CN113030208B - 一种电化学制备的吲哚乙酸多孔分子印迹传感器及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电化学制备的吲哚乙酸多孔分子印迹传感器，由以下方法制备所得：(a)将硝酸钠与乙醇均匀混合，调节pH值；(b)加入正硅酸四乙酯、十六烷基溴化铵和吲哚乙酸溶液，即得电解液；(c)将三电极系统置于步骤(b)中所得电解液中，使用印迹膜修饰电极，将印迹膜修饰电极置于含有HCl的乙醇中搅拌洗脱，制备得到吲哚乙酸多孔分子印迹传感器。本发明吲哚乙酸多孔分子印迹传感器用于检测植物体内吲哚乙酸的含量时具有检测结果高灵敏度和高选择性，操作更简单，线性范围宽。

Description

一种电化学制备的吲哚乙酸多孔分子印迹传感器及其应用

技术领域

本发明涉及电化学分析检测技术领域，特别涉及一种电化学制备的吲哚乙酸多孔分子印迹传感器及其应用。

背景技术

吲哚乙酸是植物体内合成的调控植物生长发育的微量有机物质，它能诱导基因的表达，启动一系列生长发育的反应，如细胞伸长、分裂、维管分化、顶端优势及根系的形成等，在植物生长发育过程中起重要的调控作用。吲哚乙酸对植物的生长调节和遗传改良作用机理，都须以精准定量分析为必要前提和基础。在植物体内，含量很低，且植物组织中背景成分复杂，且它在不同时期，不同组织和不同器官的分布水平也不同，因此吲哚乙酸的高敏特异测定成为对其研究需要解决的核心科学问题之一。

发明内容

本发明针对上述技术问题，将分子识别技术分子印迹与纳米多孔材料相结合，发明一种吲哚乙酸多孔分子印迹电化学传感器，旨在建立一种简单、兼具高灵敏度和高选择性的植物样品中吲哚乙酸检测新方法。本发明与目前现有技术相比，具有制备简单、灵敏度高、线性范围宽等优点。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种电化学制备的吲哚乙酸多孔分子印迹传感器，由以下方法制备所得：

(a)将硝酸钠(NaNO₃)与乙醇均匀混合，调节pH值至5.5；

(b)取正硅酸四乙酯(TEOS)、十六烷基溴化铵(CTAB)和吲哚乙酸溶液加入10mL步骤(a)中所得pH调至5.5的溶液中，搅拌48小时，即得电解液；

(c)将三电极系统(工作电极为：玻碳电极；对电极为：铂丝电极；参比电极：饱和甘汞电极)置于10mL步骤(b)中所得电解液中，使用计时库伦法电解制备得到印迹膜修饰电极，具体条件为设置电位：-0.5V；采样间隔：0.1s；采样时间：20s，将计时库伦法电解制备得到印迹膜修饰电极置于10mL含有HCl的乙醇中搅拌洗脱，制备得到吲哚乙酸多孔分子印迹传感器。

优选地，步骤(a)中所述硝酸钠浓度为0.2mol/L；所述硝酸钠与所述乙醇按照体积比1:1混合。

优选地，步骤(a)采用盐酸(HCl)和氢氧化钠(NaOH)调节pH值至5.5。

优选地，步骤(b)中正硅酸四乙酯(TEOS)、十六烷基溴化铵(CTAB)和吲哚乙酸溶液的摩尔比为1.1:0.32:2；所述吲哚乙酸溶液浓度为0.2mol/L。

优选地，步骤(c)中所述含有HCl的乙醇溶液为每1L乙醇溶液中含有0.1mol的HCl；洗脱时间为0.5小时。

上述吲哚乙酸多孔分子印迹传感器在检测植物内吲哚乙酸含量中的应用。

如上所述应用，包含以下操作步骤：

(1)标准曲线的绘制：使用磷酸缓冲溶液配制5.0mmol/L的吲哚乙酸标准溶液，即母液；使用磷酸缓冲溶液(PBS)对配制所得5.0mmol/L的吲哚乙酸标准溶液进行稀释，即对母液稀释，配制得到浓度为：0.08μmol/L、0.10μmol/L、0.20μmol/L、0.40μmol/L、0.80μmol/L、1.00μmol/L、2.00μmol/L、4.00μmol/L、6.00μmol/L、8.00μmol/L、10.00μmol/L的系列吲哚乙酸标准溶液，待测；

将三电极系统，即所述吲哚乙酸多孔分子印迹传感器为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、铂丝电极为对电极的三电极系统，插入含有待测的系列吲哚乙酸标准溶液的电解池中，在搅拌条件下富集180s，在0.5～0.85V范围内进行差分脉冲伏安扫描，记录0.71±0.02V的氧化峰电流值；

将上述不同系列浓度吲哚乙酸的标准溶液与其相对应的氧化峰电流值绘制得到标准曲线，标准曲线方程为y＝0.5815x+0.0870，R²＝0.9971；其中y为电流值(单位：μA)，x吲哚乙酸的浓度(单位：μmol/L)；

(2)样品的测定：准确称取10g打碎匀浆的植物样品，用80mL、pH＝6.0的磷酸缓冲溶液(PBS)超声提取10分钟，过滤，再用磷酸缓冲溶液(PBS)定容至100mL，得样品待测液；按照步骤(1)“标准曲线的绘制”中利用三电极系统测定标准溶液的步骤，将“含有吲哚乙酸标准溶液”替换成上述样品待测液，对上述样品待测液进行测定，根据所测得的电流值代入标准曲线方程，计算出其所对应的吲哚乙酸浓度值。

优选地，步骤(2)、步骤(3)中所述的磷酸缓冲溶液(PBS)pH值皆为6.0。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明吲哚乙酸多孔分子印迹传感器用于检测植物体内吲哚乙酸的含量时具有检测结果高灵敏度和高选择性，操作更简单，线性范围宽；其中，采用本发明吲哚乙酸多孔分子印迹传感器用于检测植物体内吲哚乙酸的含量时对应的峰电流在0.080-10μmol/L范围内呈良好线性关系，检出限5×10^-8mol/L。

附图说明

图1为10.00μmol/L吲哚乙酸标准溶液在裸玻碳电极(曲线a)、非印迹电极(曲线b)和本发明吲哚乙酸多孔分子印迹传感器(曲线c)上的伏安信号响应。

图2为1×10^-5mol/L吲哚乙酸标准溶液(曲线a)、1×10^-5mol/L吲哚乙酸标准溶液+2×10^-4色氨酸(曲线b)和1×10^-5mol/L吲哚乙酸标准溶液+2×10^-4水杨酸(曲线c)分别在裸玻碳电极(A)和本发明吲哚乙酸多孔分子印迹传感器(B)上的伏安曲线。

图3中，A为不同浓度吲哚乙酸标准溶液在本发明吲哚乙酸多孔分子印迹传感器上的伏安信号图，B为吲哚乙酸浓度与峰电流的校准曲线图。

具体实施方式

下面结合附图具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。实施例中采用的原料、试剂若无特殊说明，皆为市售所得。实施例中使用的乙醇为市售所得无水乙醇(分析纯)。

实施例1

一种电化学制备的吲哚乙酸多孔分子印迹传感器，由以下方法制备所得：

(a)将50mL硝酸钠(NaNO₃)(0.2mol/L)与50mL无水乙醇均匀混合，然后用盐酸(HCl)和氢氧化钠(NaOH)调节pH值至5.5；

(b)称取0.2306g正硅酸四乙酯(TEOS)、0.1166g十六烷基溴化铵(CTAB)和100μL浓度为0.2mol/L吲哚乙酸溶液加入10mL步骤(a)中所得pH调至5.5的溶液中，搅拌48小时，即得电解液；

(c)将三电极系统(工作电极为：玻碳电极；对电极为：铂丝电极；参比电极：饱和甘汞电极)置于10mL步骤(b)中所得电解液中，使用计时库伦法电解制备得到印迹膜修饰电极，具体条件为设置电位：-0.5V；采样间隔：0.1s；采样时间：20s，将计时库伦法电解制备得到印迹膜修饰电极置于10mL含有0.1mol/L HCl的无水乙醇中搅拌洗脱0.5小时，制备得到吲哚乙酸多孔分子印迹传感器。

实施例2

实施例1制备所得吲哚乙酸多孔分子印迹传感器在检测植物内吲哚乙酸含量中的应用，具体操作步骤如下：

(1)标准曲线的绘制：使用pH＝6.0的磷酸缓冲溶解配制5.0mmol/L的吲哚乙酸标准溶液；使用pH＝6.0的磷酸缓冲溶液(PBS)对配制所得5.0mmol/L的吲哚乙酸标准溶液进行稀释，即对母液稀释，配制得到浓度为：0.08μmol/L、0.10μmol/L、0.20μmol/L、0.40μmol/L、0.80μmol/L、1.00μmol/L、2.00μmol/L、4.00μmol/L、6.00μmol/L、8.00μmol/L、10.00μmol/L的系列吲哚乙酸标准溶液，待测；

将三电极系统，即吲哚乙酸多孔分子印迹传感器为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、铂丝电极为对电极的三电极系统，插入含有待测的系列吲哚乙酸标准溶液的电解池中，在搅拌条件下富集180s，在0.5～0.85V范围内进行差分脉冲伏安扫描，记录0.71±0.02V的氧化峰电流值；

将上述不同系列浓度吲哚乙酸的标准溶液与其相对应的氧化峰电流值绘制得到标准曲线，标准曲线方程为y＝0.5815x+0.0870，R²＝0.9971；其中y为电流值(单位：μA)，x吲哚乙酸的浓度(单位：μmol/L)；

(2)样品的测定：准确称取0.5g打碎匀浆的植物样品，即黄豆芽植物样品，加入0.5mL甲醇，超声10min后，进行离心分离(12000rmp，5min)，收集上清液，再用pH＝6.0的磷酸缓冲溶液(PBS)定容至100mL，得样品待测液；按照步骤(1)“标准曲线的绘制”中用三电极系统测定吲哚乙酸标准溶液的步骤，将“含有吲哚乙酸标准溶液”替换成样品待测液，对上述样品待测液进行测定，根据所测得的电流值(y)代入标准曲线方程y＝0.5815x+0.0870，计算出其所对应的吲哚乙酸浓度值。

实施例3

将步骤(2)中黄豆芽植物样品替换成绿豆芽植物样品，其余操作与实施例2相同。进行加标回收实验，结果如表1所示。

表1.黄豆芽和绿豆芽样品测定回收率结果

从表1中可以看出，采用本发明制备所得吲哚乙酸多孔分子印迹传感器在检测黄豆芽和绿豆芽内吲哚乙酸含量时，加标回收率结果为78.0-96.9％，表明本发明提出的传感器具有很好的实用价值。

从图1中可以看出，吲哚乙酸在实施例1制备所得吲哚乙酸多孔分子印迹传感器上的信号响应明显优于在裸电极和非印迹电极上的，这表明多孔分子印迹电极对吲哚乙酸具有良好的富集能力，可显著提升检测方法的灵敏度。

从图2中可以看出，在裸电极上水杨酸和色氨酸对吲哚乙酸的测定会产生明显的干扰；而在实施例1制备所得吲哚乙酸多孔分子印迹传感器上未发现明显干扰的存在，表明本发明制备所得电极具有良好的选择性。

从图3可以看出，吲哚乙酸浓度与其对应的峰电流在0.080-10μmol/L范围内呈良好线性关系，检出限5×10^-8mol/L，与目前现有的文献报道相类似方法相比，具有灵敏度高、线性范围宽等优点。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (4)

1.一种吲哚乙酸多孔分子印迹传感器在检测植物内吲哚乙酸含量中的应用，其特征在于，包含以下操作步骤：

(1)标准曲线的绘制：使用磷酸缓冲溶液配制5.0mmol/L的吲哚乙酸标准溶液；使用磷酸缓冲溶液(PBS)对配制所得5.0mmol/L的吲哚乙酸标准溶液进行稀释，配制得到浓度为：0.08μmol/L、0.10μmol/L、0.20μmol/L、0.40μmol/L、0.80μmol/L、1.00μmol/L、2.00μmol/L、4.00μmol/L、6.00μmol/L、8.00μmol/L、10.00μmol/L的系列吲哚乙酸标准溶液，待测；

将三电极系统，即所述吲哚乙酸多孔分子印迹传感器为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、铂丝电极为对电极的三电极系统，插入待测的系列吲哚乙酸标准溶液中，在搅拌条件下富集180s，在0.5～0.85V范围内进行差分脉冲伏安扫描，记录0.71±0.02V的氧化峰电流值；

将不同浓度的系列吲哚乙酸的标准溶液与其相对应的氧化峰电流值绘制得到标准曲线，标准曲线方程为y＝0.5815x+0.0870，R²＝0.9971；其中y为电流值，x吲哚乙酸的浓度；

(2)样品的测定：准确称取10g打碎匀浆的植物样品，用80mL、pH＝6.0的磷酸缓冲溶液(PBS)超声提取10分钟，过滤，再用磷酸缓冲溶液(PBS)定容至100mL，得样品待测液；按照步骤(1)“标准曲线的绘制”中利用三电极系统测定标准溶液的步骤，对上述样品待测液进行测定，根据所测得的电流值代入标准曲线方程，计算出其所对应的吲哚乙酸浓度值；

其中，所述吲哚乙酸多孔分子印迹传感器由以下方法制备所得：

(a)将硝酸钠(NaNO₃)与乙醇均匀混合，调节pH值至5.5；

(b)取正硅酸四乙酯(TEOS)、十六烷基溴化铵(CTAB)和吲哚乙酸溶液加入10mL步骤(a)中所得pH调至5.5的溶液中，搅拌，即得电解液；

(c)将三电极系统置于步骤(b)中所得电解液中，使用印迹膜修饰电极，具体条件为设置电位：-0.5V；采样间隔：0.1s；采样时间：20s，将印迹膜修饰电极置于含有HCl的乙醇中搅拌洗脱，制备得到吲哚乙酸多孔分子印迹传感器；其中，步骤(a)中所述硝酸钠浓度为0.2mol/L；所述硝酸钠与所述乙醇按照体积比1:1混合；

其中，步骤(b)中正硅酸四乙酯(TEOS)、十六烷基溴化铵(CTAB)和吲哚乙酸溶液的摩尔比为1.1:0.32:2；所述吲哚乙酸溶液浓度为0.2mol/L。

2.根据权利要求1所述应用，其特征在于：步骤(2)中所述的磷酸缓冲溶液(PBS)pH值皆为6.0。

3.根据权利要求1所述应用，其特征在于：步骤(a)采用盐酸(HCl)和氢氧化钠(NaOH)调节pH值至5.5。

4.根据权利要求1所述应用，其特征在于：步骤(c)中所述含有HCl的乙醇溶液为每1L乙醇溶液中含有0.1mol的HCl；洗脱时间为0.5小时。

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