聚合物溶胶6～10μL滴加到纳米金修饰玻碳电极上，置于红外灯下，挥发干溶剂后，将其用乙醇与盐酸的体积比为18：1的混合溶液浸泡6～8h，除去电极上的模板分子，用去离子水洗涤，自然干燥，即得氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器。
2.根据权利要求1中所述的一种氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法，其特征在于,步骤(3)中所述的惰性气体为氖气或氩气。
3.根据权利要求1中所述的一种氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器的制备方法所制备的氟尿嘧啶分子印迹电化学传感器。
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