一種檢測(cè)ec的智能便攜式石墨烯印刷電極檢測(cè)儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種檢測(cè)EC的智能便攜式石墨烯印刷電極檢測(cè)儀，屬于快速檢測(cè)領(lǐng)域。制備步驟如下：①PET矩形基片上印制平行排列的三電極；②恒電壓還原石墨烯：電壓為?1.57V、時(shí)間為2000s，在PH＝4.2的0.5M分散液中還原；③自組裝膜修飾電極：將石墨烯修飾印刷電極浸入通過(guò)N2的聚合底液中，在0?0.8V電位內(nèi)制備印跡傳感器芯片：④檢測(cè)儀實(shí)際檢測(cè)：用該檢測(cè)儀檢測(cè)不同濃度EC產(chǎn)生電流值內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)曲線，用于實(shí)際樣品檢測(cè)時(shí)通過(guò)內(nèi)置程序得到被檢樣品EC濃度。本發(fā)明首次研發(fā)了智能檢測(cè)EC的檢測(cè)儀，該智能檢測(cè)儀具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、便攜、特異性高等優(yōu)點(diǎn)，適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和監(jiān)控EC。
【專利說(shuō)明】
一種檢測(cè)EC的智能便攜式石墨烯印刷電極檢測(cè)儀
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種基于石墨烯檢測(cè)氨基甲酸乙酯分子的便攜式智能分子印跡絲網(wǎng)印刷電化學(xué)檢測(cè)儀，屬于首次研發(fā)的用于氨基甲酸乙酯的智能檢測(cè)、是一種新型物質(zhì)檢測(cè)裝置用于化學(xué)分析和快速檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
氨基甲酸乙酯(EthylCarbamate，EC)，是一種發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的天然副產(chǎn)物。而且是一種多位點(diǎn)致癌物，可導(dǎo)致肺癌、淋巴癌、肝癌和皮膚癌等疾病，人體攝取EC主要是通過(guò)飲用酒精飲料。調(diào)查顯示，如果酒中EC含量超過(guò)30g/kg，飲用后患癌的機(jī)率大大增加，并且乙醇對(duì)氨基甲酸乙酯的致癌性有促進(jìn)作用
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)氨基甲酸乙酯的檢測(cè)方法主要集中在儀器分析法，比如要有液/液萃取、固相萃取、固相微萃取和固液萃取、色譜、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用等。然而，這些方法操竹復(fù)雜、所用儀器昂貴、前處理復(fù)雜并在檢測(cè)中起著至關(guān)重要的作用、耗時(shí)長(zhǎng)，故急需一種簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)首次提供一種基于石墨烯檢測(cè)氨基甲酸乙酯分子的智能便攜式分子印跡絲網(wǎng)印刷電化學(xué)檢測(cè)儀。該智能檢測(cè)儀操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)過(guò)程易于控制，節(jié)能環(huán)保，提出了一種免標(biāo)記、高效、靈敏、快速、價(jià)低的新型檢測(cè)方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:
所述智能檢測(cè)儀的控制系統(tǒng)包括檢測(cè)模塊、顯示模塊和儲(chǔ)存報(bào)警模塊，所述便攜式檢測(cè)器為簡(jiǎn)易式電化學(xué)工作站。
所述檢測(cè)模塊包括外插型一次性氨基甲酸乙酯分子印跡生物傳感器芯片和便攜式檢測(cè)器，其運(yùn)行方式是將含有待測(cè)樣品的電導(dǎo)液滴加到氨基甲酸乙酯分子印跡生物傳感器芯片表面，然后將一次性氨基甲酯乙酯分子印跡生物傳感器芯片水平插入便攜式電化學(xué)檢測(cè)儀卡槽內(nèi)，檢測(cè)讀數(shù)
所述顯示模塊配備由顯示模塊LED顯示屏，檢測(cè)器檢測(cè)電子從對(duì)電極，經(jīng)過(guò)電導(dǎo)液，再?gòu)墓ぷ麟姌O流回工作站時(shí)形成的電流值，根據(jù)產(chǎn)生的電流大小與標(biāo)準(zhǔn)樣品中目標(biāo)物質(zhì)的濃度關(guān)系，最終將待測(cè)樣品中目標(biāo)物質(zhì)濃度顯示于顯示屏上。
所述智能檢測(cè)儀配備報(bào)警裝置，智能檢測(cè)儀檢測(cè)樣品中氨基甲酸乙酯的值，判斷裝置判斷氨基甲酸乙酯的高低情況，判斷氨基甲酸乙酯值是否高出安全值，若高出安全值，報(bào)警裝置提醒并報(bào)警。
所述智能檢測(cè)儀具有存儲(chǔ)功能，檢測(cè)儀檢測(cè)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在內(nèi)置儲(chǔ)存卡中，還包括連接控制臺(tái)的無(wú)線接收裝置，所述無(wú)線接收裝置通過(guò)無(wú)線通信。
所述智能檢測(cè)儀的無(wú)線傳輸模塊和報(bào)警模塊聯(lián)合判斷釀造酒中氨基甲酸乙酯的量并調(diào)節(jié)釀造過(guò)程中能生成氨基甲酸乙酯相關(guān)物質(zhì)的加入量。 所述智能檢測(cè)儀的分子印跡絲網(wǎng)印刷電極的制備:
(1)一個(gè)矩形的PET基板，在其上印刷平行排列的三個(gè)電極，分別為碳對(duì)電極，銀氯化-銀參比電極，碳工作電極，每個(gè)電極分別由印制出銀導(dǎo)線引出電極端；
(2)所述PET矩形基片長(zhǎng)25mm，寬10mm，厚2mm，工作電極面積Icm0
(3)制備的絲網(wǎng)印刷電極在K3[Fe(CN)6]中測(cè)循環(huán)伏安結(jié)果如圖一(a)所示；
所述檢測(cè)儀電化學(xué)還原氧化石墨烯的制備:
(1)氧化石墨烯分散液的配置:將氧化石墨烯分散到PH-4.2的PBS溶液中，配置成
0.5mol/L的氧化石墨烯分散液，超聲分散均勻后備用:
(2)恒電位還原氧化石墨烯:將所述的絲網(wǎng)印刷電極連接到電化學(xué)工作站通過(guò)恒電位的方法還原氧化石墨烯，控制恒電位為-1.57，時(shí)間為2000s;
(3)還原后的石墨烯修飾電極在K3[Fe(CN)6]測(cè)循環(huán)伏安如圖一(c)所示:
所述檢測(cè)儀氨基甲酸乙酯分子印跡膜的制備:
(1)將上述處理好的電極浸入聚合底液，通純他后，在O0.8V的電位區(qū)間內(nèi)循環(huán)伏安掃描圈，掃描速度為50mv/s;
(2)所述聚合物底液為含有功能單體鄰氨基酚、模板分子氨基甲酸乙酯的溶液；
(3)所述聚合底液中功能單體模塊分子的摩爾質(zhì)量比為1:1;
(4)所述聚合過(guò)程圖如圖二所示，聚合后K3[Fe(CN)6]中測(cè)循環(huán)伏安如圖一(e)所示；
(5)洗脫模板分子:采用上述步驟修飾電極、再經(jīng)0.5mol/L硫酸-甲醇洗脫模塊分子后，得到氨基甲酸乙酯分子印跡生物傳感器；
(6)所述洗脫后電極在K3[Fe(CN)6中測(cè)循環(huán)伏安如圖一(b)所示:
(7)所述步驟聚合圈數(shù)為40圈；
(8)所述步驟洗脫20分鐘；
(9)所述聚合底液中含有的磷酸鹽緩沖液PH-6;
(10)洗脫后的電極在吸附氨基甲酸乙酯后在K3[Fe(CN)6]中測(cè)循環(huán)伏安結(jié)果如圖一(d)所示;
(11)所述芯片鐵氰化鉀溶液進(jìn)行示差脈沖掃描，記錄峰電流的變化和氨基甲酸乙酯濃度的關(guān)系，根據(jù)電流差和氨基甲酸乙酯的濃度關(guān)系得到氨基甲酸乙酯的標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖三所示，曲線方程為:Ι(μΑ)-3.11015 27.12687C(10—6mol/L)
[0031](11)所述芯片鐵氰化鉀溶液進(jìn)行示差脈沖掃描，記錄峰電流的變化和氨基甲酸乙酯濃度的關(guān)系，根據(jù)電流差和氨基甲酸乙酯的濃度關(guān)系得到氨基甲酸乙酯的標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖3所示，曲線方程為:I(μΑ) =3.41015-27.12687C( 10—9mol/L)；
[0032]所述智能檢測(cè)儀配合自動(dòng)取樣裝置，可以實(shí)現(xiàn)白酒發(fā)酵和灌裝中實(shí)時(shí)監(jiān)控氨基甲酸乙酯的指標(biāo)。
[0033]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為:
[0034]便攜式智能檢測(cè)器主要突出快速、小巧、靈敏三大特征，應(yīng)用范圍廣泛，在有已知濃度標(biāo)準(zhǔn)物分子印跡絲網(wǎng)印刷電極片的設(shè)置下，可以使得智能便攜式電化學(xué)檢測(cè)儀得到校正，然后檢測(cè)所需要檢測(cè)的分子印跡模板分子的量。
[0035]絲網(wǎng)印刷工作電極表面電化學(xué)還原氧化石墨烯，用于增強(qiáng)而后電聚合的分子印跡聚合膜的接觸比表面積，同時(shí)增加電子傳遞速率，而增大靈敏度。
[0036]采用分子印跡電化學(xué)傳感器具有檢測(cè)特異性強(qiáng)，同時(shí)兼有被檢樣品可以不經(jīng)復(fù)雜處理、無(wú)需分離、不受樣品顏色、濁度的影響的優(yōu)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。結(jié)合能夠快速靈敏檢測(cè)的電化學(xué)分析方法，加上絲網(wǎng)印刷電極的低成本、高性能，使得能夠快速、智能、便捷的檢測(cè)樣品中的氨基甲酸乙酯。
[0037]本發(fā)明的智能檢測(cè)儀能夠真正的滿足市場(chǎng)需要，可用于質(zhì)檢機(jī)構(gòu)、質(zhì)控人員、科研高校、政府管理部門和個(gè)人家庭使用。
【附圖說(shuō)明】
:
[0038]圖1為不同狀態(tài)下的循環(huán)伏安圖
[0039]圖2為分子印跡膜的聚合圖
[0040]圖3為氨基甲酸乙酯的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種檢測(cè)EC的智能便攜式石墨烯印刷電極檢測(cè)儀，其特征在于:所述智能檢測(cè)儀的控制系統(tǒng)包括檢測(cè)模塊、顯示模塊、儲(chǔ)存報(bào)警模塊、無(wú)線傳輸模塊，所述便攜式檢測(cè)器為簡(jiǎn)易式電化學(xué)工作站。2.根據(jù)權(quán)利I要求所述的智能檢測(cè)儀，其特征在于:所述檢測(cè)模塊包括外插型一次性氨基甲酸乙酯分子印跡生物傳感器芯片和便攜式檢測(cè)器，其運(yùn)行方式是將含有待測(cè)樣品的電導(dǎo)液滴加到氨基甲酸乙酯分子印跡生物傳感器芯片表面，然后將一次性氨基甲酸乙酯分子印跡生物傳感器芯片水平插入便攜式電化學(xué)檢測(cè)儀卡槽內(nèi)檢測(cè)讀數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利I要求所述的智能檢測(cè)儀，其特征在于:所述顯示模塊配備由顯示模塊LED顯示屏，檢測(cè)器檢測(cè)電子從對(duì)電極，經(jīng)過(guò)電導(dǎo)液，再?gòu)墓ぷ麟姌O流回工作站時(shí)形成的電流值，根據(jù)產(chǎn)生的電流大小與標(biāo)準(zhǔn)樣品中目標(biāo)物質(zhì)的濃度關(guān)系，最終將待測(cè)樣品中目標(biāo)物質(zhì)濃度顯示于顯示屏上。4.根據(jù)權(quán)利I要求所述的智能檢測(cè)儀，其特征在于:所述檢測(cè)儀配備報(bào)警裝置，檢測(cè)儀檢測(cè)樣品中氨基甲酸乙酯的值，判斷裝置判斷氨基甲酸乙酯的高低情況，判斷裝置判斷氨基甲酸乙酯的的值是否超出安全值，若高出安全值，報(bào)警裝置提醒并報(bào)警。5.根據(jù)權(quán)利I要求所述的智能檢測(cè)儀，其特征在于:所述檢測(cè)儀具有存儲(chǔ)功能和無(wú)線傳輸功能，檢測(cè)儀檢測(cè)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在內(nèi)置儲(chǔ)存卡中，并且連接控制臺(tái)的無(wú)線接收裝置通過(guò)無(wú)線通信連接。6.根據(jù)權(quán)利I要求所述的智能檢測(cè)儀，其特征在于:所述檢測(cè)儀的無(wú)線傳輸模塊和報(bào)警模塊聯(lián)合判斷釀造酒中氨基甲酸乙酯的量并調(diào)節(jié)釀造過(guò)程中能生成氨基甲酸乙酯相關(guān)物質(zhì)的加入量。7.根據(jù)權(quán)利I要求所述的智能檢測(cè)儀，其特征在于:所述智能檢測(cè)儀配合自動(dòng)取樣裝置，可以實(shí)現(xiàn)白酒發(fā)酵和灌裝中實(shí)時(shí)監(jiān)控氨基甲酸乙酯的指標(biāo)。8.根據(jù)權(quán)利2要求所述的智能檢測(cè)儀氨基甲酸乙酯分子印跡生物傳感器芯片，其特征在于:一個(gè)長(zhǎng)25mm，寬10mm，厚2mm，工作電極面積I cm2的PET矩形基板，在其上印制平行排列的三個(gè)電極，分別為碳對(duì)電極，銀氯化-銀參比電極，碳工作電極，每個(gè)電極分別由印制出銀導(dǎo)線引出電極端。9.根據(jù)權(quán)利2要求所述的智能檢測(cè)儀氨基甲酸乙酯分子印跡生物傳感器芯片，其特征在于:利用電化學(xué)的方法在工作電極上還原氧化石墨烯，其特征在于:制備步驟如下: (1)氧化石墨烯分散液的配置:將氧化石墨烯分散到PH= 4.2的PBS溶液中，配置成0.5mol/L的氧化石墨烯分散液； (2)恒電位還原氧化石墨烯:將權(quán)利2所述的絲網(wǎng)印刷電極連接到電化學(xué)工作站通過(guò)恒電位的方法還原氧化石墨烯，控制恒電位為-1.57V，時(shí)間為2000s。10.根據(jù)權(quán)利2要求所述的智能檢測(cè)儀氨基甲酸乙酯分子印跡生物傳感器芯片，其特征在于:利用電化學(xué)的方法制備氨基甲酸乙酯分子印跡傳感器，制備步驟如下: (1)分子自組裝膜修飾電極 將上述處理好的電極浸入聚合底液，通純他后，在0-0.8V的電位區(qū)間內(nèi)循環(huán)伏安掃描圈40圈，掃描速度為50mv/s; (2)洗脫模板分子 采用上述步驟修飾電極，再經(jīng)0.5mol/L硫酸-甲醇洗脫20分鐘，得到氨基甲酸乙酯分子印跡膜芯片。11.根據(jù)權(quán)利8要求所述的智能檢測(cè)儀氨基甲酸乙酯分子印跡聚合膜芯片，其特征在于:所述聚合物底液含有功能單體鄰氨基酚、模板分子氨基甲酸乙酯，功能單體模板分子的摩爾濃度比為I: I，聚合底液中含有PH=6的磷酸鹽緩沖液。
【文檔編號(hào)】G01N27/30GK106066356SQ201610132785
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年3月7日 公開(kāi)號(hào)201610132785.7, CN 106066356 A, CN 106066356A, CN 201610132785, CN-A-106066356, CN106066356 A, CN106066356A, CN201610132785, CN201610132785.7
【發(fā)明人】張娟琨, 左娟娟, 鞠曉翠, 邱淑娥, 胡文帥
【申請(qǐng)人】天津科技大學(xué)