專(zhuān)利名稱(chēng)：一種17β-雌二醇分子印記膜電化學(xué)傳感器的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分析檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種17 β -雌二醇分子印記膜電化學(xué)傳感器的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)的發(fā)展，大量有害化學(xué)物質(zhì)不斷進(jìn)入人類(lèi)生活環(huán)境中，環(huán)境雌激素的殘留對(duì)人類(lèi)健康造成很大的危害。早在90年代初，環(huán)境雌激素對(duì)人類(lèi)生殖、發(fā)育的影響及與激素依賴(lài)性腫瘤和自身免疫性疾病等的關(guān)系引起社會(huì)和醫(yī)學(xué)界的重視。其中內(nèi)源性雌激素(雌二醇)具有強(qiáng)的生理活性，即使在極低濃度下(大多在PPt ppb水平或更低)也會(huì)對(duì)生物產(chǎn)生極大的影響，因此雌二醇的檢測(cè)與控制已經(jīng)成為全球性關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。我國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)在1997年設(shè)立了有關(guān)環(huán)境雌激素方面的基金項(xiàng)目。目前，對(duì)實(shí)際樣品中內(nèi)源性雌激素的檢測(cè)仍存在著許多困難與挑戰(zhàn)。從以下分析可以看出雌二醇在環(huán)境中分析難度較大(1)水質(zhì)、土壤等樣品基體的組成復(fù)雜；( 在環(huán)境中的濃度極低；C3)隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，各種新的檢測(cè)分析儀器在適用性和靈敏度方面都有很大的提高，特別是帶有質(zhì)譜檢測(cè)器的氣相色譜和液相色譜的普及大大推動(dòng)了雌二醇檢測(cè)的進(jìn)步，但仍需要繁雜樣品前處理過(guò)程，難以做到快速分離和檢測(cè)。因此迫切需要建立一種快速、簡(jiǎn)便、價(jià)廉且具有高靈敏度和高選擇性的實(shí)時(shí)檢測(cè)分析方法。傳感器是一種重要的電子器件，因具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈敏度高、價(jià)格低廉、且可實(shí)現(xiàn)在體檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)可滿(mǎn)足臨床診斷、環(huán)境分析、食品分析和產(chǎn)品檢測(cè)的需要，從而越來(lái)越受到人們的關(guān)注，但選擇性差成為其發(fā)展的瓶頸。目前用于測(cè)定雌激素的傳感器多為生物傳感器， 雖具有較高的靈敏度和選擇性，但天然的生物識(shí)別體系易受外界化學(xué)或物理環(huán)境的影響， 使用條件要求較高，穩(wěn)定性差，難以長(zhǎng)期保存，檢測(cè)對(duì)象有限，使其應(yīng)用受到限制。1987年Tabushi首次嘗試用分子印跡聚合物作為敏感材料，并成功用于檢測(cè)維生素。此后，分子印跡聚合物傳感器引起了人們廣泛的興趣。分子印記聚合物(Molecular Imprinted Polymers,MIPs)是一種人工合成受體，因其具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性和對(duì)目標(biāo)分子的高吸附量、高選擇性，已被廣泛應(yīng)用于食品藥品和環(huán)境有害殘留物的分離、富集及測(cè)定。尤其是能耐受高溫、高壓、酸堿、有機(jī)溶劑等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是生物分子的理想替代物，成為傳感器敏感材料的研究熱點(diǎn)。因此，分子印記技術(shù)和傳感器研究相結(jié)合將獲得相得益彰的效果。目前大多分子印記電化學(xué)傳感器的制備是通過(guò)電沉積法或滴涂法使分子印記聚合物附著在電極上，其膜厚難以控制，均勻性較差，從而影響了傳感器的靈敏度。另外，傳統(tǒng)本體聚合法合成的分子印記聚合物普遍存在多數(shù)結(jié)合位點(diǎn)被埋藏、易產(chǎn)生模板分子殘留、 吸附容量低、印記空穴不穩(wěn)定和目標(biāo)分子傳質(zhì)過(guò)程緩慢等問(wèn)題。表面分子印記技術(shù)，是將模板分子以一定作用力結(jié)合到剛性無(wú)機(jī)材料上制備對(duì)特定目標(biāo)分子(模板分子)具有特異預(yù)定選擇性聚合物的過(guò)程。其印記結(jié)合位點(diǎn)均在材料表面，具有更多的結(jié)合位點(diǎn)，表現(xiàn)出高的選擇性和快的吸附動(dòng)力學(xué)等特點(diǎn)。電聚合法通過(guò)化學(xué)鍵作用在電極表面直接成膜，具有速度快、膜厚可控和膜穩(wěn)定好等優(yōu)點(diǎn)。因此，電聚合法是制備分子印記傳感器敏感膜最有潛力的方法。目前已有電聚合法分子印記膜電化學(xué)傳感器的研究，但電聚合法制備雌二醇自組裝分子印記膜電化學(xué)傳感器未見(jiàn)報(bào)道。另外，2009年王富生科研小組的發(fā)明專(zhuān)利(CN101650334A)公開(kāi)了 “用于雙酚A 的分子印跡膜檢測(cè)裝置及其制備、檢測(cè)方法”制備方法。它采用了“相似相容”原理，將電極浸于乙醇和水中浸泡3-6小時(shí)去除模板分子。但該方法洗脫時(shí)間較長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過(guò)表面分子印記技術(shù)、納米技術(shù)與電化學(xué)傳感器的交叉研究，基于納米金屬修飾電極，采用電聚合法制備出穩(wěn)定的雌二醇自組裝分子印記膜電化學(xué)傳感器，并根據(jù)靜電斥力和氫鍵在酸性溶液中易斷裂的機(jī)理快速去除模板分子。本發(fā)明方法制備得到的高靈敏度、高選擇性特性的自組裝分子印記膜電化學(xué)傳感器可實(shí)現(xiàn)水樣中痕微量雌二醇的快捷、靈敏和實(shí)時(shí)檢測(cè)，對(duì)環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)有重要意義。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的一種17β_雌二醇(Ε》分子印記膜電化學(xué)傳感器的制備方法包括以下步驟a)電極預(yù)處理將玻碳電極經(jīng)拋光后，放入Piranha溶液中浸泡后洗凈；本發(fā)明所述的 Piranha 溶液為 30% H2O2 濃 H2SO4 = 3:7，V/V。b)納米鉬粒子修飾電極將洗凈的玻碳電極置于含硫酸和六氯鉬酸的混合溶液中，于-0. 2 0. 6V電位范圍內(nèi)，以50mV .s—1的掃描速率循環(huán)掃描3 ^min ；然后依次用無(wú)水乙醇和去離子水淋洗干凈，氮?dú)獯蹈?，再置于Piranha溶液中浸泡后，去離子水淋洗干凈，氮?dú)獯蹈桑吹眉{米鉬粒子修飾電極；Piranha溶液中浸泡時(shí)間可為3 8min。c)分子自組裝膜修飾電極將修飾電極浸入到含功能單體和17β_雌二醇的四氫呋喃混合溶液中，充氮后密封，室溫避光環(huán)境中放置16 Mh ；其中，17 β -雌二醇和功能單體摩爾比為1 1 1 8 ；d)電聚合反應(yīng)配制含功能單體、17 β-雌二醇和KCl的PBS溶液，氮吹20 30min后，插入“C) ”步驟得到的自組裝膜修飾電極，于-0. 2 0. 6V電位范圍，以50mV…1 的掃描速率循環(huán)伏安掃描7 觀圈，取出，去離子水淋洗，氮?dú)獯蹈?；其中?7 β -雌二醇和功能單體摩爾比范圍為1 1 1 48。e)洗脫模板分子將電聚合后電極浸入H2SO4溶液中，在0. 2 1. OV電位下處理 5 IOmin0步驟“b)，，中所述的混合溶液優(yōu)選為含0. 5mol ·廠1硫酸和5mmol · Γ1六氯鉬酸的混合溶液，所述的循環(huán)掃描時(shí)間優(yōu)選為15 25min，最優(yōu)選20min。步驟“c) ”和“d)，，中所述的功能單體可為巰基類(lèi)化合物，優(yōu)選6-巰基煙酸、4-巰基苯甲酸或2-巰基哌啶，最優(yōu)選6-巰基煙酸。步驟“C)”中所述的混合溶液中功能單體與17 β-雌二醇的摩爾比優(yōu)選為2 1 4 1，最優(yōu)選為2 1，該混合溶液最優(yōu)選采用含6mmol .廠1 6-巰基煙酸和 3mmol · Γ1 17 β -雌二醇的四氫呋喃混合溶液。步驟“d)”中所述的PBS溶液中優(yōu)選含摩爾比為12 1 36 1 (最優(yōu)為M 1) 的功能單體與17 β -雌二醇，最優(yōu)選為含6mmol · Γ1 6-巰基煙酸，0. 25mmol · L—1 17 β -雌二醇和0. Imol · Γ1 KCl的PBS溶液。步驟“e) ”中步驟“e) ”中優(yōu)選將電聚合后電極浸入H2SO4溶液中，在0. 2 1. OV電位下處理5min。所述的溶液的濃度優(yōu)選為0. 5mol -L^10步驟“a)，，中玻碳電極可在Piranha溶液中浸泡2 5min。所述的拋光可為玻碳電極經(jīng)0. 05 μ m的Al2O3懸濁液拋光。PBS 溶液是 0. 05mol/L 的磷酸二氫(KH2PO4)和 0. 05mol/L 的磷酸氫二鉀(K2HPO4) 水溶液配制成一定PH值的緩沖溶液。本發(fā)明中優(yōu)選采用pH6-7的緩沖溶液，最優(yōu)選是pH 值6. 86的緩沖溶液。使用的模板分子為17 β-雌二醇，英文名為17 β-Estradiol，結(jié)構(gòu)式為
權(quán)利要求
1.一種17β-雌二醇分子印記膜電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟a)電極預(yù)處理將玻碳電極拋光后，放入Piranha溶液中浸泡后洗凈；b)納米鉬粒子修飾電極將洗凈的玻碳電極置于含硫酸和六氯鉬酸的混合溶液中， 于-0. 2 0. 6V電位范圍內(nèi)，以50mV · s—1的掃描速率循環(huán)掃描3 ^min ；然后依次用無(wú)水乙醇和去離子水淋洗，氮?dú)獯蹈?，再置于Piranha溶液中浸泡后，去離子水淋洗干凈，氮?dú)獯蹈桑吹眉{米鉬粒子修飾電極；c)分子自組裝膜修飾電極將修飾電極浸入到含功能單體和17β-雌二醇的四氫呋喃混合溶液中，充氮后密封，室溫避光環(huán)境中放置16 Mh ；其中，17 β -雌二醇和功能單體摩爾比為11 18；d)電聚合反應(yīng)配制含功能單體、17β -雌二醇和KCl的PBS溶液，氮吹20 30min后， 插入“C) ”步驟得到的分子自組裝膜修飾電極，于-0. 2 0. 6V電位范圍，以50mV Μ—1的掃描速率循環(huán)伏安掃描7 觀圈，取出，去離子水淋洗，氮?dú)獯蹈桑黄渲校?7 β -雌二醇和功能單體摩爾比范圍為1 1 1 48。e)洗脫模板分子將電聚合后電極浸入H2SO4溶液中，在0.2 1. OV電位下處理5 IOmin0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子印記膜電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于步驟“b)，， 中所述的混合溶液為含0. 5mol · L—1硫酸和5mmol · L—1六氯鉬酸的混合溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子印記膜電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于步驟“b)，， 中所述的循環(huán)掃描時(shí)間為15 25min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子印記膜電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于步驟“C)，， 和“d)，，中所述的功能單體為巰基類(lèi)化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分子印記膜電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于所述的巰基類(lèi)化合物為6-巰基煙酸、4-巰基苯甲酸或2-巰基哌啶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子印記膜電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于步驟“C)，， 中所述的混合溶液中，功能單體與17 β-雌二醇的摩爾比為2 1 4 1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子印記膜電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于步驟“d)，， 中所述的PBS溶液中含摩爾比為12 1 36 1的功能單體與17 β-雌二醇。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子印記膜電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于步驟“e)，， 中所述的KSO4溶液的濃度為0. 5mol · L—1。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子印記膜電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于步驟“e)，， 中將電聚合后電極浸入H2SO4溶液中，在0. 2 1. OV電位下處理5min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子印記膜電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于步驟 “a) ”中玻碳電極在Piranha溶液中浸泡2 5min。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種17β-雌二醇分子印記膜電化學(xué)傳感器的制備方法，該方法依次經(jīng)過(guò)電極預(yù)處理、納米鉑粒子修飾電極、分子自組裝膜修飾電極、電聚合反應(yīng)以及模板分子洗脫步驟制備得到17β-雌二醇分子印記膜電化學(xué)傳感器。本發(fā)明制備的分子印記電化學(xué)傳感器具有選擇性高、響應(yīng)快速、靈敏度高、穩(wěn)定性和耐受性良好，可實(shí)現(xiàn)水樣中痕微量17β-雌二醇的高效、靈敏和實(shí)時(shí)檢測(cè)，對(duì)環(huán)境污染物監(jiān)測(cè)有重要意義。
文檔編號(hào)G01N27/48GK102323323SQ20111019432
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月12日
發(fā)明者吳曉麗, 周學(xué)敏, 周萍, 姜慧君, 文婷婷, 李蕓, 王舒, 王若禹, 袁麗華 申請(qǐng)人:南京醫(yī)科大學(xué)