CN111337556A

CN111337556A - 一种沙丁胺醇分子印迹电极及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN111337556A
Application number: CN202010311334.6A
Authority: CN
Inventors: 申贵隽; 杜宇; 应芳; 季杨杨
Original assignee: Dalian Chengze Test Co ltd
Current assignee: Dalian Chengze Test Co ltd
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2020-04-20
Publication date: 2020-06-26

Abstract

一种沙丁胺醇分子印迹电极及其制备方法和应用。本发明以邻苯二胺为功能单体、沙丁胺醇（SAL）为模板，在以玻碳为工作电极、铂丝电极为辅助电极、饱和Ag/AgCl电极为参比电极的三电极系统中采用电化学聚合的方法，使玻碳电极表面电聚合成SAL分子印迹聚合物膜。该聚合物膜经过洗脱模板分子后，即制备出了沙丁胺醇分子印迹电极。该电极的电流响应与SAL的浓度在4.09×10^‑8~8.16×10^‑7mol·L^‑1范围内线性相关良好（相关系数为‑0.9942）。其应用方法是将印迹电极放入一定浓度的SAL溶液中吸附后，再将三电极系统置于5mmol•L^‑1 K₃[Fe(CN)₆]溶液中，差分脉冲伏安法检测SAL的含量。所制备的印迹电极具有较高的灵敏度和选择性，稳定性和重现性良好、可重复利用。该发明在食品检测领域中具有潜在的应用前景。

Description

一种沙丁胺醇分子印迹电极及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及电化学分析检测技术领域，具体涉及沙丁胺醇分子印迹聚苯二胺修饰玻碳电极的制备和应用。

背景技术

沙丁胺醇(Salbutamol，SAL)，俗名廋肉精、又名舒喘灵，其主要的药剂有气雾型、片剂型、胶囊型等。它在人体内的残留会对健康造成严重的影响。目前主要的检测方法有高效液相色谱法、毛细管电泳法、液相色谱-质谱串联法等方法。然而，这些方法的分析成本高、操作繁琐、测定时间长，还会产生测定过程的二次环境污染。近年来基于修饰电极的电化学方法在生物、药物分析领域有了较快的发展。然而，修饰膜的稳定性和选择性等方面还有待于提高。该发明通过目标物分子印迹膜的制备，改善了修饰电极的选择性与稳定性，弥补了沙丁胺醇电化学检测技术的不足。该印迹电极的制备过程不需要链的引发剂、有效地降低了电极制作成本和对环境产生的污染程度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于检测沙丁胺醇的新方法，该方法选择性高、快速、灵敏。

本发明的目的是提供一种沙丁胺醇分子印迹电极及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

①玻碳电极的预处理：

先将玻碳电极（GCE）GCE在麂皮上依次用1.0、0.3和0.05μm的Al₂O₃粉末抛光，然后依次用二次蒸馏水、HNO₃(1:1)、无水乙醇和二次蒸馏水各超声清洗5min。将清洗干净的电极做为工作电极（铂电极为辅助电极、银/氯化银电极为参考电极）的三电极系统置于5mmol·L^-1的K₃[Fe(CN)₆]溶液中进行循环伏安（CV）扫描，直到使预处理的工作电极能获得峰电流较高并且可逆的CV曲线为止。

②沙丁胺醇分子印迹电极的制备：

将步骤①所得到的GCE置于以pH为5.3的乙酸为溶剂、含有1mmol•L^-1 聚合单体邻苯二胺（OPD）与0.5mmol•L^-1 SAL模板的溶液中，采用CV法(设置电位范围为0～1V，扫速为50mV•s^-1)，循环扫描20圈，即可在GCE表面电聚合而得到内部嵌有SAL分子的聚邻苯二胺（POPD）膜。

③沙丁胺醇分子印迹模板的洗脱：

将步骤②所制得的电极(SAL/POPD/GCE)浸入体积配比为8:2的甲醇/乙酸溶液中，浸泡15min、用以洗脱模板，即制成了SAL分子印迹电极。

本发明的另一目的是提供上述SAL分子印迹电极的应用方法。

所述应用方法优化结果为：SAL分子印迹电极作为工作电极、银/氯化银电极作为参比电极、铂丝电极作为辅助电极。将工作电极在样品溶液中浸泡10min后再将该三个电极系统置于含有5mmol•L^-1 K₃[Fe(CN)₆]溶液中，用D差分脉冲伏安法（DPV）方法间接检测盐沙丁胺醇的含量。

本发明的有益效果为：

①该修饰电极可以用于沙丁胺醇的测定、并且具有较好的选择性。

②所述的沙丁胺醇分子印迹电极应用于样品检测的方法，具有快速、灵敏、准确、稳定等特点。

③在本方明克服了传统印迹膜制备过程中需要交联剂的不足，有效地降低了制备成本和环境污染；本方明也克服了现有检测沙丁胺醇的方法中仪器设备昂贵、操作繁琐、检测费用高，并且产生二次污染环境的缺点。

附图说明

本发明附图4幅，

附图1 为SAL印迹与非印迹工作电极对SAL响应能力的对比。

如图中所示：

将非印迹电极做为工作电极的三电极系统置于5mmol•L^-1 K₃[Fe(CN)₆]溶液中，CV法检测其电化学响应。曲线1为未吸附SAL电极的CV曲线，曲线2为预先吸附SAL后电极的CV曲线。图中显示均没有峰电流产生。

同样，将SAL印迹电极做为工作电极的三电极系统置于5mmol•L^-1 K₃[Fe(CN)₆]溶液中，所记录的CV曲线3为未吸附SAL电极的工作曲线、CV曲线4为预先吸附SAL电极的工作曲线。印迹电极表面有SAL分子形态的“空穴”，当该电极预先吸附SAL后会使得部分“空穴”被SAL填充，表现为峰电流降低。

附图2表现为聚合底液pH值对所制备的SAL印迹电极峰电流的影响。如图所示，可知最佳制备pH值为5.3。

附图3表现为模板洗脱时间对SAL印迹电极性能的影响。

如图中所示：

将聚合后含有SAL模板的电极置入体积配比为8:2的甲醇/乙酸溶液中洗脱模板，随着洗脱时间的延长，洗脱后的该电极响应电流值有增加的趋势。但当洗脱时间超过15min后变化减弱或不再改变，所以最佳洗脱时间应为15min。

附图4为SAL的工作曲线。

如图中所示：

在优化的实验条件下，传感器峰电流与SAL浓度在4.09×10^-8～8.16×10^-7 mol·L^-1范围内有良好的线性关系。其回归方程为I _p(μA)=14.58551–1.86879c(μmol·L^-1)，相关系数为-0.9942。

具体实施方式

实例1

一种SAL分子印迹电极制备方法，所述制备方法包括步骤如下：

①玻碳电极的预处理：

先将玻碳电极（GCE）GCE在麂皮上依次用1.0、0.3和0.05μm的Al₂O₃粉末抛光，然后依次用二次蒸馏水、HNO₃(1:1)、无水乙醇和二次蒸馏水各超声清洗5min。将清洗干净的电极做为工作电极（铂电极为辅助电极、银/氯化银电极为参考电极）的三电极系统置于5mmol·L^-1的K₃[Fe(CN)₆]溶液中进行循环伏安（CV）扫描。重复上述预处理过程，直至获得该探针响应峰电流较高且可逆性能良好的CV曲线为止。取出该修饰电极后用二次蒸馏去离子水冲洗，并保存在二次馏去离子水中备用。

②SAL分子印迹修饰电极的制备：

将步骤①所得到的GCE电极置于以pH值为5.3（见图2）的乙酸为溶剂、含有1mmol•L^-1聚合单体邻苯二胺（OPD）与0.5mmol•L^-1 SAL模板的溶液中，采用CV法(设置电位范围为0～1V，扫速为50mV•s^-1)，循环扫描20圈，即可在GCE表面电聚合而得到内部嵌有SAL分子的聚邻苯二胺（POPD）膜。

③SAL分子印迹模板的洗脱：

将步骤②所得到的SAL/POPD/GCE电极浸入体积配比为8:2的甲醇/乙酸溶液中，浸泡15min（见图3）、用以洗脱模板。模板经洗脱后，用二次蒸馏去离子水冲洗，即制成了SAL分子印迹电极。见图1。

应用例1

所述SAL印迹电极制备条件的确定。

聚合单体与模板分子用量比的选择：

分别以SAL与OPD的用量比为：1:0.1、1:0.3、1:0.5、1:0.7、1:0.9、1:1、1:1.3、1:1.5时，制备SAL印迹电极并考察其性能。结果表明，当二者浓度比例为1:0.5时，该SAL印迹电极的响应电流值最高。

聚合底液种类的选择：

试验了柠檬酸及其钠盐、混合磷酸盐（PBS）、氯化钾、硼酸/硼砂以及乙酸溶液分别作为聚合底液时，所制备出的印迹电极性能的区别。结果表明，在乙酸做为溶剂的聚合底液中，所制备出电极的峰电流较高。

聚合底液pH值的选择：

考察了不同pH值的支持底液对所制备出的SAL印迹电极性能的影响。如图2所示，在pH值为5.3时的聚合底液中所制备出电极的峰电流最高。

模板洗脱液的选择：

分别试验了甲醇、甲醇/乙酸混合液、乙醇、乙酸和乙腈等洗脱液对SAL模板的洗脱效果。结果表明，在体积比为8:2的甲醇/乙酸溶液中进行浸泡式洗脱后的印迹电极对5mmol•L^-1 K₃[Fe(CN)₆]探针的响应电流最高。

模板洗脱时间的选择：

将聚合后含有模板分子的电极置入上述洗脱液中，随着浸泡时间的延长、该电极的响应电流值逐渐增加。但当超过15min后变化趋于不明显，所以，选择15min为最佳洗脱时间。

所述该发明的应用方法，其检测条件的确定。

样品吸附时间的选择：

将制备好的SAL分子印迹电极放入一定浓度的待测或标准溶液中浸泡，使印迹膜充分吸附SAL分子，然后再将该电极放入5 mmol•L^-1 K₃[Fe(CN)₆]溶液中，以DPV方法扫描检测其电化学响应情况。结果表明，浸泡时间越久，传感器的响应信号越低，当超过10min后不再变化，所以选择吸附的时间为10min。

测定方法的选择：

SAL印迹电极为工作电极，铂丝电极为辅助电极，饱和Ag/AgCl电极为参考电极。测定前先将工作电极用样品或标准品溶液浸泡将该三电极系统置于5mmol•L^-1K₃[Fe(CN)₆]溶液中，采用DPV法通过铁氰化钾探针间接检测SAL的含量。

所述DPV方法中电化学条件的选择：

初始电位为-0.5 V、终止电位为1.2 V，电位增量为5 mV•s^-1,振幅为50 mV•s^-1, 脉冲周期为0.2s，脉冲宽度为50ms。

所述该发明的应用方法，其工作曲线的建立：

图4为经不同浓度SAL浸泡10 min后的印迹电极置入5mmol•L^-1 K₃[Fe(CN)₆]溶液中，其峰电流与浸泡液浓度改变关系的工作曲线。在上述测定条件下，该印迹电极的峰电流与SAL浓度在4.09×10^-8~8.16×10^-7 mol·L^-1范围内有良好的线性关系。线性方程为Ip(μA)=14.58551–1.86879 c(µmol·L^-1)，相关系数为- 0.9942，检出限为2.14×10^-8 mol·L^-1。

所述该发明的应用方法，其重现性和稳定性的确定：

采用实施例1的方法平行制备了10支SAL印迹电极，该组电极之间的RSD为4.1 %；同一电极连续测定9次，其峰电流的的RSD为2.8 %，室温下放置10天后，该印迹电极的响应电流降为初始的91 %，放置20天后降到83%，表明该印迹电极具有较好的稳定性。

应用例2

SAL分子印迹电极选择性实验：

采用实施例1、应用例1的实验方法，以盐酸克伦特罗（CLB）、硫酸特布他林（TES）和邻苯二酚等做为干扰物质，对5mg·L^-1 SAL溶液，进行了选择性测试。结果表明，该印迹电极在上述干扰物共存的条件对 SAL的测定结果没有产生更大的影响，这说明该电极对SAL具有较好的选择性。

应用例3

样品测定及回收率实验：

按硫酸沙丁胺醇片-2015年版药典标准进行样品前处理。取本品20片，精密称量、研细后置100mL容量瓶中，加水适量，振摇使硫酸沙丁胺醇溶解，最后加水稀释至刻度、摇匀、滤过后即为待测样品溶液。

按应用例1中所建立的标准曲线及其实验条件对片剂硫酸沙丁胺醇样品进行含量测定和回收率实验。结果表明，所测定样品的平均含量是标识量的91.5%。回收率实验结果见表2。

Claims

1.一种沙丁胺醇（SAL）分子印迹聚邻苯二胺修饰电极的制备及其在SAL测定领域的应用，其特征在于，所述的应用方法：SAL印迹聚邻苯二胺修饰电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂丝电极为辅助电极，其中，工作电极预先侵泡在含有SAL的溶液中，然后再将上述三个电极系统置于含有 K₃［Fe( CN)₆］的溶液中通过D差分脉冲伏安法（DPV）法检测SAL的含量，

所述SAL分子印迹聚邻苯二胺修饰电极的制备方法包括如下步骤：

①SAL分子印迹聚苯二胺修饰膜的制备：

将玻碳电极（GCE）打磨、抛光、清洗后置于以pH值为5.2～5.4的乙酸为溶剂、邻苯二胺(OPD)与SAL浓度比为2：1～2：1.2 （mmol•L^-1 ）的溶液中，采用循环伏安（CV）法(设置电位范围为0～1V，扫速为50mV•s^-1)，循环扫描20～25圈，既可在GCE表面发生电聚合而成含有SAL模板分子在内的聚邻苯二胺(POPD)膜，

②SAL分子印迹聚合物模板的洗脱：

将步骤①所得到的电极(SAL/POPD/GCE)浸入体积比为4:0.9～4:1.2的甲醇与乙酸溶液中中浸泡14～16min，用以洗脱SAL模板。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：将制备好的分子印迹电极放入一定浓度的SAL溶液中浸泡9～12 min，使印迹膜充分吸附SAL分子，再将该电极放入5～5.5 mmol•L^-1K₃[Fe(CN)₆]溶液中测定沙丁胺醇的含量。