CN113567517A - 一种磁性电化学纳米探针的检测方法 - Google Patents

一种磁性电化学纳米探针的检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113567517A
CN113567517A CN202110774256.8A CN202110774256A CN113567517A CN 113567517 A CN113567517 A CN 113567517A CN 202110774256 A CN202110774256 A CN 202110774256A CN 113567517 A CN113567517 A CN 113567517A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic
electrochemical
nano
detection
probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110774256.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113567517B (zh
Inventor
李天保
邵振超
陈信
郑伟龙
许娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwest A&F University
Original Assignee
Northwest A&F University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest A&F University filed Critical Northwest A&F University
Priority to CN202110774256.8A priority Critical patent/CN113567517B/zh
Publication of CN113567517A publication Critical patent/CN113567517A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113567517B publication Critical patent/CN113567517B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/308—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells at least partially made of carbon
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3275—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
    • G01N27/3277—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction being a redox reaction, e.g. detection by cyclic voltammetry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G01N27/3275—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction
    • G01N27/3278—Sensing specific biomolecules, e.g. nucleic acid strands, based on an electrode surface reaction involving nanosized elements, e.g. nanogaps or nanoparticles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/48—Systems using polarography, i.e. measuring changes in current under a slowly-varying voltage

Abstract

本发明公开了一种磁性电化学纳米探针检测方法，并应用于环境污染物、农药、兽药和疾病标志物的检测方面。其采用的方法为：首先，通过磁性分子印迹制备能特异性富集和分离待测目标的磁性分子印迹纳米材料；其次，通过待测分子与电活性物质之间的相互作用，将电活性物质结合到富集有待测目标的磁性纳米材料表面，制得磁性电化学纳米探针；最后，运用电化学方法测定磁性电化学纳米探针表面电活性物质的含量，从而实现待测目标的间接电化学检测及分析。本发明有机结合磁性分子印迹和电化学检测技术，能简单、准确、低成本、高效实现多种物质的特异性检测，该方法在环境污染物、农产品安全因子、疾病标志物、生化分子等分析领域具有广泛的应用价值。

Description

一种磁性电化学纳米探针的检测方法
技术领域
本发明属于电化学分析与分离技术领域，具体涉及一种磁性电化学纳米探针的检测方法。
背景技术
电化学检测方法具有检测速度快、效率高、成本低、灵敏度好、仪器便携、价格低廉等众多优点，早已成为开发高灵敏现场检测技术的首要选择。截止目前，国内外科学家基于电极表面功能化修饰，已经制备出了数量可观的电化学传感器。然而，受传感器制备过程复杂、稳定性差、抗干扰能力差、难以实现批量化制备等因素的限制，已经报道的绝大多数电化学传感器难以进行大范围推广应用。因此，急需转变思路，开发一种新的电化学检测方法，以期推进电化学检测技术在工农业生产加工、食品安全检测、环境污染分析、医疗检测、生命健康预警等领域的广泛应用。
分子印迹技术素有人工抗体之称，在低成本、高效率实现目标分子的特异性识别和富集方面，具有独特的技术优势。磁性纳米材料具有比表面大、磁性强、易于分离、稳定性好等优点，在降低复杂样品处理难度方面具有很强的实用性。因此，以磁性纳米材料为载体的磁性分子印迹技术，有机结合分子印迹技术和磁性纳米材料的优势，能简单、快速、高效、高特异性、低成本实现复杂样品中超痕量目标分子的富集及分离。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有电化学检测方法难以推广应用的技术问题，为实现复杂样品中痕量或超痕量目标分子的简单、高灵敏现场检测，提供一种探针式的电化学定量分析检测方法。
为达到上述目的，本发明主要提供了如下技术方案：一种磁性电化学纳米探针的检测方法，其特征在于：所述方法步骤为：
(1)磁性分子印迹纳米材料的制备
首先，将目标分子溶解或分散于含有磁性纳米材料及聚合单体的溶液当中，使其吸附于磁性载体纳米材料表面；其次，引发单体聚合，将目标分子同步键合到磁性载体纳米材料表面；最后，洗涤去除目标分子后制成磁性分子印迹纳米材料；
(2)磁性电化学纳米探针的制备
首先，将磁性分子印迹纳米材料分散于含有目标分子的待测液中，进行目标分子的特异性富集；其次，洗涤和分离磁性分子印迹纳米材料，以实现目标分子的磁性分离；最后，将富集有待测目标的磁性分子印迹纳米材料分散于含有电活性物质的溶液当中，通过电活性物质与目标分子之间的相互作用，将电活性物质固定到磁性分子印迹纳米材料表面，制成具有夹心结构的磁性电化学纳米探针；
(3)目标分子的间接电化学检测
利用电化学纳米探针的磁性，将其吸附于磁性电极表面，通过电化学方法检测探针表面电活性物质的含量，进而实现目标分子的间接电化学定量分析。
进一步，步骤(1)中
目标分子为氨基酸、抗生素、生物标志物、农药或环境污染物；
磁性纳米材料为磁性Fe3O4、Mn3O4、CoFe2O4、MnFe2O4纳米粒子、纳米棒状、纳米片中的一种或几种；
磁性载体纳米材料为SiO2、聚苯乙烯等物质所包覆的磁性纳米材料中的一种或几种；
聚合单体为正硅酸乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、间氨基苯硼酸中的一种或几种。
进一步，步骤(2)中洗涤和分离磁性分子印迹纳米材料在外加磁场下进行。
进一步，步骤(2)中电活性物质为金属离子Cu2+、Hg2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+、 Co2+、Ni2+、Ag+或电活性分子二茂铁、酪氨酸、亚甲基蓝中的一种或几种。
进一步，步骤(2)中电活性物质与目标分子的结合方式为静电吸附、金属配位、缩合、取代、加成、缔合等方式中的一种或几种。
进一步，步骤(3)中电化学检测方法为交流阻抗、溶出伏安、线性伏安、循环伏安、方波伏安、差分脉冲伏安或计时电流法中的一种或几种。
进一步，步骤(3)中电化学检测中所用到电极为玻碳、石墨烯、碳纳米管、铋膜圆盘电极或丝网印刷磁性电极中的一种或几种。
与现有技术相比，本发明的优点为：
1)本发明基于磁性分子印迹和电化学检测技术，提出了一种磁性电化学纳米探针检测方法，该方法既能提高电活性物质的检测灵敏度，又能实现非电活性物质的电化学检测，具有优良的普适性；
2)本发明所提出的磁性电化学纳米探针技术，纳米材料通过常规液相法制备而成，极易进行大规模生产制备，检测电极可直接使用商业化电极，无需进行表面特殊处理，具有很强的实用价值；
3)本发明所提出的方法具有材料易于制备、样品前处理简单、检测特异性强、检测灵敏度高等众多技术优势，在工业、农业、食品、生物、医药、环境和化生等领域均具有巨大的实际应用价值。
附图说明
图1为磁性电化学纳米探针检测原理示意图；
图2电镜表征图和磁性分离前后对比图；其中(A)为实施例1中所制备的磁性三聚氰胺分子印迹纳米粒子Fe3O4@SiO2-MIP的电镜图；(B)为实施例 1中所制备的磁性三聚氰胺分子印迹纳米粒子Fe3O4@SiO2-MIP的施加磁场20s 后的分离效果图；
图3为沉积电压优化图；其中(A)为实施例1中磁性电化学纳米探针 Fe3O4@SiO2-Mel-Cu2+信号在不同沉积电压下的溶出伏安叠加图；(B)为实施例1中磁性电化学纳米探针Fe3O4@SiO2-Mel-Cu2+信号沉积电位与溶出伏安峰电流的关系图；
图4为沉积时间优化图；其中(A)为实施例1中磁性电化学纳米探针 Fe3O4@SiO2-Mel-Cu2+信号在不同沉积时间下的溶出伏安叠加图；(B)为实施例1中磁性电化学纳米探针Fe3O4@SiO2-Mel-Cu2+信号沉积时间与溶出伏安峰电流的关系图；
图5为环境污染物三聚氰胺的检测图；其中(A)为实施例1中磁性电化学纳米探针Fe3O4@SiO2-Mel-Cu2+检测三聚氰胺检测时的溶出伏安叠加图；(B) 为实施例1中磁性电化学纳米探针Fe3O4@SiO2-Mel-Cu2+检测三聚氰胺检测时相应的标准曲线；
图6为农药草甘膦的检测图；其中(A)为实施例2中磁性电化学纳米探针Fe3O4@SiO2-Gly-Cu2+检测农药草甘膦时的溶出伏安叠加图；(B)为实施例 2中磁性电化学纳米探针Fe3O4@SiO2-Gly-Cu2+检测农药草甘膦时的相应的标准曲线；
图7为抗生素卡那霉素的检测图；其中(A)为实施例3中磁性电化学纳米探针Fe3O4@SiO2-KM-Cu2+检测抗生素卡那霉素时的溶出伏安叠加图；(B) 为实施例3中磁性电化学纳米探针Fe3O4@SiO2-KM-Cu2+检测抗生素卡那霉素时相应的标准曲线；
图8为疾病标志物尿酸的检测图；其中(A)为实施实例4中磁性电化学纳米探针Fe3O4@SiO2-UA-Cu2+检测尿酸时的溶出伏安叠加图；(B)为实施实例4中磁性电化学纳米探针Fe3O4@SiO2-UA-Cu2+检测尿酸时及相应的标准曲线。
具体实施方法
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案并能予以实施，以下结合具体实施实例对本发明作进一步说明，但所举实例不作为本发明的使用范围限定。
本发明方法构建过程及工作原理如图1所示，先合成磁性Fe3O4纳米粒子，再对其表面进行SiO2包裹制备载体纳米粒子，其次进行待测目标的分子印迹及模板洗涤制备磁性分子印迹纳米粒子，接着进行目标分子的富集及分离，然后将电活性物质与目标物结合制成磁性电化学纳米探针，最后通过电化学方法进行待测目标的分析。
一种磁性电化学纳米探针的检测方法步骤为：
(1)磁性分子印迹纳米材料的制备
首先，将一定量的目标分子，溶解或分散于含有磁性纳米材料及聚合单体的溶液当中，使其吸附于磁性载体纳米材料表面；其次，引发单体聚合，将目标分子同步键合到磁性载体纳米材料表面；最后，洗涤去除目标分子后制成磁性分子印迹纳米材料；
其中：磁性纳米材料为磁性Fe3O4、Mn3O4、CoFe2O4、MnFe2O4纳米粒子、纳米棒状、纳米片中的一种或几种；
其中：磁性载体纳米材料为SiO2、聚苯乙烯等物质所包覆的磁性纳米材料中的一种或几种；
其中：聚合单体为正硅酸乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、间氨基苯硼酸中的一种或几种。
(2)磁性电化学纳米探针的制备
首先，将磁性分子印迹纳米材料分散于含有目标分子的待测液中，进行目标分子的特异性富集；其次，外加磁场下洗涤并分离磁性分子印迹纳米材料，以实现目标分子的磁性分离；最后，将富集有待测目标的磁性分子印迹纳米材料分散于含有电活性物质的溶液当中，通过电活性物质与目标分子之间的相互作用，将电活性物质固定到磁性印迹纳米材料表面，制成具有夹心结构的磁性电化学纳米探针；
其中：电活性物质为金属离子Cu2+、Hg2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+、Co2+、Ni2+、Ag+或电活性分子二茂铁、酪氨酸、亚甲基蓝中的一种或几种。
其中：电活性物质与目标分子的结合方式为静电吸附、金属配位、缩合、取代、加成、缔合等方式中的一种或几种。
(3)目标分子的间接电化学检测
利用电化学纳米探针的磁性，将其吸附于磁性电极表面，通过电化学方法检测探针表面电活性物质的含量，进而实现目标分子的间接电化学定量分析。
其中：电化学检测方法为交流阻抗、溶出伏安、线性伏安、循环伏安、方波伏安、差分脉冲伏安或计时电流法中的一种或几种。
其中：电化学检测中所用到电极为磁性玻碳、石墨烯、碳纳米管、铋膜圆盘电极或丝网印刷磁性电极中的一种或几种。
实施例1
一种用于三聚氰胺含量检测的磁性电化学纳米探针方法为：
S1：三聚氰胺印迹磁性纳米粒子Fe3O4@SiO2-MIP的制备
1.磁性Fe3O4纳米粒子的合成。首先，称量11.5g无水乙酸钠和5.20g FeCl3·6H2O于250mL烧杯中；其次，量取100mL乙二醇，磁力搅拌下充分混合至烧杯底部无明显沉淀；接着，将混合液转移至100mL高压反应釜中，200℃反应12h；最后，降至室温后将反应产物倒入干净烧杯中，用无水乙醇和蒸馏水分别洗涤3次，60℃烘干保存备用。
2.磁性载体Fe3O4@SiO2纳米粒子的制备。称取0.20g Fe3O4纳米粒子至250 mL圆底烧瓶中，加入160mL无水乙醇，搅拌至Fe3O4纳米粒子分散均匀后，加入3.0mL氨水并继续搅拌至均匀，缓慢滴加3.0mL TEOS，反应4h后停止反应，并用无水乙醇洗涤磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子3次。
3.三聚氰胺印迹磁性Fe3O4@SiO2纳米粒子的制备。称取0.20g Fe3O4@SiO2纳米粒子至250mL圆底烧瓶中，加入160mL无水乙醇和40mL蒸馏水，搅拌待Fe3O4@SiO2纳米粒子分散均匀后，加入0.318g三聚氰胺搅拌至全部溶解，加入3.0mL氨水并继续搅拌至均匀，缓慢滴加3.0mL正硅酸乙酯，反应4h 后停止反应，并用无水乙醇洗涤Fe3O4@SiO2-MIP纳米粒子3次。
4.三聚氰胺模板分子的洗涤。将三聚氰胺印迹的Fe3O4@SiO2-MIP纳米粒子加入到无水乙醇+冰醋酸(体积比9:1)的洗脱液中，置于摇床上振荡洗涤8h，更换洗脱液继续重复上述洗涤过程6次。将去除三聚氰胺模板分子后的 Fe3O4@SiO2-MIP纳米粒子用水和乙醇各洗涤3次，60℃烘干保存备用。
如图2A扫描电镜表征结果所示，制得磁性Fe3O4@SiO2-MIP纳米粒子直径介于400至600nm之间，透射电镜表征结果显示该纳米粒子呈球形壳核结构，内核为磁性Fe3O4纳米粒子，外壳为SiO2保护及印迹层。如图2B所示，该磁性纳米粒子能在外加磁场下简单、快速实现分离。
S2：磁性电化学纳米探针的制备
1.三聚氰胺分子的富集及分离。配置不同浓度的三聚氰胺溶液，并称取 10mg磁性分子印迹纳米粒子于2mL离心管中，加入1.0mL的三聚氰胺溶液，室温振荡孵育20min，使三聚氰胺分子富集于磁性分子印迹纳米粒子上的模板空腔内，用乙醇溶液磁性洗涤3次，分散于0.90mL水溶液中，制得富集三聚氰胺后的磁性纳米粒子Fe3O4@SiO2-Mel分散液；
2.磁性电化学纳米探针的制备。准确量取100μL浓度为10mmol/L的 Cu2+离子，加入到富集有三聚氰胺的磁性纳米粒子Fe3O4@SiO2-Mel分散液中，旋涡振荡10min，经乙醇洗涤3次后，旋涡振荡分散于200μL乙醇中备用。通过金属离子与氨基之间的配位，将金属离子络合到富集有三聚氰胺的磁性纳米粒子表面，制得磁性纳米电化学探针Fe3O4@SiO2-Mel-Cu2+；
3.对照组磁性纳米探针的制备。与Fe3O4@SiO2-Mel-Cu2+制备过程相似，将相同量的磁性分子印迹纳米粒子Fe3O4@SiO2-MIP分散于0.90mL水中，再加入100μL浓度为10mmol/L的Cu2+离子，旋涡振荡10min，经乙醇洗涤3次后，得到Fe3O4@SiO2-Cu2+纳米粒子，并旋涡振荡分散于200μL乙醇中备用。
S3：三聚氰胺的间接电化学检测
1.三聚氰胺分子的间接电化学检测条件优化。参照图将3～5所示，将 20μL磁性电化学纳米探针Fe3O4@SiO2-Mel-Cu2+置于磁性玻碳电极表面，设定扫描范围为-0.4～+0.2V，并调节沉积电位和沉积，进行溶出伏安测定。所得溶出伏安曲线在-0.10V附近有较大Cu2+溶出伏安电流。在相同条件下，将相同量的Fe3O4@SiO2-Cu2+置于磁性玻碳电极表面进行溶出伏安检测，所得Cu2+峰电流很小。对比说明，Cu2+峰电流大小与三聚氰胺存在与否有关，即该方法可通过Cu2+的溶出伏安检测实现三聚氰胺的间接电化学检测。
通过调节沉积电压和沉积时间，分别得到了不同沉积电压和沉积时间下的溶出伏安叠加图(图3A和4A)，通过测量峰电流，进而得到了峰电流之间与沉积电压和沉积时间之间的关系图(图3B和4B)。从图中可以看出，该检测方法的最佳沉积电压和时间分别为-1.2V和200s。
2.绘制标准曲线。配置浓度1.5ng/L～90mg/L的三聚氰胺溶液，重复上述S2至S3步骤，读取所得溶出伏安峰电流数据，绘制峰电流与三聚氰胺浓度对数之间的曲线。参照图5所示，溶出伏安峰随三聚氰胺浓度的增加而增加 (图5A)，峰电流与三聚氰胺对数浓度呈现良好的线性关系(图5B)，最低检测限(3N/S)为0.021ng/L。
S4：奶粉样品中三聚氰胺的检测
1.样品预处理。参照GB/T 22388-2008国家标准原料乳与乳制品中三聚氰胺检测方法中所述步骤，先称取0.40g奶粉于试管中，再加入2.0mL水溶解，接着加入2.0mL乙腈和0.20mL甲醇，超声10min后10000rpm离5min，最后取上清液2.0mL于试管中，用体积比为1:1:0.1的乙腈+水+甲醇混合液稀释20倍后保存备用。
2.三聚氰胺检测。用上述奶粉样品配置含0、100和300ng/L的三聚氰胺溶液，将1.0mg磁性分子印迹纳米粒子Fe3O4@SiO2-MIP分散于上述实际样品中，重复S2和S3步骤，进行溶出伏安检测，并读取所得溶出伏安峰电流数据，通过图5B中的标准曲线计算实际样品中三聚氰胺的含量和回收率。如表1所示，回收率为104.5％和103.6％，该方法可用于奶粉样品中三聚氰胺含量的定量检测。
表1实施例1采用本发明的检测方法测定奶粉中三聚氰胺含量的测试结果
Figure RE-GDA0003249469340000091
实施例2
一种用于农药草甘膦含量检测的磁性电化学纳米探针方法为：
S1：草甘膦磁性分子印迹纳米粒子的制备。按照实施例1中的S1步骤制备，先制备磁性Fe3O4纳米粒子，再制备磁性Fe3O4@SiO2载体纳米粒子，最后制备草甘膦磁性分子印迹Fe3O4@SiO2-MIP纳米粒子。
S2：磁性电化学纳米探针的制备。按照实施例1中的S2步骤，制备磁性电化学纳米探针Fe3O4@SiO2-Gly-Cu2+。
S3：草甘膦的间接电化学检测。配置浓度为0.1ng/L～1.0mg/L的草甘膦溶液，按照实施例1中S3步骤，在磁性玻碳电极表面进行溶出伏安检测，绘制峰电流与草甘膦对数浓度之间的关系图(图5)，计算其最低检测下限 (3N/S)为27pg/L。
S4：饮用水中草甘膦的检测。用饮用水配置不同的0.0、0.1和1.0μg/L 浓度的草甘膦溶液，将1.0mg磁性分子印迹纳米粒子Fe3O4@SiO2-MIP分散于这些样品中，重复上述S2和S3步骤，进行溶出伏安检测。读取溶出伏安峰电流数据，通过图5B中的标准曲线计算实际样品中草甘膦的含量及回收率。如表2 所示，回收率为110.6％和102.8％，该方法可用于饮用水中草甘膦的间接电化学检测。
表2实施例2采用本发明的检测方法测定饮用水中草甘膦含量的测试结果
Figure RE-GDA0003249469340000101
实施例3
一种用于抗生素卡那霉素含量检测的磁性电化学纳米探针方法为：
S1：卡那霉素磁性分子印迹纳米粒子的制备。按照实施例1中的S1步骤制备，先制备磁性Fe3O4纳米粒子，再制备磁性Fe3O4@SiO2载体纳米粒子，最后制备卡那霉素磁性分子印迹Fe3O4@SiO2-MIP纳米粒子。
S2：磁性电化学纳米探针的制备。按照实施例1中的S2步骤，制备磁性电化学纳米探针Fe3O4@SiO2-KM-Cu2+。
S3：卡那霉素的间接电化学检测。配置浓度4.85μg/L～48.5mg/L的卡那霉素溶液，按照实施例1中S3步骤，在磁性玻碳电极表面进行溶出伏安检测，绘制峰电流与卡那霉素对数浓度之间的关系图(图6)，计算其最低检测下限(3N/S)为0.24μg/L。
S4：牛奶中卡那霉素含量的检测
1.牛奶样品的预处理。称取1.0g新鲜牛奶于试管中，再加入9.0mL 乙腈溶液，超声10min后10000rpm转速下离心5min，取上清液至另一干净试管中，用0.45μm的针头过滤器过滤上清液至小样瓶中，并用水稀释10倍保存备用。
2.卡那霉素检测。分别向0.80mL牛奶提取液中加入0.20mL浓度为0， 250和500μg/L的卡那霉素溶液，将1.0mg磁性分子印迹纳米粒子 Fe3O4@SiO2-MIP分散于这些样品中，重复上述S2和S3步骤，进行溶出伏安检测。读取溶出伏安峰电流数据，通过图6B中的标准曲线计算实际样品中卡那霉素的含量及回收率。如表3所示，回收率为106.4％和105.2％，说明该方法可用于牛奶中卡那霉素的间接电化学检测。
表3实施例3采用本发明的检测方法测定牛奶中卡那霉素含量的测试结果
Figure RE-GDA0003249469340000111
实施例4
一种用于尿酸含量检测的磁性电化学纳米探针方法为：
S1：尿酸磁性分子印迹纳米粒子的制备。按照实施例1中的S1步骤制备，先制备磁性Fe3O4纳米粒子，再制备磁性Fe3O4@SiO2载体纳米粒子，最后制备尿酸磁性分子印迹Fe3O4@SiO2-MIP纳米粒子。
S2：磁性电化学纳米探针的制备。按照实施例1中的S2步骤，制备磁性电化学纳米探针Fe3O4@SiO2-UA-Cu2+。
S3：尿酸的间接电化学检测。配置浓度100μmol/L～600μmol/L的尿酸溶液，按照实施例1中S3步骤，在磁性玻碳电极表面进行溶出伏安检测，绘制峰电流与尿酸对数浓度之间的关系图(图7)，计算其最低检测下限(3N/S) 为0.75μmol/L。
S4：血清中尿酸含量的检测。将血清样品用PBS稀释50倍后，各取0.80mL 于试管中，分别加入0.20mL浓度为0.0，200和400μmol/L的尿酸溶液，旋涡混合5min后，将磁性印迹纳米粒子Fe3O4@SiO2-MIP分散于这些样品中，重复上述S2和S3步骤，进行溶出伏安检测。读取溶出伏安峰电流数据，通过图7B中的标准曲线计算实际样品中卡那霉素的含量及回收率。如表4所示，回收率为99.8％和107.2％之间，该方法可用于血清中尿酸的间接电化学检测。
表4实施例4采用本发明的检测方法测定血清中尿酸含量的测试结果
Figure RE-GDA0003249469340000121
以上公开的仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种磁性电化学纳米探针的检测方法，其特征在于：所述方法步骤为：
(1)磁性分子印迹纳米材料的制备
首先，将目标分子溶解或分散于含有磁性纳米材料及聚合单体的溶液当中，使其吸附于磁性载体纳米材料表面；其次，引发单体聚合，将目标分子同步键合到磁性载体纳米材料表面；最后，洗涤去除目标分子后制成磁性分子印迹纳米材料；
(2)磁性电化学纳米探针的制备
首先，将磁性分子印迹纳米材料分散于含有目标分子的待测液中，进行目标分子的特异性富集；其次，洗涤和分离磁性分子印迹纳米材料，以实现目标分子的磁性分离；最后，将富集有待测目标的磁性分子印迹纳米材料分散于含有电活性物质的溶液当中，通过电活性物质与目标分子之间的相互作用，将电活性物质固定到磁性分子印迹纳米材料表面，制成具有夹心结构的磁性电化学纳米探针；
(3)目标分子的间接电化学检测
利用电化学纳米探针的磁性，将其吸附于磁性电极表面，通过电化学方法检测探针表面电活性物质的含量，进而实现目标分子的间接电化学定量分析。
2.根据权利要求1所述一种磁性电化学纳米探针的检测方法，其特征在于：步骤(1)中
目标分子为氨基酸、抗生素、生物标志物、农药或环境污染物；
磁性纳米材料为磁性Fe3O4、Mn3O4、CoFe2O4、MnFe2O4纳米粒子、纳米棒状、纳米片中的一种或几种；
磁性载体纳米材料为SiO2、聚苯乙烯等物质所包覆的磁性纳米材料中的一种或几种；
聚合单体为正硅酸乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、间氨基苯硼酸中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述一种磁性电化学纳米探针的检测方法，其特征在于：步骤(2)中洗涤和分离磁性分子印迹纳米材料在外加磁场下进行。
4.根据权利要求3所述一种磁性电化学纳米探针的检测方法，其特征在于：步骤(2)中电活性物质为金属离子Cu2+、Hg2+、Pb2+、Cd2+、Zn2+、Co2+、Ni2+、Ag+或电活性分子二茂铁、酪氨酸、亚甲基蓝中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述一种磁性电化学纳米探针的检测方法，其特征在于：步骤(2)中电活性物质与目标分子的结合方式为静电吸附、金属配位、缩合、取代、加成、缔合等方式中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述一种磁性电化学纳米探针的检测方法，其特征在于：步骤(3)中电化学检测方法为交流阻抗、溶出伏安、线性伏安、循环伏安、方波伏安、差分脉冲伏安或计时电流法中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述一种磁性电化学纳米探针的检测方法，其特征在于：步骤(3)中电化学检测中所用到电极为玻碳、石墨烯、碳纳米管、铋膜圆盘电极或丝网印刷磁性电极中的一种或几种。
CN202110774256.8A 2021-07-08 2021-07-08 一种磁性电化学纳米探针的检测方法 Active CN113567517B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110774256.8A CN113567517B (zh) 2021-07-08 2021-07-08 一种磁性电化学纳米探针的检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110774256.8A CN113567517B (zh) 2021-07-08 2021-07-08 一种磁性电化学纳米探针的检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113567517A true CN113567517A (zh) 2021-10-29
CN113567517B CN113567517B (zh) 2023-09-01

Family

ID=78164197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110774256.8A Active CN113567517B (zh) 2021-07-08 2021-07-08 一种磁性电化学纳米探针的检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113567517B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105259227A (zh) * 2015-11-10 2016-01-20 华东交通大学 一种分子印迹电化学传感器的凝血酶检测方法
CN107224969A (zh) * 2017-06-09 2017-10-03 江苏省原子医学研究所 一种pqq‑da印迹磁性纳米粒子的制备方法及其应用
US20190329221A1 (en) * 2018-07-25 2019-10-31 Jiangnan University Synthesis and application of A Nanomaterial for Removal of Patulin

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105259227A (zh) * 2015-11-10 2016-01-20 华东交通大学 一种分子印迹电化学传感器的凝血酶检测方法
CN107224969A (zh) * 2017-06-09 2017-10-03 江苏省原子医学研究所 一种pqq‑da印迹磁性纳米粒子的制备方法及其应用
US20190329221A1 (en) * 2018-07-25 2019-10-31 Jiangnan University Synthesis and application of A Nanomaterial for Removal of Patulin

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
赵玲钰;高林;庞军;高文惠;: "胺菊酯分子印迹电化学传感器的制备及性能", 食品科学, no. 08 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113567517B (zh) 2023-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Recent advances in graphene-based magnetic composites for magnetic solid-phase extraction
Ren et al. Magnetic covalent triazine-based frameworks as magnetic solid-phase extraction adsorbents for sensitive determination of perfluorinated compounds in environmental water samples
Dargahi et al. Dispersive magnetic solid‐phase extraction of phthalate esters from water samples and human plasma based on a nanosorbent composed of MIL‐101 (Cr) metal–organic framework and magnetite nanoparticles before their determination by GC–MS
Sajid et al. Layered double hydroxides: Emerging sorbent materials for analytical extractions
Aguilar-Arteaga et al. Magnetic solids in analytical chemistry: a review
Li et al. Graphene‐Fe3O4 as a magnetic solid‐phase extraction sorbent coupled to capillary electrophoresis for the determination of sulfonamides in milk
Xiao et al. Preparation of molecularly imprinted polymers on the surface of magnetic carbon nanotubes with a pseudo template for rapid simultaneous extraction of four fluoroquinolones in egg samples
Li et al. Magnetic molecularly imprinted polymer nanoparticles-based solid-phase extraction coupled with gas chromatography–mass spectrometry for selective determination of trace di-(2-ethylhexyl) phthalate in water samples
Shi et al. CdTe quantum dots coated with a molecularly imprinted polymer for fluorometric determination of norfloxacin in seawater
Bagheri et al. Magnetic molecularly imprinted composite for the selective solid‐phase extraction of p‐aminosalicylic acid followed by high‐performance liquid chromatography with ultraviolet detection
Zhang et al. A simple and fast Fe 3 O 4 magnetic nanoparticles-based dispersion solid phase extraction of Sudan dyes from food and water samples coupled with high-performance liquid chromatography
Ensafi et al. NiFe 2 O 4 nanoparticles decorated with MWCNTs as a selective and sensitive electrochemical sensor for the determination of epinephrine using differential pulse voltammetry
Luo et al. A magnetic copper (II)-imprinted polymer for the selective enrichment of trace copper (II) ions in environmental water
Yang et al. Magnetic solid‐phase extraction of brominated flame retardants from environmental waters with graphene‐doped Fe3O4 nanocomposites
Li et al. Magnetic molecularly imprinted polymers for recognition and enrichment of polysaccharides from seaweed
Kook et al. Facile synthesis of boronic acid-functionalized magnetic nanoparticles for efficient dopamine extraction
Fu et al. Magnetic molecularly imprinting polymers, reduced graphene oxide, and zeolitic imidazolate frameworks modified electrochemical sensor for the selective and sensitive detection of catechin
Gao et al. Functionalized melamine sponge based on β-cyclodextrin-graphene oxide as solid-phase extraction material for rapidly pre-enrichment of malachite green in seafood
Zhang et al. Microwave‐assisted preparation of magnetic nanoparticles modified with graphene oxide for the extraction and analysis of phenolic compounds
Cai et al. Preparation of naphthyl functionalized magnetic nanoparticles for extraction of polycyclic aromatic hydrocarbons from river waters
Avan et al. CoFe2O4-MWCNTs modified screen printed carbon electrode coupled with magnetic CoFe2O4-MWCNTs based solid phase microextraction for the detection of bisphenol A
Zhao et al. Magnetic solid-phase extraction based on multi-walled carbon nanotubes combined ferroferric oxide nanoparticles for the determination of five heavy metal ions in water samples by inductively coupled plasma mass spectrometry
Li et al. Magnetic metal-organic framework/graphene oxide-based solid-phase extraction combined with spectrofluorimetry for the determination of enrofloxacin in milk sample
Yang et al. A novel rutin electrochemical sensor using reduced graphene oxide/magnetite/silver nanoparticle-molecularly imprinted polymer composite modified electrode
Firoozichahak et al. Sensitive and selective magnetic dispersive microextraction of diazinon from urine samples by molecularly imprinted polymer based on core–shell metal–organic frameworks

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant