基于印跡識別的孔雀石綠伏安傳感器及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于食品安全與環境保護監控領域，特別設及一種基于印跡識別的孔雀石 綠伏安傳感器及其制備方法與應用。
【背景技術】
[0002] 孔雀石綠(malachite green,MG)屬Ξ苯甲燒類染料，為高效抗原蟲和真菌感染 藥，曾廣泛應用于水產養殖業W防治魚類水霉病、爛觸病和寄生蟲病等。MG極易被魚類等水 生動物吸收，經代謝后主要生成親脂性的隱性孔雀石綠Qeucomalachite green,LMG)，MG 和LMG的化學結構及它們之間的轉化關系如下：
[0003]
[0004] MG和LMG的化學結構式W及它們之間的相互轉化關系
[0005] 經研究表明，MG和LMG均具有潛在的致癌、致崎和致突變作用，故20世紀90年代W 來，許多國家和地區（包括美國、日本、歐盟等)都將其列為水產養殖的禁用藥物;我國在農 業行業標準《NY5071-2002無公害食品魚藥使用準則》中也將MG列為禁用藥物。但由于MG價 格低廉、效用強、易于獲得，濫用現象時有發生，導致水產品、環境水W及相關產品MG的含量 往往嚴重超標，對環境和食品安全構成威脅。因此，各國政府對檢測MG殘留量非常重視，研 究靈敏準確、簡便快捷的檢測MG含量的新方法，具有重要的現實意義。目前檢測MG的方法主 要有酶聯免疫檢測法、分光光度法、色譜法及色質聯用法等。運些方法或選擇性差、或靈敏 度低、或需要使用昂貴的儀器設備，難W推廣應用。
[0006] 在眾多的痕量檢測新技術研究中，電化學傳感器，尤其是伏安型電化學傳感器，由 于具有制備簡單、響應快速、靈敏度和選擇性高和適合現場監測等特性，是目前MG含量測定 中需要優先發展的檢測技術。近年來，基于分子印跡聚合物（molecularly imprinted polymer,ΜΙΡ)修飾電極的研究引起了研究人員的極大關注。MIP是一種模擬天然受體與革己 標分子之間"鎖與鑰匙"相互作用模式的具有仿生功能的人工合成物，對目標分子具有高選 擇性和高特異性識別能力。目前合成MIP的方法主要有電化學聚合法、原位聚合法、自組裝 法和溶膠-凝膠法等。由于溶膠-凝膠法所制備的MIP具有親水性強、印跡位點在水溶液中與 模板分子再結合能力不受影響、且無溶劑導致的溶脹性等特點，故被廣泛應用于印跡型電 化學傳感器的構建。目前，大多數合成MIP與模板分子的相互作用主要是非共價作用力，如 氨鍵、π-π堆積、靜電作用和范德華力等。較弱的非共價作用力在一定程度上影響了 MIP對模 板分子的親和能力及識別選擇性。如果在MIP中引入路易斯酸堿結合位點，將配位相互作用 引入其中，則能顯著增強印跡位點對模板分子的親和力和識別選擇性。與非共價作用力相 比，配位作用力更強，更具有方向性和特異性，由此制備的MIP傳感器將表現出對被測物更 強的再結合能力和更高的識別選擇性。若將Ξ價棚化合物滲雜到由溶膠-凝膠法制備的MIP 中，路易斯酸堿結合位點即被引入到該棚滲雜的分子印跡聚合物（boron doped molecularly imprinted polymer,BMIP)中；基于BMIP的MG伏安傳感器對MG應該具有良好 的選擇性識別能力。
[0007] 綜上所述，研發基于印跡識別的孔雀石綠伏安傳感器制備方法，將為食品安全、環 境保護與質量監控提供新技術，為電化學傳感器開拓新的研究思路，不僅具有很高的實際 應用價值，也具有重要的學術價值。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的之一是提供一種基于印跡識別的孔雀石綠伏安傳感器。
[0009] 實現本發明上述目的的技術方案是:一種基于印跡識別的孔雀石綠伏安傳感器， 其是采用如下方法制備的：
[0010] ^甲基^甲氧基硅烷（11161：1171化；[11161：110巧3；[1日]16，]\1了105)和苯基^甲氧基硅烷 (phenyltrimethoxysilane，PTM0S)為功能單體，間氨基苯棚酸（m-aminopheny 化oronic acicUAPBA)為滲雜劑，MG為模板分子，四乙氧基硅烷（16化日6地71〇的}1〇3111。日16，了605)為 交聯劑，通過溶膠-凝膠法制備新型棚滲雜MG分子印跡聚合物，并將該印跡聚合物用于修飾 碳糊電極，構建檢測MG的伏安傳感器。
[0011] 本發明進一步的技術方案是：
[0012]第一步、碳糊電極仰E)的制備：
[0013] 將石墨粉和石蠟油按重量比70~95:30~5的比例混合，置于含有無水乙醇的容器 中，超聲10~40分鐘后得一懸濁液;然后在室溫或溫度不高于60°C的水浴加熱情況下，將乙 醇蒸發至完全除去，得到均一的碳糊；將碳糊緊密填充入聚丙締或聚四氣乙締塑料管中， 管子的一端插入導線作為外電路連接點，將另一端端面的碳糊打磨成光滑的鏡面，制成碳 糊電極，室溫儲存備用；
[0014] 第二步、棚滲雜分子印跡聚合物修飾碳糊電極的制備：
[00巧]按配比將9出％8.5~11.5的憐酸緩沖液、含10~2〇111111〇11/1間氨基苯棚酸和16的 60 %乙醇溶液、PTM0S和MTM0S混合，30~45°C攬拌至均勻，最后加入TE0S，30~45°C繼續攬 拌至溶膠形成;各成分的配比為:憐酸緩沖液、含10~20mmol [1間氨基苯棚酸和9~12mmol L-ImG的60%乙醇溶液、PTM0S、MTM0S和TE0S的體積配比為10~25:100~800:1~2:2~3:2~ 4；
[0016] 取上述溶膠0.003~O.OlOmL均勻滴涂到碳糊電極表面，室溫下靜置過夜，同時使 溶劑蒸發;再均勻滴涂0.5%化f ion乙醇溶液0.003~O.OOSmL，氮氣吹干;然后將該電極用 有機溶劑反復清洗，直到MG被完全洗除干凈，得到棚滲雜分子印跡聚合物(BMIP)修飾碳糊 電極(BMIP-CPE);
[0017] 第Ξ步、基于印跡識別的孔雀石綠伏安傳感器的組裝：
[001引將第二步制備好的棚滲雜分子印跡聚合物(BMIP)修飾碳糊電極BMIP-CPE與具有 差分脈沖伏安掃描功能的電化學裝置連接，即組裝成基于印跡識別的孔雀石綠伏安傳感 器，本發明傳感器采用常規Ξ電極系統，BMIP-CPE作為工作電極。
[0019] 本發明再進一步的技術方案是：制備碳糊電極時，將石墨粉和石蠟油按重量配比 混合，重量配比優選75~90:25~10;再優選80~90:20~10;更優選85:15。
[0020] 本發明更進一步的技術方案是：制備棚滲雜分子印跡聚合物修飾碳糊電極時，按 配比將pH為8.5~11.5的憐酸緩沖液、含10~20mmol 1/1間氨基苯棚酸和MG的60%乙醇溶 液、PTM0S和MTM0S混合，各成分的體積配比優選12~20:200~600:1.1~1.8:2.2~2.6:2.2 ~3.2;再優選 15~18:300~500:1.3~1.6:2.3~2.5:2.5~3.0;更優選 16:400:1.5:2.4: 2.8 〇
[0021] 本發明的目的之二是提供一種基于印跡識別的孔雀石綠伏安傳感器的制備方法。
[0022] 實現本發明上述目的的技術方案是:一種基于印跡識別的孔雀石綠伏安傳感器的 制備方法，其包括如下步驟：
[0023] 第一步、碳糊電極(CPE)的制備：
[0024] 將石墨粉和石蠟油按重量比70~95:30~5的比例混合，置于含有無水乙醇的容器 中，超聲10~40分鐘后得一懸濁液;然后在室溫或溫度不高于60°C的水浴加熱情況下，將乙 醇蒸發至完全除去，得到均一的碳糊；將碳糊緊密填充入聚丙締或聚四氣乙締塑料管中， 管子的一端插入導線作為外電路連接點，將另一端端面的碳糊打磨成光滑的鏡面，制成碳 糊電極，室溫儲存備用；
[0025] 第二步、棚滲雜分子印跡聚合物修飾碳糊電極的制備：
[0026] 按配比將9出％8.5~11.5的憐酸緩沖液、含10~20111111〇11/1間氨基苯棚酸和16的 60 %乙醇溶液、PTM0S和MTM0S混合，30~45°C攬拌至均勻，最后加入TE0S，30~45°C繼續攬 拌至溶膠形成;各成分的配比為:憐酸緩沖液、含10~20mmol [1間氨基苯棚酸和9~12mmol [1 MG的60 %乙醇溶液、PTM0S、MTM0S和TE0S的體積配比為10~25:100~800:1~2:2~3:2 ~4;
[0027] 取上述溶膠0.003~O.OlOmL均勻滴涂到碳糊電極表面，室溫下靜置過夜，同時使 溶劑蒸發;再均勻滴涂0.5%化f ion乙醇溶液0.003~O.OOSmL，氮氣吹干;然后將該電極用 有機溶劑反復清洗，直到MG被完全洗除干凈，得到棚滲雜分子印跡聚合物(BMIP)修飾碳糊 電極(BMIP-CPE);
[00%]第Ξ步、基于印跡識別的孔雀石綠伏安傳感器的組裝：
[0029] 將第二步制備好的棚滲雜分子印跡聚合物(BMIP)修飾碳糊電極BMIP-CPE與具有 差分脈沖伏安掃描功能的電化學裝置連接，即組裝成基于印跡識別的孔雀石綠伏安傳感 器，本發明傳感器采用常規Ξ電極系統，BMIP-CPE作為工作電極。
[0030] 本發明再進一步的技術方案是：制備碳糊電極時，將石墨粉和石蠟油按重量配比 混合，重量配比優選75~90:25~10;再優選80~90:20~10;更優選85:15。
[0031 ]本發明更進一步的技術方案是：制備棚滲雜分子印跡聚合物修飾碳糊電極時，按 配比將pH為8.5~11.5的憐酸緩沖液、含10~20mmol 1/1間氨基苯棚酸和MG的60%乙醇溶 液、PTM0S和MTM0S混合，各成分的體積配比優選12~20:200~600:1.1~1.8:2.2~2.6:2.2 ~3.2;再優選 15~18:300~500:1.3~1.6:2.3~2.5:2.5~3.0;更優選 16:400:1.5:2.4: 2.8 〇
[0032] 本發明的目的之Ξ是提供一種基于印跡識別的孔雀石綠伏安傳感器的應用。
[0033] 實現本發明上述目的的技術方案是:一種基于印跡識別的孔雀石綠伏安傳感器的 應用，用于環境水、魚、郵等水產品中MG的含量測定，W及與之相關物如飼料等產品中MG的 含量檢測。
[0034] 本發明進一步的技術方案是:一種基于印跡識別的孔雀石綠伏安傳感器應用于環 境水、魚、郵等水產品中MG的含量測定步驟如下：
[0035] 第一步，建立校正曲線(或稱工作曲線)及校正曲線方程：
[0036] 用二次蒸饋水配制lO.Ommol L-1mG儲備溶液，再用40mmol L-iBritton-Robinson 緩沖液(B-R緩沖液，pH 5~7)稀釋成不同濃度的MG系列標準溶液，用本發明的傳感器測定 系列標準液中MG含量，測定時采用差分脈沖伏安法（differential pulse voltammet