一种磺胺类药物分子电化学传感器的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种磺胺类药物分子电化学传感器的制备方法。属于新型纳米功能材料与生物传感器技术领域。本发明专利技术首先首先在一次性可抛电极上制备了氢氧化镍纳米片阵列，利用其大的比表面积和高活性氢氧基官能团，以及聚多巴胺的氨基官能团，采用原位生长的方法，相继在氢氧化镍纳米片阵列上直接相继制备了含有电子媒介体的聚多巴胺薄膜和以磺胺类药物分子为模板分子的分子印迹聚合物，在将模板分子洗脱以后，原来的模板分子的位置变为了空穴，即洗脱模板分子的分子印迹聚合物，由此，一种磺胺类药物分子电化学传感器便制备完成。

【技术实现步骤摘要】
一种磺胺类药物分子电化学传感器的制备方法及应用
本专利技术涉及一种电化学传感器的制备方法及应用。属于新型纳米功能材料与化学生物传感器

技术介绍
磺胺类药物为人工合成的一种抗菌药物的总称，是以对位氨基苯磺酰胺（简称磺胺）为基本结构的一类衍生物，因都含有对氨基苯磺酰胺结构，所以统称为磺胺类药物，是比较常用的一类药物。由于磺酰胺基上的氢，可被不同杂环取代，形成不同种类的磺胺药。它们与母体磺胺相比，具有效价高、毒性小、抗菌谱广、口服易吸收等优点。例如，磺胺吡啶是最常用、效果最明显、最有代表性的磺胺药物，主要对革兰氏阳性菌及一部分革兰氏阴性菌有较强的抑制作用，曾被广泛用于人类肠道和呼吸道疾病的治疗。磺胺类药物抗菌谱较广、使用简单、使用成本低，在畜牧业、水产养殖等很多领域都有着广泛的应用。然而，由于人类的非正常使用，每年大约有20,000吨磺胺类药物分子进入全球环境。滥用或乱用磺胺类药物，可引起严重的关节刺激、肌肉疼痛、史蒂文斯约翰逊综合症、哮喘等过敏反应，严重危害人类健康。并且磺胺类药物性质稳定、体内分布广，易产生耐药性，在肝内的代谢产物──乙酰化磺胺的溶解度低，易在尿中析出结晶，引起肾的毒性，世界各国已对食用动物组织中磺胺类药物的最大含量为100μg/kg。目前，检测磺胺类药物分子的方法主要有酶联免疫法、高效液相色谱法、质谱法等。此类方法仪器贵重、操作复杂，化验人员需要专业培训后才能进行检测。因此，尽快开发一种快速、高选择性和灵敏检测磺胺类药物的方法对公共健康非常重要，并有广阔的市场应用前景。分子印迹电化学传感器具有高特异性选择性、优异的稳定性、优异的重现性、宽检测范围和底部检测限。由于该传感器制备简单、检测方便、灵敏度高、成本低等优点被广泛应用于色谱分离、膜分、固相萃取、药物控释、化学传感等领域。分子印迹聚合物（MIP），也称为“塑料抗体”，能够特异性识别并选择性吸附特定的靶分子（即模板分子）。由于分子印迹技术具有许多优点，如有机试剂耐腐蚀性，良好的稳定性，耐高温性和制备简单。因此，在过去的几年中，基于MIP与电化学传感器相结合的MIP电化学传感器（MIP-ECS）引起了电分析化学领域的热点关注，尤其是小分子污染物的检测。然而，在传统MIP-ECS的制备过程中，有着模板分子难洗脱、印迹膜的厚度难控制、再生性差等缺点，限制了分子印迹膜在电化学传感器中的应用。这些问题，尤其是分子印迹膜厚度不易控制导致电化学传感器灵敏度降低以及分子印迹膜在洗脱过程中易从电极表面脱落导致稳定性和重现性降低的技术难题，限制了MIP_ECS的应用，因此，寻找新的分子印迹聚合物合成方法、新的分子印迹膜电极的修饰方法和分子印迹膜与基底材料的结合方法，来解决MIP-ECS的制备及应用难题具有重要的研究意义和市场价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种特异性强、制备简单、检测方便、灵敏度高、成本低的磺胺类药物分子电化学传感器的制备方法，所制备的电化学传感器，制备简单、重现性好、稳定性强，可用于磺胺类药物分子的快速、灵敏检测。基于此目的，本专利技术首先在一次性可抛电极上制备了氢氧化镍纳米片阵列，利用其大的比表面积和高活性氢氧基官能团，以及聚多巴胺的氨基官能团，采用原位生长的方法，相继在氢氧化镍纳米片阵列上直接相继制备了含有电子媒介体的聚多巴胺薄膜和以磺胺类药物分子为模板分子的分子印迹聚合物，在将模板分子洗脱以后，原来的模板分子的位置变为了空穴，即洗脱模板分子的分子印迹聚合物，由此，一种磺胺类药物分子电化学传感器便制备完成。当用于对磺胺类药物分子进行检测时，将磺胺类药物分子电化学传感器插入待测溶液中，待测溶液中的磺胺类药物分子会吸附到NIP的空穴中。待测溶液中的磺胺类药物分子浓度越大，吸附到NIP的空穴中磺胺类药物分子越多。当进行电化学检测时，检测电流的强度会随着吸附到NIP的空穴中磺胺类药物分子的增多而变小，从而根据电流强度减小的程度，能够定性定量待测溶液中的磺胺类药物分子的浓度。本专利技术采用的技术方案如下：1.一种磺胺类药物分子电化学传感器的制备方法，所述的磺胺类药物分子电化学传感器由氢氧化镍纳米片阵列电极Ni-nanoarray上原位生长无模板分子分子印迹聚合物NIP得到的；所述的无模板分子分子印迹聚合物NIP是不含有模板分子的分子印迹聚合物；所述的不含有模板分子的分子印迹聚合物是由含模板分子分子印迹聚合物MIP经过洗脱模板分子得到的；所述的含模板分子分子印迹聚合物MIP是含有模板分子的分子印迹聚合物；所述的模板分子是磺胺类药物分子；2.技术方案1中所述的氢氧化镍纳米片阵列电极Ni-nanoarray的制备方法包括以下制备步骤：（1）将一次性可抛电极分别使用稀盐酸、无水乙醇和去离子进行超声清洗处理，用以去除一次性可抛电极的氧化层和表面杂质；（2）称取1~3mmol六水合硝酸镍Ni(NO3)2·6H2O和3~9mmol尿素CO(NH2)2，将其置入50mL烧杯中，加入30mL去离子水搅拌至澄清，然后转移到50mL聚四氟乙烯反应釜中；（3）将步骤（1）处理好的一次性可抛电极放入步骤（2）中的反应釜里的溶液中，在100~130℃的温度下反应9~12小时，制备得到氢氧化镍纳米片阵列前驱体电极；（4）将步骤（3）得到的氢氧化镍纳米片阵列前驱体电极插入含有多巴胺、过硫酸胺和硝酸钴的磷酸盐缓冲溶液PBS中，在20~40℃的温度下反应4~6小时后，取出并用去离子水浸洗2~4次，制备得到氢氧化镍纳米片阵列电极Ni-nanoarray；所述的一次性可抛电极选自下列电极之一：泡沫镍、泡沫铜、纯镍片、纯铜片、纯铁片、纯硅片、导电碳布；所述的含有多巴胺、过硫酸胺和硝酸钴的磷酸盐缓冲溶液PBS中：多巴胺浓度为2~5mg/mL，过硫酸胺的浓度为3~8mg/mL，硝酸钴的浓度为0.1~0.5mg/mL，磷酸盐缓冲溶液PBS的浓度为0.1mol/L，pH值为7.2~8.5；3.技术方案1中所述的Ni-nanoarray原位生长的含模板分子分子印迹聚合物MIP的制备方法包括以下制备步骤：（1）分别称取0.25~0.45mmol模板分子和3~5mmol2-甲基丙烯酸MAA于安倍瓶中，加入8~15mL乙腈，超声30min至全部溶解；（2）将15~25mmol乙二醇二甲基丙烯酸酯EDMA加入到步骤（1）的溶液中，超声30min至混合均匀，得到前驱体混合溶液；（3）将技术方案2中制备的Ni-nanoarray夹到旋转搅拌器上，插入到步骤（2）中的前驱体混合溶液中，在N2环境和水浴20~40℃的温度下，以5~200转/秒的速度旋转搅拌，同时以1~20滴/秒的速度向混合溶液中滴加1mmol偶氮二异丁腈AIBN进行引发聚合，在Ni-nanoarray上得到原位生长的含模板分子分子印迹聚合物MIP；4.技术方案1中所述的Ni-nanoarray原位生长的无模板分子分子印迹聚合物NIP的制备步骤为：将技术方案3中得到的在Ni-nanoarray上原位生长的含模板分子分子印迹聚合物MIP浸没于洗脱剂中，在室温下将模板分子进行洗脱5~20min，然后取出，即制得无模板分子分子印迹聚合物NIP；所述的洗脱剂为甲酸和甲醇的混合液，其中甲酸与甲醇的体积比为9:(1~5)；5.技术方案1中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磺胺类药物分子电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述的磺胺类药物分子电化学传感器由氢氧化镍纳米片阵列电极Ni‑nanoarray上原位生长无模板分子分子印迹聚合物NIP得到的；所述的无模板分子分子印迹聚合物NIP是不含有模板分子的分子印迹聚合物；所述的不含有模板分子的分子印迹聚合物是由含模板分子分子印迹聚合物MIP经过洗脱模板分子得到的；所述的含模板分子分子印迹聚合物MIP是含有模板分子的分子印迹聚合物；所述的模板分子是磺胺类药物分子。

【技术特征摘要】
1.一种磺胺类药物分子电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述的磺胺类药物分子电化学传感器由氢氧化镍纳米片阵列电极Ni-nanoarray上原位生长无模板分子分子印迹聚合物NIP得到的；所述的无模板分子分子印迹聚合物NIP是不含有模板分子的分子印迹聚合物；所述的不含有模板分子的分子印迹聚合物是由含模板分子分子印迹聚合物MIP经过洗脱模板分子得到的；所述的含模板分子分子印迹聚合物MIP是含有模板分子的分子印迹聚合物；所述的模板分子是磺胺类药物分子。2.如权利要求1所述的氢氧化镍纳米片阵列电极Ni-nanoarray其特征在于，所述的Ni-nanoarray的制备方法包括以下制备步骤：（1）将一次性可抛电极分别使用稀盐酸、无水乙醇和去离子进行超声清洗处理，用以去除一次性可抛电极的氧化层和表面杂质；（2）称取1~3mmol六水合硝酸镍Ni(NO3)2·6H2O和3~9mmol尿素CO(NH2)2，将其置入50mL烧杯中，加入30mL去离子水搅拌至澄清，然后转移到50mL聚四氟乙烯反应釜中；（3）将步骤（1）处理好的一次性可抛电极放入步骤（2）中的反应釜里的溶液中，在100~130℃的温度下反应9~12小时，制备得到氢氧化镍纳米片阵列前驱体电极；（4）将步骤（3）得到的氢氧化镍纳米片阵列前驱体电极插入含有多巴胺、过硫酸胺和硝酸钴的磷酸盐缓冲溶液PBS中，在20~40℃的温度下反应4~6小时后，取出并用去离子水浸洗2~4次，制备得到氢氧化镍纳米片阵列电极Ni-nanoarray；所述的一次性可抛电极选自下列电极之一：泡沫镍、泡沫铜、纯镍片、纯铜片、纯铁片、纯硅片、导电碳布；所述的含有多巴胺、过硫酸胺和硝酸钴的磷酸盐缓冲溶液PBS中：多巴胺浓度为2~5mg/mL，过硫酸胺的浓度为3~8mg/mL，硝酸钴的浓度为0.1~0.5mg/mL，磷酸盐缓冲溶液PBS的浓度为0.1mol/L，pH值为7.2~8.5。3.如权利要求1所述的含模板分子分子印迹聚合物MIP，其特征在于，所述的含模板分子分子印迹聚合物MIP是直接原位生长在Ni-nanoarray上的，制备方法包括以下制备步骤：（1）分别称取0.25~0.45mmol模板分子和3~5mmol2-甲基丙烯酸MAA于安倍瓶中，加入8~15mL乙腈，超声30min至全部溶解；（2）将15~25mmol乙二醇二甲基丙烯酸酯EDMA加入到步骤（1）的溶液中，超声30min至混合均匀，得到前驱体混合溶液；（3）将Ni-nanoarray夹到旋转搅拌器上，插入到步骤（2）中的前驱体混合溶液中，在N2环境和水浴20~40℃的温度下，以5~200转/秒的速度旋转搅拌，同时以1~20...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘召壹，张勇，魏琴，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37