一种基于二次聚合的苏丹红-I分子印迹传感器的制备方法技术

一种基于二次聚合的苏丹红‑I分子印迹传感器的制备方法，属于化学传感和电分析化学检测技术领域。以苏丹红‑I为模板分子，以N‑（N′‑戊烯酰‑苏氨酸酰）‑壳寡糖为功能单体低聚物，以二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂，以偶氮二异丁腈为引发剂，首先在玻碳电极表面聚合形成苏丹红‑I分子印迹膜，然后在含N,N‑亚甲基双丙烯酰胺（MBA）及过硫酸铵（APS）的溶液中电解聚合，脱去模板分子后该电极可用于苏丹红‑I浓度的测定，获得的电极用于苏丹红‑I浓度测定时，特异性、灵敏度和稳定性俱佳。

Preparation of sudan-i molecularly imprinted sensor based on secondary polymerization

【技术实现步骤摘要】
一种基于二次聚合的苏丹红-I分子印迹传感器的制备方法
本专利技术属于化学传感和电分析化学检测

技术介绍
苏丹红是一种红色的偶氮染料，包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种类型，着色效果好，用后不容易褪色，被广泛用于如溶剂、油、蜡、汽油的增色以及鞋、地板等增光方面。苏丹红对人体有害，据世界卫生组织的国际癌症研究机构(IARC)1995年确定，苏丹红属第三类致癌物质；欧盟国家已在1995年禁止其作为食用色素，我国在《食品添加剂使用卫生标准》中也禁止苏丹红作为食品添加剂使用。但由于苏丹红-I染料成本低廉，一些不法商贩违规添加苏丹红的报道屡见不鲜，因此判断并准确检测食品中是否含有苏丹红-I的成分具有十分重要的现实意义。目前检测苏丹红用I的检测主要采用高效液相色谱法。虽然高效液相色谱法灵敏度高、准确性好，但对仪器和操作人员要求高，检测成本也较高，检测时间也较长。其他方法中高效液相色谱-光电二极管阵列法、液相-质谱联用法、气相-质谱联用法、极谱法、薄层色谱法和分子印迹固相萃取技术等也能取得较好效果等方法也有很好的检测效果，但也存在仪器昂贵，操作复杂，检测时间长等缺点。因此建立一个快速可靠，操作简便，节约成本的检测食品中苏丹红-I的方法为当务之急。电化学分析方法因其操作方便、仪器简单、灵敏度高、准确度高而被广泛研究和应用。分子印迹技术是指将模板分子与一定的功能单体通过分子之间的作用形成主-客体复合物，然后加入一定量的交联剂和功能单体共同聚合成高分子聚合物。除去模板分子后，刚性聚合物中的空穴记录有模板分子的构型，且功能基团在空穴中的精确排列与模板分子互补，从而对特定的模板分子具有较高的识别能力。由于其制作简单、稳定性好、可重复使用、成本低，已成为电化学传感器中理想的分子识别装置。构建传感器时，通常将分子印迹聚合物以适当形式固定在电化学传感器电极的表面，其中以构建分子印迹膜的形式较为常见。N-（N′-戊烯酰-苏氨酸）-壳寡糖是利用N-戊烯酰苏氨酸对分子量较小的壳寡糖的氨基进行改造而获得的一种新型壳寡糖衍生物。由于壳寡糖分子结构上的刚性，且氨基连接的侧链部分形成的小段肽链骨架（-NH2-CO-CH（R）-NH2-CO-）也具有一定的刚性，使得壳寡糖衍生物在空间上形成一定的有一定刚性的交叉结构，因而在分子印迹聚合物中可以起到骨架作用。由于壳寡糖氨基上所连接的含烯基部分均匀分布于葡萄糖结构单元的两侧，这种壳寡糖衍生物聚合时将形成较大的网格结构，因而聚合物的通透性将大幅提升。壳寡糖骨架结构上有大量的极性基团羟基（-OH）的存在，辅之以苏氨酸的柔性的侧链基团（即苏氨酸残基），因而可以在空间上形成对某一模板分子（如苏丹红-I）具有较好匹配的空间结构（在理论上可通过量子化学计算模拟）。以这种壳寡糖衍生物为功能单体低聚物制作分子印迹材料，则既能提高对模板分子的特异性，又能在很大程度上改善较大模板分子难以进入聚合物内部的不足。同时，刚性结构的壳寡糖功能单体低聚物可在聚合过程中因溶剂逐步挥发而形成纳米尺寸的结构（由于同时发生交联反应，可以使得析出的壳寡糖结构不会发生聚集），这样可极大地提高分子印迹膜的比表面积，使得传感器的灵敏度得以显著增加。但在电化学分子印迹膜(MIMs)传感器中，如果分子印迹聚合膜的网格越大，则膜电极的背景电流将越大，这样制得的传感器的信噪比将很小，灵敏度也不够高。因此必须设法降低传感器的背景电流。电化学引发的聚合是利用电解产生自由基或离子型引发活性种从而引发单体聚合方法。电解产生自由基或离子型引发活性种的浓度与通过的电流大小有关。电流越大，引发的活性种浓度越大，单体的聚合程度越大。因此，如果将网格巨大的分子印迹膜（含模板分子）置于电解液中进行电解聚合，由于聚合膜及模板分子不导电，则电解聚合将在分子印迹膜的间隙中完成。电聚合生成的聚合物又会阻碍电流的通过，因此就可以很好地降低大网格分子印迹膜传感器的背景电流。另一方面，沉积到大网格分子印迹膜间隙的电解聚合物可以让模板分子获得形状上更匹配的空间结构，故可以极大地提高分子印迹膜对模板分子识别的特异性。由此就可以得到一种特异性好、灵敏度高、信噪比大的电化学传感器。
技术实现思路
为了克服以上现有技术缺陷，本专利技术的目的是提出一种稳定性、特异性和灵敏性均好的基于二次聚合的苏丹红-I分子印迹传感器的制备方法。本专利技术包括以下步骤：1）将1～3mg苏丹红-I和4～7mgN-（N′-戊烯酰-苏氨酸酰）-壳寡糖加入由体积比为1/1～3/2的DMF和H2O组成的混合溶剂中，室温超声溶解，再加入20～50mg二甲基丙烯酸乙二醇酯，1～5mg偶氮二异丁腈，静置5～24h后，用氮气除去溶解氧，取得混合液；2）移取所述混合液滴到洁净的玻碳电极表面，再于其上覆盖干净的盖玻片，然后置于55～75℃烘箱中加热5～20h，除去盖玻片后在玻碳电极表面形成一层透明的聚合物膜；3）将5～25mgN,N-亚甲基双丙烯酰胺及1～5mg过硫酸铵溶于pH值为6.5、浓度为0.1～1.5M的NaAc/HAc溶液中，将上述聚合膜电极置于此溶液中，在-1.4V～0.5V范围内循环伏安扫描10～40圈，扫速20～150mV/s，制得二次聚合的苏丹红-I分子印迹膜修饰的玻碳电极；4）将上述二次聚合的苏丹红-I分子印迹膜修饰的玻碳电极用含醋酸质量百分数为10～50%的甲醇溶液作为洗脱液洗脱分子印迹膜中的印迹分子苏丹红-I，即得基于二次聚合的苏丹红-I分子印迹传感器。本专利技术以苏丹红-I为模板分子，以N-（N′-戊烯酰-苏氨酸酰）-壳寡糖为功能单体低聚物，以二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）为交联剂，以偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，首先在玻碳电极表面聚合形成苏丹红-I分子印迹膜，然后在含N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）及过硫酸铵（APS）的溶液中电解聚合，脱去模板分子后该电极可用于苏丹红-I浓度的测定，获得的电极用于苏丹红-I浓度测定时，特异性、灵敏度和稳定性俱佳。本专利技术利用分子印迹膜对苏丹红-I的特异性结合作用，将分子印迹膜修饰电极作为工作电极，参比电极为饱和甘汞电极，辅助电极为铂电极，组成三电极体系，实现对苏丹红-I的高灵敏检测。由于以上传感器在电极表面分子印迹膜中留下识别位点，从而构建了对苏丹红-I特异的分子印迹传感器。检测时可以一些电活性物质，如铁氰化钾、二茂铁甲醇等为电活性探针，通过测定其电荷传递反应在分子印迹膜电极识别苏丹红-I过程中的电流变化，而实现对苏丹红-I的间接检测。本专利技术的有益效果是，本专利技术以能形成大网格结构的、对苏丹红-I分子有较强作用的N-（N′-戊烯酰-苏氨酸酰）-壳寡糖为功能单体低聚物，通过两次聚合的方法在玻碳电极表面制备分子印迹传感器。由于功能单体低聚物对苏丹红-I分子较强的作用以及分子印迹本身空间结构的匹配性，并且功能单体低聚物在热聚过程中能在分子印迹膜表面形成纳米尺寸的微结构，同时二次聚合有效地降低了传感器测定时的信噪比。结果表明分子印迹传感器测定苏丹红-I的线性范围为1.0×10-8～2.0×10-6mol/L，检测限为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二次聚合的苏丹红-I分子印迹传感器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n1）将1～3mg 苏丹红-I和4～7mgN-（N′-戊烯酰-苏氨酸酰）-壳寡糖加入由体积比为1/1～3/2的DMF和H

【技术特征摘要】
1.一种基于二次聚合的苏丹红-I分子印迹传感器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将1～3mg苏丹红-I和4～7mgN-（N′-戊烯酰-苏氨酸酰）-壳寡糖加入由体积比为1/1～3/2的DMF和H2O组成的混合溶剂中，室温超声溶解，再加入20～50mg二甲基丙烯酸乙二醇酯，1～5mg偶氮二异丁腈，静置5～24h后，用氮气除去溶解氧，取得混合液；
2）移取所述混合液滴到洁净的玻碳电极表面，再于其上覆盖干净的盖玻片，然后置于55～75℃烘箱中加热5～20h，除去盖玻片后在玻碳电极表面形成一层透明的聚合物膜；
3）将5～25mgN,N-亚甲基双丙烯酰胺及1～5mg过硫酸铵溶于pH值为6.5、浓度为0.1～1.5M的NaAc/HAc溶液中，将上述聚合膜电极置于此溶液中，在-1.4V～0.5V范围内循环伏安扫描10～40圈，扫速20～150mV/s，制得二...

【专利技术属性】
技术研发人员：高庆，徐嘉琪，陈凯，张龙云，
申请(专利权)人：扬州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32