CN113567516B - 一种磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极及其制备方法、应用 - Google Patents

一种磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极及其制备方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极，包括氧化石墨烯修饰的电极和粘附在所述氧化石墨烯修饰的电极表面的纳米二氧化钛分子印迹层，其中，所述纳米二氧化钛分子印迹层中的模板分子磺胺间甲氧嘧啶被脱除。本发明还公开了上述磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极的制备方法，包括如下步骤：将氧化石墨烯修饰的电极在硼酸水溶液中浸泡后，置于氟钛酸铵、硼酸和磺胺间甲氧嘧啶的混合水溶液中，静置，然后洗脱模板分子磺胺间甲氧嘧啶，得到磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极。本发明还公开了上述磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极的应用。本发明对磺胺间甲氧嘧啶具有良好的选择性，灵敏度高，抗污性能好，再生稳定性好。

Description

一种磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及分子印迹技术领域，尤其涉及一种磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极及其制备方法、应用。
背景技术
磺胺间甲氧嘧啶是磺胺药中抗菌作用最强的药物之一，外观为白色或类白色的结晶性粉末，无臭、几乎无味，遇光色渐变暗。其在在乙醇中微溶，在水中不溶，在稀酸或稀碱中易溶。常用于抑制大多数革兰氏阳性及阴性细菌。其化学式为C11H12N4O3S，结构式如下所示：
Figure BDA0003136041270000011
磺胺间甲氧嘧啶因其价格低廉、抗菌活性广谱而广泛用于畜牧业、兽医临床预防，以及细菌性疾病控制，以提高动物抗病力和改善生产性能。但是，即使在低浓度下，长期广泛使用也可能导致环境积累，增加耐药风险，造成有害的生态影响。因此，开发对食品及环境样品中磺胺类药物残留量进行灵敏、选择性分析的方法备受关注。目前测定磺胺间甲氧嘧啶的方法主要是液相色谱法及液相色谱质谱联用法，但样品前处理复杂、仪器价格昂贵，并对运用仪器的实验技术人员也有较高的操作要求。而电化学传感器具有快速、简便、灵敏度高及小型化等优势。
分子印迹技术(molecular imprinting technology,MIT)是近几年兴起的一种兼备构效预定型、特异识别性和普遍实用性的新型检测技术。通过模板分子与功能单体聚合形成具有特异性识别的多重结合位点，然后洗脱模板分子后，所得分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymer,MIP)具有与模板分子大小和形状相匹配的三维空穴，该空穴对模板分子及其类似物具有特异选择性。但是在分子印迹聚合物使用过程中，常会出现再生稳定性差、再生位点利用少、抗污性能差等不足；且在分子印迹聚合物制备过程中常用到大量有机溶剂，污染环境。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极及其制备方法、应用，本发明对磺胺间甲氧嘧啶具有良好的选择性，灵敏度高，抗污性能好，再生稳定性好。
本发明提出了一种磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极，包括氧化石墨烯修饰的电极和粘附在所述氧化石墨烯修饰的电极表面的纳米二氧化钛分子印迹层，其中，所述纳米二氧化钛分子印迹层中的模板分子磺胺间甲氧嘧啶被脱除。
上述氧化石墨烯修饰电极可以按照本领常规方法制得，如：在抛光纸表面添加少量三氧化二铝粉末并滴加适量蒸馏水，然后对电极进行打磨抛光至镜面，然后用超声波清洗仪对其污垢进行清洗，晾干待用；将晾干的电极浸泡在氧化石墨烯分散液中1h，取出置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得氧化石墨烯修饰电极。
上述电极可以为玻碳电极、金属电极等。
本发明还提出了上述磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极的制备方法，包括如下步骤：将氧化石墨烯修饰的电极在硼酸水溶液中浸泡后，置于氟钛酸铵、硼酸和磺胺间甲氧嘧啶的混合水溶液中，静置，然后洗脱模板分子磺胺间甲氧嘧啶，得到磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极。
优选地，静置的温度为室温。
优选地，静置的时间为6-7h。
优选地，浸泡时间为2-5min。
优选地，混合水溶液中，氟钛酸铵、硼酸、磺胺间甲氧嘧啶的摩尔比为1:3-3.5:0.03-0.04。
优选地，混合水溶液中，氟钛酸铵的浓度为0.03-0.04mol/L。
优选地，用稀盐酸水溶液洗脱模板分子磺胺间甲氧嘧啶。
本发明还公开了上述磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极在传感器中的应用。
优选地，所述磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极在传感器检测磺胺间甲氧嘧啶中的应用。
上述传感器为分子印迹电化学传感器。分子印迹电化学传感器由分子印迹膜(识别元件)和不同类型的信号转换器组成，利用印迹分子进入印迹膜前后电活性探针或印迹分子本身电化学信号的变化进行检测。
上述水可以为去离子水、纯化水等。
有益效果：
本发明的合成示意图如图1所示，本发明在氧化石墨烯修饰的电极表面生成纳米二氧化钛层，纳米二氧化钛表面的羟基与氧化石墨烯表面丰富的羟基、羧基相互作用，从而在氧化石墨烯表面沉积上纳米二氧化钛，磺胺间甲氧嘧啶作为模板分子通过氨基等活性基团与纳米二氧化钛的羟基可以形成氢键或共价键，被固定在纳米二氧化钛分子印迹层中，然后洗脱磺胺间甲氧嘧啶，形成分子印迹电极，本发明对磺胺间甲氧嘧啶具有良好的选择性；另外氧化石墨烯具有吸附性能，和纳米二氧化钛分子印迹层相互配合，可以提高本发明对磺胺间甲氧嘧啶的吸附性能和检测灵敏度，且不易粘附污染物，在使用过程中抗污性能好，再生稳定性好；另外制备过程中未使用有机溶剂，可以减少对环境的污染。
附图说明
图1为磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极的合成示意图。
图2为用实施例1制备的传感器检测磺胺间甲氧嘧啶的标准曲线。
图3为用实施例1制备的传感器对各物质的选择性结果。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极的制备方法，包括如下步骤：
在抛光纸表面添加少量三氧化二铝粉末并滴加适量蒸馏水，然后对玻碳电极进行打磨抛光至镜面，然后用超声波清洗仪对其污垢进行清洗，晾干待用；将晾干的玻碳电极浸泡在氧化石墨烯分散液中1h，取出置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得氧化石墨烯修饰电极；
将氧化石墨烯修饰的电极在硼酸水溶液中浸泡2min后，置于氟钛酸铵(浓度为0.04mol/L)、硼酸和磺胺间甲氧嘧啶的混合水溶液中，于室温静置6.5h，然后取出电极，用去离子水洗涤2次，然置于0.5mol/L的稀盐酸水溶液中浸泡60min洗脱模板分子磺胺间甲氧嘧啶，再用去离子水洗涤2次，晾干得到磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极，其中，混合水溶液中，氟钛酸铵、硼酸、磺胺间甲氧嘧啶的摩尔比为1:3.5:0.04。
实施例2
一种磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极的制备方法，包括如下步骤：
在抛光纸表面添加少量三氧化二铝粉末并滴加适量蒸馏水，然后对玻碳电极进行打磨抛光至镜面，然后用超声波清洗仪对其污垢进行清洗，晾干待用；将晾干的玻碳电极浸泡在氧化石墨烯分散液中1h，取出置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得氧化石墨烯修饰电极；
将氧化石墨烯修饰的电极在硼酸水溶液中浸泡5min后，置于氟钛酸铵(浓度为0.03mol/L)、硼酸和磺胺间甲氧嘧啶的混合水溶液中，于室温静置7h，然后取出电极，用去离子水洗涤2次，然置于0.5mol/L的稀盐酸水溶液中浸泡60min洗脱模板分子磺胺间甲氧嘧啶，再用去离子水洗涤2次，晾干得到磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极，其中，混合水溶液中，氟钛酸铵、硼酸、磺胺间甲氧嘧啶的摩尔比为1:3:0.03。
实施例3
一种磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极的制备方法，包括如下步骤：
在抛光纸表面添加少量三氧化二铝粉末并滴加适量蒸馏水，然后对玻碳电极进行打磨抛光至镜面，然后用超声波清洗仪对其污垢进行清洗，晾干待用；将晾干的玻碳电极浸泡在氧化石墨烯分散液中1h，取出置于红外灯下，挥发干溶剂后，即得氧化石墨烯修饰电极；
将氧化石墨烯修饰的电极在硼酸水溶液中浸泡4min后，置于氟钛酸铵(浓度为0.035mol/L)、硼酸和磺胺间甲氧嘧啶的混合水溶液中，于室温静置6h，然后取出电极，用去离子水洗涤2次，然置于0.5mol/L的稀盐酸水溶液中浸泡60min洗脱模板分子磺胺间甲氧嘧啶，再用去离子水洗涤2次，晾干得到磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极，其中，混合水溶液中，氟钛酸铵、硼酸、磺胺间甲氧嘧啶的摩尔比为1:3.3:0.035。
实验1
将上述实施例1制得的电极，制备传感器，并考察其检测磺胺间甲氧嘧啶的灵敏度，具体步骤如下：
S1、制备传感器：以Ag/AgCl为参比电极，铂丝电极为辅助电极，实施例1的电极为工作电极组成三电极系统，扫描底液为3.0mmol/L的铁氰化钾水溶液，构成传感器，然后连接CHI660B电化学工作站，采用循环伏安法在-0.10～0.6V电位范围内进行检测；
S2、配置溶液：以pH＝8.0，0.1mol/L的磷酸盐缓冲液为空白溶液；用空白溶液配置不同浓度的磺胺间甲氧嘧啶标准溶液；
S3、按照S1的方法检测空白溶液和含有不同浓度的磺胺间甲氧嘧啶标准溶液，空白溶液的响应电流记为I0，含有不同浓度的磺胺间甲氧嘧啶标准溶液的响应电流记为I，响应电流的差值为△I＝|I0-I|，以△I为纵坐标，磺胺间甲氧嘧啶标准溶液的浓度C为横坐标，绘制标准曲线，结果如图2所示；图2为用实施例1制备的传感器检测磺胺间甲氧嘧啶的标准曲线。线性回归方程为y＝0.0128x+2.5375，R2＝0.9977，检出限为5.8nmol/L(S/N＝3)，本发明制得的传感器检测磺胺间甲氧嘧啶的灵敏度高。
实验2
用实验1中的空白溶液配置800nmol的磺胺间甲氧嘧啶标准溶液，分成5份，取实施例1的电极，按照实验1中S1的方法进行检测；每次检测完后进行洗脱处理(用0.5mol/L的稀盐酸水溶液中浸泡60min洗脱，再用去离子水洗涤2次，晾干)，然后进行下一次检测；第5次检测并洗脱处理后，于冰箱保存3天，然后重新检测相同浓度的磺胺间甲氧嘧啶标准溶液，统计6次的检测结果，如表1所示。
表1重复性和稳定性结果
Figure BDA0003136041270000071
由表1可以看出，本发明具有良好的重复性，连续检测5次，然后经冰箱保存3天后，其仍具有较好的稳定性。
实验3
从超市购买猪肉，取5.0g已经打磨匀浆猪肉于50mL离心管中，加入30mL乙腈-水(3:1，V/V)溶液，漩涡提取2min，然后5000r/min离心5min，取上清液，用氮气吹干，所得固体用pH＝8.0，0.1mol/L的磷酸盐缓冲液10mL溶解。取该溶液1mL加入19mL的pH＝8.0，0.1mol/L的磷酸盐缓冲液作为样品溶液。
取磺胺间甲氧嘧啶用样品溶液配置不同浓度的加样溶液，按照实验1中S1的方法进行检测，结果如表2所示。
表2回收率结果
Figure BDA0003136041270000072
Figure BDA0003136041270000081
由表2可以看出，本发明具有良好的准确度。
实验4
取磺胺间甲氧嘧啶、磺胺二甲基嘧啶、抗坏血酸、NaCl，配置相同浓度的溶液，按照实验1的方法进行检测，考察实施例1对磺胺间甲氧嘧啶的选择性，结果如图3所示。图3为用实施例1制备的传感器对各物质的选择性结果。
由图3可以看出本发明对磺胺间甲氧嘧啶具有良好选择性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极，其特征在于，包括氧化石墨烯修饰的电极和粘附在所述氧化石墨烯修饰的电极表面的纳米二氧化钛分子印迹层，其中，所述纳米二氧化钛分子印迹层中的模板分子磺胺间甲氧嘧啶被脱除；
所述磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极的制备方法，包括如下步骤：将氧化石墨烯修饰的电极在硼酸水溶液中浸泡后，置于氟钛酸铵、硼酸和磺胺间甲氧嘧啶的混合水溶液中，静置，然后洗脱模板分子磺胺间甲氧嘧啶，得到磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极。
2.根据权利要求1所述磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极，其特征在于，静置的温度为室温。
3.根据权利要求1所述磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极，其特征在于，静置的时间为6-7h。
4.根据权利要求1所述磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极，其特征在于，浸泡时间为2-5min。
5.根据权利要求1所述磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极，其特征在于，混合水溶液中，氟钛酸铵、硼酸、磺胺间甲氧嘧啶的摩尔比为1:3-3.5:0.03-0.04。
6.根据权利要求1所述磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极，其特征在于，混合水溶液中，氟钛酸铵的浓度为0.03-0.04mol/L。
7.一种如权利要求1-6任一项所述磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极在传感器中的应用。
8.根据权利要求7所述磺胺间甲氧嘧啶分子印迹电极在传感器检测磺胺间甲氧嘧啶中的应用。
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