專利名稱：基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極及其制備和應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于檢測技術領域，涉及一種簡單、靈敏、快速檢測氟哌酸的基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極；本發明同時涉及一種基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極的制備方法；本發明還涉及利用基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極檢測氟哌酸濃度的方法。
背景技術：
氟哌酸(Norfloxacin)是哇諾酮類抗菌藥物的優秀代表之一，具有抗菌作用強、抗菌譜廣、生物利用度高、組織滲透性好及與其他抗菌素無交叉耐藥性和副作用小等特點，而且口服吸收快，己被廣泛用于臨床。其次，氟哌酸雖然對多種炎癥有著很好的療效，但它也存在著損害腎功能等不良反應，因此控制并檢測其在體內的含量，對達到最佳治療效果及最小毒副作用具有重要意義。傳統檢測氟哌酸的方法有分光光度法，熒光法，高效液相色譜法，質譜法，色譜-質譜聯用法、薄層色譜法、毛細管電泳分離-熒光檢測法等方法，但這些方法都不夠快速簡便，而且儀器系統的操作和維護比較復雜，測試的費用也比較高。因此，發展快速簡便、費用較低，而且靈敏的氟哌酸檢測方法非常重要。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術中存在的問題，提供一種簡單、靈敏、快速檢測氟哌酸的基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極。本發明的另一目的是提供一種基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極的制備方法。本發明還有一個目的，就是提供一種基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極在檢測氟哌酸含量中的應用。(一)基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極的制備
本發明基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極的制備方法，包括以下工藝步驟 (1)將金電極用0.3 μπΓ0.05 μ m的三氧化二鋁懸濁液拋光成鏡面，再經過體積分數為95 %以上的乙醇、水超聲清洗后，得到處理后的金電極；用水沖洗、氮氣吹干。(2)以乙酸為溶劑，將氟哌酸(模板分子)和丙烯酰胺(功能單體)以1:廣3:4的摩爾比，在5(T80°C下回流反應5 10小時；加入氟哌酸摩爾量1(Γ30倍的交聯劑，在氮氣保護下聚合15 20分鐘，得到聚合液。所述交聯劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。(3)將上述聚合液滴在金電極上，在40(T600W汞燈下照射20 40分鐘，然后將金電極用甲醇與醋酸的混合液沖洗1(Γ15分鐘，消除模板，制得氟哌酸分子印跡膜電極。所述聚合液在金電極上形成的膜比表面積是10 100μ 1/cm2。所述甲醇與醋酸的混合液中，甲醇與醋酸的體積比為7:3。(二)基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極的性能測試
下面通過紅外光譜，紫外光譜，掃描電鏡，循環伏安譜圖等對上述制備的基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極的性能進行測試。
圖1為本發明洗去模板分子的分子印跡膜電極(a)，分子印跡膜電極(b)，非分子印跡膜電極(c)的紅外光譜圖。其中非分子印跡膜電極的制備方法除不添加氟哌酸(模板分子)外，其它步驟同氟哌酸分子印跡膜電極制備方法一致。從圖1可以看出，3353. 77 cm-1 的羥基吸收峰，1680 cm—1的羰基吸收峰和3400 cm—1的-NH吸收峰在洗去模板分子后消失， 說明模板分子和功能單體之間通過氫鍵連接，同時模板分子被成功洗去。圖2為本發明制備的分子印跡膜電極中模板分子(氟哌酸)和功能單體(丙烯酰胺) 的不同濃度比例的紫外吸收光譜。由圖2可以看出，當模板分子(氟哌酸)和功能單體(丙烯酰胺)的摩爾比為1:2時，紫外吸收光譜峰最高，實驗效果最好。圖3為本發明制備的氟哌酸分子印跡膜電極和非分子印跡膜電極的掃描電鏡圖 (SEM)0其中a.為氟哌酸分子印跡膜電極，b.為非分子印跡膜電極。通過氟哌酸分子印跡膜電極和非分子印跡膜電極的對比參數，發現氟哌酸分子印跡膜電極表面疏松，便于氟哌酸(模板分子)吸附在電極表面，從而提高其檢測能力。圖4為不同電極(分別是指洗去模板分子的分子印跡膜電極，裸金電極，重新結合模板分子的分子印跡膜電極，非分子印跡膜電極)在5 mM的Kfe(CN)6 (含0. 1 M KCl)電解質溶液中的循環伏安圖。以本發明氟哌酸分子印跡膜電極或非分子印跡膜電極為工作電極，以鉬為對電極，以Ag/AgCl為參比電極的三電極體系進行循環伏安掃描，掃速50mV/s。 其中，a.洗去模板分子的分子印跡膜電極，b.裸金電極，c.重新結合模板分子的分子印跡膜電極，d.非分子印跡膜電極。由圖4可以看出，氟哌酸分子印跡膜電極比非分子印跡膜電極和裸電極具備更強的電化學活性。圖5本氟哌酸分子印跡膜電極(在氟哌酸濃度1. OX 10_6mOl/L的樣品溶液中浸泡纊15分鐘的分子印跡膜電極)插入盛有5 mL含有5 mM鐵氰化鉀探針分子的摩爾濃度為 0. 1 M氯化鉀電解質溶液中，并以氟哌酸分子印跡膜電極為工作電極、以鉬為對電極、以Ag/ AgCl為參比電極的三電極體系進行循環掃描的伏安圖，掃描速度分別從lOmV/iTlOO mV/s, 并作出峰電流-掃速線性曲線(見圖6)。由圖5的結果顯示，在本發明的分子印跡膜電極表面上吸附氟哌酸符合表面控制的可逆電化學反應體系。由圖6可以看出，而且隨著描速度的變化，氟哌酸分子印跡膜電極的峰電流產生線性變化，說明氟哌酸分子印跡電極對檢測低濃度的氟哌酸有很好的電流響應作用，將其用于氟哌酸的檢測具有很高的靈敏度。(三)用氟哌酸分子印跡膜電極測定氟哌酸的濃度
將氟哌酸分子印跡膜電極浸入不同濃度的氟哌酸樣品溶液中壙15分鐘取出，以印跡膜的金電極為工作電極、以鉬為對電極、以Ag/AgCl為參比電極的三電極體系，進行電流時間曲線掃描，得到不同濃度的氟哌酸溶液中的電流時間曲線(見圖7)，通過對第15秒(此處選擇第15秒是因為電流隨時間變化時，在第15秒時，電流平穩，測量精確度高)時的電流值和相對應的氟哌酸溶液濃度值的數據，采用origin軟件作圖，建立電流與氟哌酸濃度的負對數(-IgC)的線性關系(見圖8)
ipa = 1. 44055-0. 323991gC,相關系數 r =0.9949。其中i卯為第15秒時的電流值(μΑ)
C為第15秒時的電流值相對應的氟哌酸濃度(mol/L)
稱取待測氟哌酸樣品粉末，用0. lmol/L的乙酸溶液溶解，配制成0. lmmol/L 0.2 μ mol/L (此濃度范圍選擇在檢測限濃度為Ι.ΟΧΙΟ—9 1.0X10—3 mol·!/1范圍之內，因為本發明制備的氟哌酸印跡膜電極在檢測限濃度之內有電流響應)的樣品溶液；用氟哌酸分子印跡膜電極浸入該氟哌酸樣品溶液中纊15分鐘取出，然后以印跡膜的金電極為工作電極、以鉬為對電極、以Ag/AgCl為參比電極的三電極體系，進行電流時間曲線掃描，標記待測樣品溶液在第15s時的電流值，然后根據電流與氟哌酸濃度的負對數的線性關系式得到相對應的氟哌酸濃度值。大量實驗證明，待測物在樣品分析過程中的損失的程度很少，回收率接近于100%， 表明方法的準確性高。實驗表明，本發明電化學方法檢測氟哌酸濃度的檢測限為1.0X10_9 1.0X ΙΟ"3 mol · L—1O本發明與現有技術相比具有以下優點
1、與傳統的氟哌酸檢測方法相比，檢測效果明顯，靈敏度高，實時性好，精度高。2、利用分子印跡膜電極檢測氟哌酸，對氟哌酸分子有專一識別性，可以降低其他干擾物質的影響，操作簡單易行，成本低。3、利用分子印跡膜電極檢測氟哌酸具有更好的濃度線性關系，更低的檢測限和跟高的精確度。
圖1為本發明洗去模板分子的分子印跡膜電極(a)，分子印跡膜電極(b)，非印跡分子膜電極(c)的紅外光譜圖。圖2為本發明氟哌酸分子印跡膜電極的紫外吸收光譜。圖3為本發明氟哌酸分子印跡膜電極和非印跡分子印跡膜電極的掃描電鏡圖。圖4為本發明不同電極在5 mM的K3Fe(CN)6 (含0. 1 M KCl)溶液中的循環伏安圖，其中，a.洗去模板分子的分子印跡膜電極，b.裸金電極，c.重新結合模板分子的分子印跡膜電極，d.非分子印跡膜電極；掃速50mV/s。圖5為本發明氟哌酸分子印跡膜電極在5 mM的K3Fe (CN)6 (含0. 1 M KCl)溶液中的循環伏安圖，掃速1(T100 mV S-1。圖6為本發明氟哌酸分子印跡膜電極在5 mM的K3Fe (CN)6 (含0. 1 M KCl)溶液中的峰電流與掃描速度的線性曲線，其中氟哌酸濃度為1.0X10_6mOl/L。圖7為本發明氟哌酸分子印跡膜電極在不同濃度的氟哌酸溶液中的電流時間曲線。圖8為本發明氟哌酸分子印跡膜電極檢測氟哌酸濃度與電流的線性曲線。
具體實施例方式下面通過具體實驗例對本發明氟哌酸分子印跡膜電極的制備和應用作詳細的說明。實施例1、氟哌酸分子印跡膜電極的制備
將金電極依次用0. 3 μ m、0. 05 μ m的三氧化二鋁懸濁液拋光成鏡面，再依次經體積分數為95 %的乙醇、二次蒸餾水超聲清洗后，得到處理后的金電極；用二次蒸餾水沖洗、純度為99. 999%的氮氣吹干；將氟哌酸Immol和丙烯酰胺Immol和40毫升乙酸放入100毫升的圓底燒瓶中，在50°C 下回流反應5小時。隨后，將IOmmol三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(交聯劑)加入圓底燒瓶中，通入氮氣持續15分鐘，得到聚合液。將聚合液滴在所述金電極上形成膜比表面積10μ 1/cm2的膜，在400W汞燈下照射 20分鐘，然后將金電極用甲醇與醋酸的混合液(甲醇與醋酸的體積比為7:3)沖洗10分鐘， 消除模板，制得氟哌酸分子印跡膜電極。掃描電鏡顯示(見圖3)，發現氟哌酸分子印跡膜電極表面疏松。實施例2、氟哌酸分子印跡膜電極的制備
將金電極依次用0. 3 μ m、0. 05 μ m的三氧化二鋁懸濁液拋光成鏡面，再依次經體積分數為95 %的乙醇、二次蒸餾水超聲清洗后，得到處理后的金電極；用二次蒸餾水沖洗、純度為99. 999%的氮氣吹干；
將氟哌酸Immol和丙烯酰胺2mmol和40毫升乙酸放入100毫升的圓底燒瓶中，在60°C 下回流反應6小時。隨后，將15mmol三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(交聯劑)加入圓底燒瓶中，通入氮氣持續18分鐘，得到聚合液。將聚合液滴在所述金電極上形成膜比表面積20 μ 1/cm2的膜，在400W汞燈下照射 30分鐘，然后將金電極用甲醇與醋酸的混合液(甲醇與醋酸的體積比為7:3)沖洗10分鐘， 消除模板，制得氟哌酸分子印跡膜電極。掃描電鏡顯示，氟哌酸分子印跡膜電極表面疏松。實施例3、氟哌酸分子印跡膜電極的制備
將金電極依次用0. 3 μ m、0. 05 μ m的三氧化二鋁懸濁液拋光成鏡面，再依次經體積分數為95 %的乙醇、二次蒸餾水超聲清洗后，得到處理后的金電極；用二次蒸餾水沖洗、純度為99. 999%的氮氣吹干；
將氟哌酸Immol和丙烯酰胺4mmol和40毫升乙酸放入100毫升的圓底燒瓶中，在80°C 下回流反應8小時。隨后，將20mmol三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(交聯劑)加入圓底燒瓶中，通入氮氣持續20分鐘，得到聚合液。將聚合液滴在所述金電極上形成膜比表面積50 μ 1/cm2的膜，在600W汞燈下照射 30分鐘，然后將金電極用甲醇與醋酸的混合液(甲醇與醋酸的體積比為7:3)沖洗15分鐘， 消除模板，制得氟哌酸分子印跡膜電極。掃描電鏡顯示，氟哌酸分子印跡膜電極表面疏松。實施例4、氟哌酸分子印跡膜電極的制備
將金電極依次用0. 3 μ m、0. 05 μ m的三氧化二鋁懸濁液拋光成鏡面，再依次經體積分數為95 %的乙醇、二次蒸餾水超聲清洗后，得到處理后的金電極；用二次蒸餾水沖洗、純度為99. 999%的氮氣吹干；
將氟哌酸3mmol和丙烯酰胺4mmol和40毫升乙酸放入100毫升的圓底燒瓶中，在80°C 下回流反應10小時。隨后，將90mmol三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(交聯劑)加入圓底燒瓶中，通入氮氣持續20分鐘，得到聚合液。將聚合液滴在所述金電極上形成膜比表面積100μ 1/cm2的膜，在400W汞燈下照射40分鐘，然后將金電極用甲醇與醋酸的混合液(甲醇與醋酸的體積比為7:3)沖洗15分鐘，消除模板，制得氟哌酸分子印跡膜電極。掃描電鏡顯示，氟哌酸分子印跡膜電極表面疏松。實施例5 9通過本發明的氟哌酸分子印跡膜電極檢測氟哌酸濃度，并驗證檢測氟哌酸濃度的準確性。稱取氟哌酸樣品粉末(樣品的編號分別為1、2、3、4、5，分別對應實施例5、6、7、8、 9)0. 1 g，用0. lmol/L的乙酸溶液溶解，配制成0. 2ymol/L的樣品溶液(氟哌酸標記量)； 標記該樣品在第15s時的電流值，得到在不同濃度的氟哌酸溶液中的電流時間曲線；采用 origin軟件作圖，建立電流與氟哌酸濃度的負對數的線性關系；根據電流與氟哌酸濃度的負對數的線性關系式可計算得到相對應的氟哌酸濃度值(氟哌酸發現量)。立電流與氟哌酸濃度的負對數的線性關系為 ipa = 1. 44055-0. 323991gC,相關系數 r =0.9949。其中i如為第15秒時的電流值(μ A),
C為第15秒時的電流值相對應的氟哌酸濃度(mol/L)。再添加分析純度的0. 2 μ mol/L氟哌酸溶液(氟哌酸添加量)置于上述已配制的 0. 2 μ mol/L的樣品溶液(氟哌酸標記量)中，然后用本氟哌酸分子印跡膜電極浸入該氟哌酸樣品溶液中纊15分鐘取出，然后以印跡膜的金電極為工作電極、以鉬為對電極、以Ag/AgCl 為參比電極的三電極體系，進行電流時間曲線掃描，標記該樣品在第15s時的電流值，根據電流與氟哌酸濃度的負對數的線性關系式得到相對應的氟哌酸濃度值(總發現量)，按下式計算回收率
權利要求
1.一種基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極的制備方法，包括以下工藝步驟(1)將金電極用0.3μπΓ0.05 μ m的三氧化二鋁懸濁液拋光成鏡面，再經過體積分數為95 %以上的乙醇、水超聲清洗后，得到處理后的金電極；用水沖洗、氮氣吹干；(2)以乙酸為溶劑，將氟哌酸和丙烯酰胺以1:廣3:4的摩爾比，在5(T80°C下回流反應 5^10小時；加入氟哌酸摩爾量1(Γ30倍的交聯劑，在氮氣保護下聚合15 20分鐘，得到聚合液；(3 )將上述聚合液滴在金電極上，在40(T600W汞燈下照射2(Γ40分鐘，然后將金電極用甲醇與醋酸的混合液沖洗1(Γ15分鐘，消除模板，制得氟哌酸分子印跡膜電極。
2.如權利要求1所述基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極的制備方法，其特征在于 步驟(2)所述交聯劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。
3.如權利要求1所述基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極的制備方法，其特征在于 步驟(3)所述甲醇與醋酸的混合液中，甲醇與醋酸的體積比為7:3。
4.如權利要求1所述基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極的制備方法，其特征在于 步驟(3)所述聚合液在金電極上形成的膜比表面積是10 100μ 1/cm2。
5.如權利要求1所述方法制備的基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極。
6.如權利要求1所述基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極在檢測氟哌酸濃度中的應用。
7.如權利要求1所述基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極在檢測氟哌酸濃度中的應用，其特征在于將氟哌酸分子印跡膜電極浸入不同濃度的氟哌酸樣品溶液中壙15分鐘取出，以印跡膜的金電極為工作電極、以鉬為對電極、以Ag/AgCl為參比電極的三電極體系， 進行電流時間曲線掃描，得到不同濃度的氟哌酸溶液中的電流時間曲線，通過對第15秒時的電流值和相對應的氟哌酸溶液濃度值的數據，采用origin軟件作圖，建立電流與氟哌酸濃度的負對數(-IgC)的線性關系如下ipa = 1. 44055-0. 323991gC，相關系數 r =0. 9949ip3——第15秒時的電流值(μΑ)C——第15秒時的電流值相對應的氟哌酸濃度(mol/L)稱取待測氟哌酸樣品粉末，用0. lmol/L的乙酸溶液配制成0. lmmol/L^O. 2 μ mol/L的樣品溶液；用氟哌酸分子印跡膜電極浸入該氟哌酸樣品溶液中壙15分鐘取出，然后以印跡膜的金電極為工作電極、以鉬為對電極、以Ag/AgCl為參比電極的三電極體系，進行電流時間曲線掃描，標記待測樣品溶液在第15s時的電流值，然后根據電流與氟哌酸濃度的負對數的線性關系式得到相對應的氟哌酸濃度值。
8.如權利要求7所述基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極在檢測氟哌酸濃度中的應用，其特征在于所述氟哌酸濃度的檢測限為1.0X10_9 1.0X ΙΟ"3 mol · L—1。
全文摘要
本發明提供一種簡單、靈敏、快速檢測氟哌酸的基于光聚合的氟哌酸分子印跡膜電極，屬于檢測技術領域。該分子印跡膜電極的制備是先以乙酸為溶劑，將氟哌酸和丙烯酰胺以1:1~3:4的摩爾比，在50~80℃下回流反應5~10小時；加入交聯劑，在氮氣保護下聚合15~20分鐘得到聚合液；再將上述聚合液滴在經拋光、超聲處理的金電極上，在400~600W汞燈下照射20~40分鐘，然后將金電極用甲醇與醋酸的混合液沖洗10~15分鐘，消除模板而得。利用分子印跡膜電極檢測氟哌酸，對氟哌酸分子有專一識別性，檢測效果明顯，簡單易行，靈敏度高，實時性好，精度高，還可以降低其他干擾物質的影響，操作簡單，成本低。
文檔編號G01N27/333GK102445484SQ201110320659
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月20日 優先權日2011年10月20日
發明者劉曉樂, 盧小泉, 王志華 申請人:西北師范大學