CN110423302B - 一种磁性表面分子印迹聚合物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高分子材料及电化学分析领域,具体涉及一种磁性表面分子印迹聚合物及其制备方法与应用。所述磁性表面分子印迹聚合物,包括:磁性表面分子印迹聚合物,包括:以AP为模板分子、以甲基丙烯和4‑乙烯基吡啶为功能单体,在交联剂和引发剂作用下与纳米磁性颗粒反应而制得的。所述磁性表面分子印迹聚合物与检测电极复合得到的传感器,用于AP检测时具有灵敏度高、准确性高、选择性好及稳定性好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料及电化学分析领域,具体涉及一种磁性表面分子印迹聚合物及其制备方法与应用。
背景技术
对乙酰氨基苯酚(acetaminophen,AP),俗称扑热息痛,化学名称为4-乙酰氨基苯酚或N-(4-羟基苯基)乙酰胺,用于感冒发热、关节痛、神经痛及偏头痛、以及手术后止痛等,是一种常见的乙酰苯胺类解热镇痛药,在中西药及其制剂中使用广泛。
AP的解热镇痛作用缓和持久,安全有效,故临床上应用较为广泛,但由于扑热息痛对人体有一定的毒副作用,过多服用会出现诸如恶心、呕吐、甚至会造成肌溶解和肝肾衰竭,进而危及生命。所以对AP进行检测,无论是从临床应用方面,还是生理功能方面,都具有重要的意义
目前测定AP的方法有分光光度法、荧光光谱法、热重分析法、气相色谱法等,但是这些方法都因为其操作复杂或者价格昂贵而受限。近年来,电化学方法,尤其是电化学传感器的应用因其易于监测、灵敏度高、成本低等优点而受到人们的广泛关注。CN104359956A公开一种检测对乙酰氨基苯酚的修饰电极,包括基底电极,以及附着于基底电极表面的由石墨烯和氧化石墨烯组成的混合物。该修饰电极检测对乙酰氨基苯酚的线性范围为8×10-7~1×10-4mol/L,检测限为6.3×10-8mol/L。可用于简单、快速、准确地检测对乙酰氨基苯酚。CN104614427A公开一种利用镍铜合金复合石墨烯修饰的玻碳电极及其应用。该电极是在玻碳电极表面涂覆一层经过柠檬酸处理过的石墨烯膜,并在该石墨烯膜上沉积有镍铜合金,其中,所述的石墨烯与镍铜合金的质量比为50:1;所述的镍铜合金中镍和铜的质量比为:6:1。将用镍铜/石墨烯修饰玻碳电极在常温下干燥后,实现对色氨酸、对乙酰氨基苯酚和多巴胺的稳定催化。然而上述采用电化学方法检测AP含量时,在选择性、稳定性方面较差。
近年来,分子印迹固相萃取技术由于选择性较强、稳定性好、易于制备而受到了广泛关注。分子印迹技术类似于酶联免疫法,但不具有生物活性,来源于抗原和抗体的相互识别原理,利用模板分子和功能单体空间互补、各种共价和非共价作用力形成印迹空穴,达到对目标分子的特异性吸附。
分子印迹技术基于抗原-抗体理论,从仿生的角度,用人工的方法制备出对特定模板分子具有高选择性和高亲和性的高分子化合物--分子印迹聚合物(Molecularlyimprinted polymers,MIPs)。而金属纳米材料作为一种新型的高分子材料,具有比表面积大、可进行表面修饰以及在外加磁场作用下易于从复杂基质中分离的特性。
CN107189012A公开了一种邻苯二甲酸酯类分子印迹聚合物制备方法及产品和应用,制备方法包括下述步骤:步骤1:计算机模拟邻苯二甲酸酯类分子印迹聚合物预组装体系;步骤2:Fe3O4@SiO2磁性纳米粒子的制备;步骤3:虚拟模板邻苯二甲酸二(10-甲氧基-10-氧代癸)酯的制备;步骤4:磁性分子印迹聚合物的制备。所得到的PAEs磁性分子印迹聚合物形貌规则,可以同时吸附十种PAEs,在外加磁场的情况下实现对目标物一次性分离和富集,通过计算机模拟提高了印迹工作效率及MIPs的吸附性能,实现了复杂样品中PAEs的快速分离与多残留检测,具有良好的应用前景。但在实践中发现,常规制备得到的磁性分子印迹聚合物对于AP的检测仍然存在灵敏度不高、选择性较差的问题。
发明内容
为了克服上述技术问题,本发明提供一种新的磁性表面分子印迹聚合物的制备方法。所述磁性表面分子印迹聚合物与检测电极复合得到的传感器,用于AP检测时具有灵敏度高、准确性高、选择性好及稳定性好等优点。
本发明所述的磁性表面分子印迹聚合物,包括:以AP为模板分子、以甲基丙烯(MAA)和4-乙烯基吡啶(4-VP)为功能单体,在交联剂和引发剂作用下与纳米磁性颗粒反应而制得的。
本申请发明人发现,分子印迹聚合物所使用的常规功能单体(如DA、3-APBA)通常可与模板分子形成较强的作用力(氢键、π-π堆积、B的路易斯酸结合位点),但在与AP模板分子复合时,却存在较大的空间位阻致使结合能偏低;发明人通过大量试验发现了AP可与4-VP、MAA形成的分子结合能力非常稳定,更有利于提高传感器对AP的选择性、灵敏度、稳定性等。虽然4-VP、MAA也是本领域常见的功能单体,但至今未有人发现两者在与AP复配时可产生协同作用,显著提高彼此之间的结合能力。
根据本发明的一些实施例,所述模板分子AP:MAA:4-VP的质量比为3:6:4。在此条件下,所得聚合物结合能力最佳。
根据本发明的一些实施例,所述交联剂选自正硅酸乙酯。研究表明,较其它交联剂,TEOS与模板分子之间的作用力更适宜,既能保证形成稳定的聚合物,又可避免交联剂与功能单体竞争,同时时模板分子更易洗脱;进而提高传感器的特异性。
所述引发剂可选自本领域常用引发剂,如AIBN。
所述纳米磁性颗粒选自Fe3O4@SiO2。试验表明,基于Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒合成的聚合物具有很强的磁性,利用其特殊的性质,在外磁场的作用下,使产物处理更加彻底、更加方便。此外,Fe3O4@SiO2与分子印迹聚合物的协同作用不仅使传感器表面显示出更大的比表面积,更强的电化学响应信号,而且实现了印迹空穴与传感元件的直接信号转换;同时显示出明显的电催化性能,避免在高电位下其他杂质对实验的影响。
本发明还提供上述磁性表面分子印迹聚合物的制备方法,包括:将模板分子AP和MAA在溶剂中预聚合;继续加入4-VP进行聚合反应,得到MAA-AP-4-VP组合结构;再加入Fe3O4@SiO2、交联剂和引发剂,超声,除氧,密封反应,即得。
本发明通过预聚合方式有效提高单体聚合程度,同时避免加工成型过程中出现空洞和裂缝的现象;同时本发明还对物料投加顺序进行调整,先向AP溶液中加MAA功能单体,MAA通过氢键结合在AP的羰基氧,形成低分子量聚合物,再加入4-VP,4-VP利用氢键结合MAA的羟基团,即MAA-AP-4-VP组合结构,通过此加料方式不仅可以有效防止因功能单体同时加入而导致的互相竞争,影响与模板分子的结合能力,确保得到目标产物,而且还显著提高反应速率和转化率。
根据本发明的一些实施例,所述预聚合的反应温度为常温,反应时间在25-35min。
根据本发明的一些实施例,所述聚合的反应温度为常温,反应时间在10-30min。
根据本发明的一些实施例,所述密封反应的温度为30-40℃,反应时间为10-14h。
上述磁性表面分子印迹聚合物的制备是在溶剂中进行的,所述溶剂选自四氢呋喃THF。通常来讲,在制备聚合物过程中,溶剂化能越小则表明溶剂与聚合物的组分之间的作用力越弱,则模板分子和功能单体之间结合力受到的竞争力就越小,这样更加有利于MIPs制备;然而实践中发现,溶剂化能较小的溶剂,如甲苯、氯仿TCM,并不能很好的溶解AP,通过试验发现四氢呋喃THF既可以对反应组分具有较高的溶解性,又不影响印迹分子与功能单体的结合能力。
本发明所述制备方法还包括所述磁性表面分子印迹聚合物的后处理,包括:将所得磁性表面分子印迹聚合物洗脱、分离,洗涤,真空干燥。具体来讲,洗脱液由乙酸与甲醇以体积比2:8组成,洗脱30-40min,洗脱后利用磁铁将所得聚合物分离出来,用蒸馏水洗涤数次,在60℃真空干燥8h,备用。
本发明还提供上述磁性表面分子印迹聚合物在分子分析检测中的应用。
本发明还提供上述一种电化学传感器,包括:磁性碳糊电极(MCPE)及覆于其表面的、由上述磁性表面分子印迹聚合物形成的薄膜。
所述电化学传感器用于AP检测,具有灵敏度更高、准确性更高、稳定性更好的优点。
本发明还提供上述电化学传感器的制备方法,包括:
(1)磁性碳糊电极(MCPE)的制备:石墨粉、石蜡油混合,搅拌至糊状物,将糊状物压入电极管中,将电极管一端插入铅笔芯作为电路连接点,另一端嵌入钕铁硼磁铁,并填充石墨粉包覆,打磨至镜面;
(2)电化学传感器的制备:将上述磁性表面分子印迹聚合物超声分散于溶剂中,得到悬浮液;将悬浮液滴加到上述磁性碳糊电极表面。此过程利用磁铁的磁性将MMIP更方便、更快速地转移在电极上,使电极表面的聚合物更加牢固,更加稳定地进行接下来的一系列检测。
本发明通过在CPE电极里填充磁铁的方式,使得磁性表面分子印迹聚合物在磁力吸引下紧紧固定在电极表面,克服了传统制作工艺繁杂工序的缺陷,同时使电极表面固定好的分子印迹膜的结构更加稳定与完整,避免了模板脱落等其他干扰问题,从而提高电化学传感器在AP检测中的精确性、准确性、灵敏度和稳定性。
本发明还提供一种利用上述电化学传感器检测AP的方法,包括:以上述电化学传感器为工作电极、甘汞电极为参比电极、铂电极为对电极;每次检测前,将工作电极浸入5.0mL对乙酰氨基苯酚标准液重结合25min,然后用蒸馏水洗去冲洗表面杂质,将上述电极浸入PBS缓冲液中进行检测;检测条件为:电位范围为0.8V至0V,脉冲宽度为170ms,电位增量为20mV,脉冲幅度为50mV,扫描速率为25mV s-1。
其中,所述PBS缓冲液的pH为3.0~8.0,优选pH为6.5;所述PBS缓冲液的的浓度为0.2mmol/L。
本发明的有益效果如下:
本发明提供的磁性表面分子印迹聚合物具有表面积大的结构特点,将其与石墨电极复合得到的电化学传感器用于AP检测,具有灵敏度高、准确性高,稳定性高的优点。
附图说明
图1a为本发明所述磁性表面分子印迹聚合物的制备方法及电化学传感器检测的示意图。
图1b为本发明所述磁性表面分子印迹聚合物用于检测的作用机理示意图。
图2为本发明所得电化学传感器的结构示意图。
图3为本发明所述电化学传感器的循环伏安曲线图。
图4为不同电极在PBS溶液下(pH=6.5)检测下的DPV曲线。电极如下:模板存在下的AP/Fe3O4@SiO2/MCPE(a);MMIP/MCPE(b);去除模板的MMIP/MCPE(c)。
图5为不同电极在PBS缓冲溶液下(pH=6.5)测定的电化学阻抗图。
图6a为CVs of MMIP/MCPE在不同浓度的AP的CVs曲线,浓度时:0.05,0.1,0.5,5,15,20.0,25.0,40.0,50.0,60.0,70.0and 100μmol L-1。
图6b为AP从6×10-8to 5×10-5以及从5×10-5到2×10-4mol L-1的线性关系。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种磁性表面分子印迹聚合物的制备方法,如图1a、图1b所示,包括:
在烧杯中加入2.5mmol AP(模板分子),3mmol甲基丙烯酸MAA(功能单体)和30ml四氢呋喃,搅拌反应30min,接着加入2mmol 4-VP(功能单体),搅拌反应10min,然后加入0.05gFe3O4@SiO2,4mmol正硅酸乙酯TEOS(交联剂),和20mg偶氮二异丁腈AIBN(引发剂),超声60min,除氧,密封35℃下反应6h;
所得分子印迹聚合物在体积比为2:8的乙酸:甲醇的洗脱液中洗脱35分钟,最终产物用磁铁分离出来,并用蒸馏水洗涤数次,在60℃真空干燥8h,备用。
实施例2
本实施例提供一种电化学传感器的制备方法,包括:称取4g石墨粉,1ml石蜡油在烧杯中混合并搅拌至糊状物,然后取适量糊状物紧压入长度约为8cm内径为4mm的聚丙烯塑料管中,管的末端插长约5cm的铅笔芯作为电路连接点,另一端约1.5mm嵌入一块圆形铷铁硼磁铁(直径4mm,厚为2mm),再填充上述制备的石墨粉2mm包覆,最后在纸上打磨成光滑镜面,即制得磁性碳糊电极(MCPE)。
接着将1.0mg实施例1制得的磁性聚合物(MMIP)超声分散在1ml四氢呋喃中,取25μL悬浮液均匀滴加到MCPE表面,得到MMIP/MCPE传感器(如图2)。此过程利用磁铁的磁性将MMIP更方便、更快速地转移在电极上,使电极表面的聚合物更加牢固,更加稳定地进行接下来的一系列检测。
实施例3
本实施例提供一种AP的检测方法,包括:
以CHI660C电化学工作站(上海辰华有限公司)作为检测平台,以MCPE为工作电极、甘汞电极为参比电极、铂电极为对电极。
按照优化后的条件进行电化学实验,每次实验前,将工作电极浸入5.0mL对乙酰氨基苯酚标准液重结合25min,然后用蒸馏水洗去冲洗表面杂质,将上述电极浸入5.0ml的0.2mmol/L PBS缓冲液中(pH 5.0)进行检测。
DPV实验在0.8V至0V的电位范围内进行,脉冲宽度为170ms,电位增量为20mV,脉冲幅度为50mV,扫描速率为25mV s-1。
检测结果如下:
1、循环伏安表征
如图3所示,将裸电极MPCE(曲线a)与MMIP/MCPE(曲线b)在40mmolL-1的AP溶液中重结合之后,在pH=6.5的PBS缓冲溶液中测其循环伏安图。
可以看出AP在裸MCPE电极发生的一对氧化还原峰比较弱,在MMIP/MCPE电极上产生的氧化还原峰电流更大,而且可逆性更好,说明本实验的分子印迹薄膜的成功制备,也间接表明Fe3O4@SiO2纳米颗粒与AP更好的协调能力。
2、模板洗脱-重结合实验
采用差分脉冲法(DPV)来研究对乙酰氨基苯酚在不同修饰电极上的氧化峰电流的强度,结果如图4。
具有模板分子的AP/Fe3O4@SiO2/MCPE(曲线a)在0.44V处出现了明显的氧化峰电流,用洗脱剂洗脱后,电极上的峰电流基本为0,表明AP已经被有效去除,Fe3O4@SiO2/MCPE(曲线b)。将裸电极MCPE(曲线f),NIP/MCPE(曲线e),去除模板的MMIP/MCPE(曲线c),以及Fe3O4@SiO2-free-MIP/MCPE(曲线d)在80μmol/l的AP溶液中重结合25min后继续在PBS溶液中检测。
相对于其他电极,去除模板的MMIP/MCPE(曲线c)表现出较高的电流,说明分子印迹空穴对目标分子的超强记忆识别能力和结合能力,而且AP在MMIP/MCPE电极上相对于比裸电极MCPE(曲线f)与Fe3O4@SiO2-free-MIP/MCPE(曲线d)的电位值向电位小的方向偏移,避免在较高潜力下干扰物质的影响。
3、电极的有效面积表征
经测定,目标分子洗脱之后的MMIP/MCPE的有效面积的平均值是0.127±0.004cm2,是洗脱之前的AP/Fe3O4@SiO2/MCPE的有效面积(0.081±0.003cm2)的1.57倍,是NIP/MCPE(0.070±0.003cm2)的1.8倍,是裸电极CPE(0.045±0.002cm2)的2.8倍。
说明模板分子AP的有效去除使MMIP/MCPE表面留下很多空穴增加了比表面积,其次Fe3O4@SiO2磁性纳米颗粒也增加了电极的有效面积。
4、阻抗图谱分析
使用EIS方法来分析电极表面的性能,用2.0mmol L-1K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6溶液以及含有0.2mol L-1氯化钾溶液作为探针来研究,频率为1Hz-100000Hz,信号振幅为5mV,电位是0.26V,如图5所示,裸电极MCPE(a),重结合的MMIP/MCPE(b),模板洗脱后的MMIP/MCPE(c),AP/Fe3O4@SiO2/MCPE(d),MNIP/MCPE(e)通过Zview软件进行电化学阻抗数据的拟合,裸电极MCPE(a)的阻抗很小,曲线几乎为直线,说明电极表面有限制扩散的作用,AP/Fe3O4@SiO2/MCPE阻抗为2824Ω,表明聚合物层已经成功构建,当模板AP洗脱之后,Rct下降到497Ω(c),这是因为电极表面形成了印迹空穴,这样有利于探针分子通过,当MMIP/MCPE浸入100μmol L-1AP溶液吸附模板分子后,Rct值增加到1487Ω(b),说明表面的一些探针分子通道被阻塞。MNIP/MCPE(e)的Rct值为3356Ω,因为此电极表面没有印迹空穴,探针分子无法通过。
5、传感器的检测限检测
如图6a、图6b所示,在优化的实验条件下,在一系列浓度范围内6×10-8~2×10- 4molL-1,AP的氧化峰电流与浓度呈线性关系,在6×10-8~5×10-5molL-1内线性回归方程为Ip(μA)=0.484+0.469c(μmol L-1),r=0.9982,在5×10-5~2×10-4内线性回归方程为Ip(μA)=23.193+0.122c(μmol L-1),r=0.9973。如图中曲线的中断可能表示了AP在第一校准范围内亚单分子的形成以及在第二范围内单分子的形成。对于较低范围内的检测限为1.73×10-8mol L-1(S/N=3)。
6、重复性、稳定性和重现性
为了验证磁性传感器的重复性,将相同的MMIP/MCPE分别测量20、60、100μmol L- 1AP溶液6次,对应的RSD值分别为2.89%,2.26%和3.60%。将制备好的传感器置于干净的环境中,每隔一周检测一次电化学信号,信号减弱缓慢,在30天储存之后,电化学的响应信号是最初的94.86%。同时,本文研究了6支相同电极分别在以上三种浓度的响应来评估传感器的重现性,在20、60、100μmol L-1溶液中检测的RSD分别为3.84%、3.15%、3.20%。
7、实际样品中对乙酰氨基苯酚的检测
为了测试与评估本实验制备的传感器,按标准检测法对片剂(50mg),颗粒(25mg),乙酰氨基苯酚泡腾片(30mg),口服液(10ml),人体血清和尿液样品中对乙酰氨基苯酚含量进行测定,如表1所示,在95%置信水平下,片剂,颗粒,泡腾片和口服液得到的结果与制造商公布的含量一致。方法的准确性和实际样品中基质的影响通过回收率实验来研究。在线性范围内,分别向待测样品中加入浓度为10μM,50μM,100μM的AP溶液并且重复测量三次。
方法的准确性和实际样品中基质的影响通过回收率实验来研究。在线性范围内,分别向待测样品中加入浓度为10μM,50μM,100μM的AP溶液并且重复测量三次。
结果见表1。
表1片剂、颗粒、泡腾片、口服液、血清和尿液中检测AP(n=6)
表1结果表明,人血清和尿液样品中干扰物对AP的测定没有影响。所有样品的回收率为95.80到103.76%,相对标准偏差为0.78%到3.05%,说明该方法具有良好的精密度和准确度。
同时,表1结果还表明,人血清和尿液样品中干扰物对AP的测定没有影响。所有样品的回收率为95.80到103.76%,相对标准偏差为0.78%到3.05%,说明该方法具有良好的精密度和准确度。
结果也使用色谱法进行验证。
统计学结果证明,本实验所得的结果在95%置信水平和可接受的误差范围之内;这表明本实验制备的基于MMIP的传感器适用于测定具有不同基质的实际样品中微量水平的对乙酰氨基苯酚。
8、抗干扰能力考察
考察与AP结构相似的物质,如对氨基酚(PAP)、乙酰苯胺(AAA)和其他潜在的干扰物质,来进一步评估其抗干扰能力,结果见表2。
表2
分析物或干扰物 | 浓度 | 样品分析 | I<sub>pc</sub>(μA) | 相对于AP的I<sub>pc</sub>改变值 |
(μmolL<sup>-1</sup>) | (%) | |||
AP | 0.01 | AP | 6.34±0.045 | - |
PAP | 0.02 | PAP+AP | 6.54±0.024 | +3.2 |
AAA | 0.02 | AAA+AP | 6.16±0.035 | -2.9 |
Pb<sup>2+</sup> | 5 | Pb<sup>2+</sup>+AP | 6.67±0.046 | +5.2 |
Cl<sup>-</sup> | 5 | Cl<sup>-</sup>+AP | 6.43±0.052 | +1.4 |
Fe<sup>2+</sup> | 5 | Fe<sup>2+</sup>+AP | 6.39±0.028 | +0.7 |
NO<sub>3</sub><sup>-</sup> | 5 | NO<sub>3</sub><sup>-</sup>+AP | 6.17±0.069 | -2.7 |
SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> | 5 | SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>+AP | 6.24±0.034 | -1.6 |
UA | 0.1 | UA+AP | 6.55±0.025 | +3.3 |
DA | 0.1 | DA+AP | 6.47±0.051 | +2.1 |
VC | 0.1 | VC+AP | 6.28±0.047 | -1.0 |
Lys | 0.15 | Lys+AP | 6.36±0.034 | +0.32 |
Leu | 0.15 | Leu+AP | 6.42±0.054 | +1.26 |
Asp | 0.15 | Asp+AP | 6.15±0.023 | -3.0 |
从表2中可以看出,PAP与AAA的浓度为AP的五倍时,不会对测定结果产生影响(干扰物引起的误差小于5%);200倍的Pb2+、Cl-、Fe2+、NO3-、SO4 2+不会对测定引起干扰;10倍浓度的维生素(VC)、尿素(UA)和多巴胺(DA)以及15倍浓度的赖氨酸(Lys),亮氨酸(Leu)和天冬氨酸(Asp)对检测结果仍然未受到影响,说明本文制备的磁性分子印迹传感器用来检测AP具有高选择性。
9、功能单体的选择
功能单体:3-氨基苯硼酸(3-APBA)、多巴胺(DA)和4-乙烯基吡啶(4-VP)、丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯(MAA);
测试模板分子与每个功能单体(AM、4-AP、MAA、3-APBA、DA)复合物的结合能,如表3所示。
表3
10、溶剂的选择
理论上,在制备聚合物过程中,溶剂化能越小则表明溶剂与聚合物的组分之间的作用力越弱,则模板分子和功能单体之间结合力受到的竞争力就越小,这样更加有利于MIPs制备;
然而,试验表明,在AP:4-VP:MAA为1:1:1的前提下,本领域最常用的、溶剂化能|ΔE*|最小的甲苯(TL)作为溶剂时,其基本不溶解AP;溶剂为TCM时,结果也不是很理想;而THF能够快速溶解AP。
虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (12)
1.一种磁性表面分子印迹聚合物,其特征在于,包括:以对乙酰氨基苯酚AP为模板分子、以甲基丙烯酸MAA和4-乙烯基吡啶4-VP为功能单体,在交联剂和引发剂作用下与纳米磁性颗粒反应而制得的;
所述磁性表面分子印迹聚合物是通过下述方法获得:
将模板分子AP和MAA在溶剂中预聚合;继续加入4-VP进行聚合反应,得到MAA-AP-4-VP组合结构;再加入Fe3O4@SiO2、交联剂和引发剂,超声,除氧,密封反应,即得。
2.根据权利要求1所述的磁性表面分子印迹聚合物,其特征在于,所述交联剂选自正硅酸乙酯。
3.权利要求1或2所述磁性表面分子印迹聚合物的制备方法,其特征在于,包括:将模板分子AP和MAA在溶剂中预聚合;继续加入4-VP进行聚合反应,得到MAA-AP-4-VP组合结构;再加入Fe3O4@SiO2、交联剂和引发剂,超声,除氧,密封反应,即得。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述密封反应的温度为30-40℃。
5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述磁性表面分子印迹聚合物的制备是在溶剂中进行的,所述溶剂选自四氢呋喃THF。
6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,还包括所述磁性表面分子印迹聚合物的后处理;所述后处理包括:将所得磁性表面分子印迹聚合物洗脱、分离,洗涤,真空干燥。
7.权利要求1或2所述磁性表面分子印迹聚合物在分子分析检测中的应用。
8.一种电化学传感器,其特征在于,包括:磁性碳糊电极及覆于其表面的、由权利要求1或2所述磁性表面分子印迹聚合物形成的薄膜。
9.权利要求8所述电化学传感器的制备方法,其特征在于,包括:
(1)磁性碳糊电极的制备:石墨粉、石蜡油混合,搅拌至糊状物,将糊状物压入电极管中,将电极管一端插入铅笔芯作为电路连接点,另一端嵌入钕铁硼磁铁,并填充石墨粉包覆,打磨至镜面;
(2)电化学传感器的制备:将权利要求1或2所述磁性表面分子印迹聚合物超声分散于溶剂中,得到悬浮液;将悬浮液滴加到所述磁性碳糊电极表面。
10.一种利用权利要求8所述电化学传感器检测AP的方法,包括:以电化学传感器为工作电极、甘汞电极为参比电极、铂电极为对电极。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,每次检测前,将所述工作电极浸入5.0mL对乙酰氨基苯酚标准液重结合25min;
和/或,所述检测使用的缓冲液为PBS缓冲液,其pH为3-8;
和/或,所述检测的条件为:电位范围为0.8V至0V,脉冲宽度为170ms,电位增量为20mV,脉冲幅度为50 mV,扫描速率为25 mV s-1。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述检测使用的缓冲液的pH为6.5。
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---|---|---|---|---|
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CN106317335A (zh) * | 2015-07-01 | 2017-01-11 | 南开大学 | 适于生物样品的分子印迹聚合物传感材料及其制备方法 |
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CN109666110A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-04-23 | 湖南农业大学 | 四环素磁性分子印迹纳米粒子的制备方法及应用 |
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"基于双层分子印迹及多壁碳纳米管的塞克硝唑碳糊电极的制备及分析应用";肖锡林等;《南华大学学报(自然科学版)》;20190630;第33卷(第3期);78-93 * |
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