CN201188095Y - 用于环境内分泌干扰物检测的分子印迹膜电极 - Google Patents

用于环境内分泌干扰物检测的分子印迹膜电极 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种用于环境内分泌干扰物检测的分子印迹膜电极，包括电极基片、两个电极基体，所述两个电极基体一个由接线端子通过电极连线和工作电极相连成一体，另一个电极基体由接线端子通过电极连线和对电极相连成一体；所述电极连线表面涂覆一层聚碳酸脂，所述工作电极上涂覆有反应层。所述工作电极涂覆有一层用于纳米增效的碳纳米管。所述工作电极的形状为实心六边形，所述对电极的形状为围绕在工作电极外面的缺少与接线端子相邻的一边的空心六边形。所述工作电极中间部分设有凹陷。本实用新型可实现对环境内分泌干扰物的快速在线检测，检测时间可控制在10min左右，检出限为0.1ng/g；反应层加入了碳纳米管，使检测结果更加准确。

Description

用于环境内分泌干扰物检测的分子印迹膜电极
技术领域
本实用新型涉及通过测试电化学变量分析材料的生物化学电极技术领域，特别是一种用于环境内分泌干扰物检测的分子印迹膜电极。
背景技术
环境内分泌干扰物(Endocrine Disrupting Chemicals，简称EDCs)是迫切需要治理的新一代环境污染物。它是指一类干扰生物体的正常行为及与生殖、发育相关的正常激素的合成、贮存、分泌、体内运输、结合、清除等过程的外来物质。其主要包括工业添加剂类(双酚类如双酚A、烷基酚类)、农药类(2，4-D，DDT等和一些除草剂)、医用类药物(己烯雌酚、植物雌激素)以及重金属类(如铅、镉)等几类物质。微量的环境内分泌干扰物质即可对正常激素作用产生影响，干扰内分泌机能，引起哺乳动物及人类的生殖障碍、发育异常及某些病理性损伤。这类物质不仅存在于工业废水、废气和生活污水中，在农产品中也可能存在。如果农产品中的EDCs物质残留不能得的及时、准确地检测，它们就可能进入机体，并在体内直接或间接影响正常的激素代谢，给人类健康带来严重的危害。
目前已有的对痕量EDCs物质残留的检测或筛检方法主要包括体内试验、体外试验、生物标志物检测及仪器监测方法等。体内试验常采用子宫增重试验和子宫钙结合蛋白CaBP-9k mRNA表达检测和蛋白分析，该方法反应敏感具有专一性，但是其成本高，灵敏度低，不适于大规模的快速筛检。体外试验主要有E-Screen法、受体竞争试验等，但是试验本身的特异性较差，容易出现假阳性结果。而借助于HPLC或LC-MS联用技术等大型精密仪器建立起来的EDCs仪器监测方法，对EDCs的监测虽说具有很高的灵敏度，但是该方法不能一次就鉴定出分析物的结构，往往还需要用GC-MS确认结构，技术成本较高。而且传统方法所需的时间一般都较长，有的甚至长达几个小时，操作复杂，不能用于现场的快速检测。因此，研制可更换的廉价一次性用于环境内分泌干扰物检测的电极就非常必要且具有很高的实用价值。
现在很多领域都在利用丝网印刷技术制作不同用处的电极，中国专利申请号85102225、99812560.1、00130620.0和02157282.8中披露的就是这种丝网印刷电极。但由丝网印刷技术制成的真正用于产业化的一次性环境内分泌干扰物检测生物传感器分子印迹膜电极的相关报道尚未见到。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题，是提供了一种检测方便、成本低廉、携带方便的用于环境内分泌干扰物检测的分子印迹膜电极。
为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下措施来实现的：一种用于环境内分泌干扰物检测的分子印迹膜电极，包括电极基片，所述电极基片上印制或粘贴由导电材料制成的两个电极基体，其特征在于：所述两个电极基体一个由接线端子通过电极连线和工作电极相连成一体，另一个电极基体由接线端子通过电极连线和对电极相连成一体；所述电极连线表面涂覆一层聚碳酸脂，所述工作电极上涂覆有反应层，反应层是由用表面修饰技术固定在工作电极上的能和环境内分泌干扰物发生特异分子识别反应的分子印迹聚合物组成。
本实用新型的所述工作电极涂覆有一层用于纳米增效的碳纳米管。
本实用新型所述工作电极的形状为实心六边形，所述对电极的形状为围绕在工作电极外面的缺少与接线端子相邻的一边的空心六边形。
本实用新型所述工作电极中间部分设有凹陷。
本实用新型还包括有上盖，所述上盖覆盖在整个电极的最上面，所述工作电极、对电极、接线端子和部分电极连线暴露在外边。
本实用新型的有益效果：
1.由于使用丝网印刷电极，其电极拆换简便、小型化、易携带、可以一次性使用。
2.反应层是由用表面修饰技术固定在工作电极上，通过固定化材料的配比调整，使制得的电极对环境温度的要求不明显，室温下使用即可。
3.制备方法简单，性能稳定，电极的重复性好，适用于环境内分泌干扰物检测传感器产业化的实际应用。
4.由于丝网印刷技术的应用，使制作电极的工艺成本降低，适于产业化中价廉的要求，这有利于制成一次性产品，方便客户使用。
5.丝网印刷技术不受承印物大小和形状的限制，其灵活性和实用性的特点使其在制作电极时不受形状、大小等限制，制成不同规格的分子印迹膜电极产品，丰富产品种类。
6.由于丝网印刷可以进行工业化的大规模生产，使得电极在生产上可以批量定制，它不受企业大小的限制，大工业机械化可以进行生产，乡镇企业、个体手工业也可以进行生产。
7.丝网印刷电极规格小，重量轻，易于携带，方便、实用。
8.利用丝网印刷电极为固定载体固定分子印迹聚合物的分子印迹膜电极，可实现对环境内分泌干扰物的快速在线检测，检测时间可控制在10min左右，检出限为0.1ng/g。
9.反应层加入了碳纳米管，利用其纳米增效作用，使制得的工作电极显著提高了反应灵敏性和检测精度，使检测结果更加准确。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
图1为电极基片的正视示意图。
图2为两个电极基体的正视示意图。
图3为反应层的正视示意图。
图4为上盖的正视示意图。
图5为本实用新型分子印迹膜电极的正视示意图。
图6为本实用新型分子印迹膜电极的反应原理图。
图中1.接线端子，2.电极连线，3.凹陷，4.工作电极，5.对电极，6.反应层，7.窗口，8.上盖，9.电极基片。
具体实施方式
实施例1
如图6所示的一种用于环境内分泌干扰物检测的分子印迹膜电极，包括电极基片9，所述电极基片9上印制或粘贴由导电材料制成的两个电极基体，如图2所示用金箔制成所述两个电极基体，其中一个由接线端子1通过电极连线2和工作电极4相连成一体，另一个电极基体由接线端子1通过电极连线2和对电极5相连成一体；所述电极连线2表面涂覆一层聚碳酸脂，所述工作电极4上涂覆有反应层，如图3所示反应层是由用表面修饰技术固定在工作电极4上的能和环境内分泌干扰物发生特异分子识别反应的分子印迹聚合物组成。
本实用新型的所述工作电极涂覆有一层用于纳米增效的碳纳米管。
如图2本实用新型所述工作电极4的形状为实心六边形，所述对电极5的形状为围绕在工作电极4外面的缺少与接线端子相邻的一边的空心六边形，比六边形内切圆形或其他形状电极反应面积比较大。
如图2所述工作电极4中间部分设有凹陷3，增大了电极反应层的厚度，进而增强了反应信号及检测灵敏度。
如图4.5所示还包括有上盖8，所述上盖8覆盖在整个电极的最上面，所述工作电极4、对电极5、接线端子1和部分电极连线暴露在外边。
图1、图2、图3、图4和图5表明有1个工作电极的本实用新型分子印迹膜电极的构成情况。电极基片9的大小为长35mm、宽10mm、厚0.5mm；工作电极4为边长为2.5mm的实体六边形结构，通过电极连线2与一个接线端子1连为一体；对电极5为边长为3.3mm、电极连线2宽1.5mm的缺少与接线端子相邻的一边的空心六边形，通过电极连线2与另一个接线端子1连为一体；反应层6为一与工作电极面积相等的六边形结构；上盖8长30mm、宽10mm、厚0.2mm；上盖8距一宽边5mm上方中部开有直径为4.5mm的六边形窗口7。
制造时将接线端子1、电极连线2、工作电极4和对电极5通过喷涂法印制或用粘接剂粘接在电极基片1的指定位置上。图5表示上盖8粘接在电极基片9、电极连线2、工作电极4和对电极5之上，窗口7露出工作电极4和对电极5，形成一个分子印迹膜电极。
本实用新型用于环境内分泌干扰物检测的分子印迹膜电极的制备方法是：
在由丝网印刷技术制成的有机绝缘材料做成的电极基片即载体上，将导电材料用喷涂法印制形成工作电极和对电极的基体，它们的中间部分表面上涂覆一层聚碳酸酯绝缘体，在工作电极基体下端部分涂覆表面修饰技术形成的反应层，即制成分子印迹膜电极，其反应层的具体制备方法为：
第一步，依次用0.5μm和0.3μmAl2O3粉末将金电极抛光，再用50％的HNO3进行处理，最后分别用丙酮和二次蒸馏水充分冲洗3次。
第二步，取5ul碳纳米管溶液，均匀涂布于工作电极表面，室温下干燥。
第三步，将分子印迹聚合物加入到浓度为5％的溶剂中溶解。取10μL上述混合液滴加到工作电极表面，均匀地涂成膜，在室温下干燥。
第四步，用PH为7.0，0.02M缓冲液洗去多余的分子印迹聚合物，将制成的分子印迹膜电极置于4℃下冰箱中，保存24h后使用。
上述方法中所用缓冲液的百分比浓度均为重量/体积比浓度，所用的分子印迹聚合物根据不同的检测分子来选择，所用的缓冲液的配方是Na2HPO4 1.15克，KCl 0.2克，NaCl 8.0克，KH2PO4 0.2克，定容于1000mL的容量瓶中，pH＝7.4。
如图6所示本实用新型工作原理：
在溶剂中加入环境内分泌干扰物分子、功能单体、交联剂等反应物后引发反应，使其聚合。而后利用物理或化学手段将环境内分泌干扰物分子从制备的聚合物中洗脱出来，聚合物内部便形成了形状和官能团位置与环境内分泌干扰物分子相匹配的空穴，此空穴对环境内分泌干扰物分子具有高度的特定识别性和结合能力，当样品中的待测物质与此聚合物特异性结合以后，结合光电转换技术，将光信号转变成电信号，根据电极表面产生的电流的大小可以测定环境内分泌干扰物的含量。
实施例2用做工作电极和对电极的基体的导电材料是碳，其他同实施例1。
实施例3用做工作电极和对电极的基体的导电材料是金，其他同实施例1。
实施例4用做工作电极和对电极的基体的导电材料是银，其他同实施例1。

Claims (5)

1.一种用于环境内分泌干扰物检测的分子印迹膜电极，包括电极基片(9)，所述电极基片(9)上印制或粘贴由导电材料制成的两个电极基体，其特征在于：所述两个电极基体一个由接线端子(1)通过电极连线(2)和工作电极(4)相连成一体，另一个电极基体由接线端子(1)通过电极连线(2)和对电极(5)相连成一体；所述电极连线(2)表面涂覆一层聚碳酸脂，所述工作电极(4)上涂覆有反应层，所述反应层是由用表面修饰技术固定在工作电极(4)上的能和环境内分泌干扰物发生特异分子识别反应的分子印迹聚合物组成。
2.根据权利要求1所述用于环境内分泌干扰物检测的分子印迹膜电极，其特征在于：所述工作电极(4)涂覆有一层用于纳米增效的碳纳米管。
3.根据权利要求1所述用于环境内分泌干扰物检测的分子印迹膜电极，其特征在于：所述工作电极(4)的形状为实心六边形，所述对电极(5)的形状为围绕在工作电极(4)外面的缺少与接线端子相邻的一边的空心六边形。
4.根据权利要求2所述用于环境内分泌干扰物检测的分子印迹膜电极，其特征在于：所述工作电极(4)中间部分设有凹陷(3)。
5.根据权利要求1.2.3或4任意一项所述用于环境内分泌干扰物检测的分子印迹膜电极，其特征在于：还包括有上盖，所述上盖覆盖在整个电极的最上面，所述工作电极(4)、对电极(5)、接线端子(1)和部分电极连线(2)暴露在外边。
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