一种碳纤维基电化学复合物、分子印迹传感器及其制备方法和用途技术

一种碳纤维基电化学复合物，包括碳纤维和氢氧化铜晶体，通过水热法和焙烧法在碳纤维表面生长出氢氧化铜晶体而成纤维状结构，具有优异的离子及电子转移速率和良好的化学稳定性，本发明专利技术还提供了一种利用上述电化学复合物修饰玻碳电极，再经表面聚合分子印迹膜而得到分子印迹传感器，具有较强的电子、离子流动传输性，同时对茶碱的靶向识别性较高，通过电子的流动实现对茶碱的电化学检测，检测范围达到4μM

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维基电化学复合物、分子印迹传感器及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及药物检测领域，特别涉及一种碳纤维基电化学复合物、分子印迹传感器及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]随着现代电子及生物技术的飞速发展，生物传感技术已经形成了一个独立的、新兴的高科技领域。它涉及到生物学、化学、物理学、材料学、医学、电子技术以及微机电系统等多个学科交叉领域的多种技术。同时，生物传感器中的分子识别元件能与生物信息发生特意性结合，包括蛋白质、细胞器、活细胞、微生物以及组织等，并通过换能器将这些生物信息转换为分析信号，经过电子仪表的二次放大及输出就变成了我们所熟知的光、电等信号。同时，生物传感器具有极高的灵敏度，它的性能更稳定、适用面广、特异性好、所需样品量少而且不需要进行前处理，操作安全简便，这使得生物传感器能够通过快速有效的分析手段代替传统的实验室技术，为实验研究提供便利，因而成为近年来的研究热点，并在生物医学、环境监测、食品医药检测等领域具有广阔的应用前景。
[0003]电化学生物传感器是将获取到的生物信息通过换能器转变成电化学信息的传感器。作为传感器的一个重要分支，电化学生物传感器在检验医学中，特别是即时检验中具有非常好的应用前景。该技术一般具有较高的灵敏度，但对目标物质的选择性不高，难以排除测试过程中其他干扰物质的影响。
[0004]分子印迹聚合物(MIP)是一种对目标分子具有靶向识别作用的人工合成生物模拟材料，其对目标分子的选择性识别与传统电化学传感器相比有大幅度的提高。利用电化学聚合方法制备MIP是目前制备用于识别尺寸较大的印记分子的MIP最有潜力的方法，但用该方法制备MIP用于阿司匹林的检测却鲜有报道，因而开展利用电化学聚合方法制备MIP修饰电极构建电化学分子印迹生物传感器的研究具有重要的科学价值。同时，电极修饰材料的选择将会对分子印迹传感器的稳定性和对目标分子的选择性产生较大的影响。
[0005]茶碱是松弛支气管类药物中的一种，它可以让细胞里面钙离子的浓度下降，在临床上一般应用于支气管哮喘的患者、慢阻肺的患者甚至支气管扩张以后出现喘息的患者。茶碱在血液中安全含量的范围非常小，血药浓度为10～20μg/mL时其药用效果最佳，超过20μg/mL或低于10μg/mL时起到相反的效果。关于茶碱中毒的案例国际上有很多，其中的年龄分布大概在婴幼儿和老年人。就中国目前出现的茶碱中毒案例里，其中有11例都是因为误诊导致婴幼儿误食用茶碱超过正常剂量的10倍甚至更多。另有4例是因为肌肉注射和静脉注射中茶碱浓度超标。而因口服过量茶碱导致死亡的案例就有2例。关于老年人茶碱中毒案例还有8例，几乎常见症状都是心脏意外。虽然茶碱有很独特的药理作用，但也因为其严格的安全范围导致很多突发情况的发生。所以茶碱的浓度检测一直以来都是各类研究人员很为关注的一大方面。基于此，对茶碱的含量检测就显得尤为重要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一是针对现有技术的不足，提供一种碳纤维基电化学复合物，具有优异的离子及电子转移速率和良好的化学稳定性。
[0007]本专利技术的目的之二是提供一种分子印迹传感器，具有较强的电子、离子流动传输性，同时对茶碱的靶向识别性较高，通过电子的流动实现对茶碱的电化学检测，检测范围达到4μM
‑
150μM，检测限达到10
‑7M。
[0008]实现本专利技术目的之一的技术方案是：一种碳纤维基电化学复合物，包括碳纤维和氢氧化铜晶体，通过水热法和焙烧法在碳纤维表面生长出氢氧化铜晶体而成纤维状结构。
[0009]进一步的，碳纤维和氢氧化铜晶体的质量比为1：0.6。
[0010]上述电化学复合物的制备方法，包括以下步骤：
[0011]1)取短切条状碳纤维0.15g，经清洗后烘干；
[0012]2)取硫酸铜溶液，加入氨水、氢氧化钠，搅拌至溶解，然后加入十六烷基三甲基氯化铵，继续搅拌至溶解；
[0013]3)加入步骤1)处理后的碳纤维，在165
‑
185℃条件下反应至结束，烘干待用；
[0014]4)在400
‑
550℃条件下焙烧，得到目标产品。
[0015]优选的，步骤1)所述清洗，依次采用丙酮、二次水、乙醇进行超声波清洗25min，所述烘干，在50℃条件下真空烘干。
[0016]优选的，步骤2)中先用丙酮对碳纤维进行超声波清洗，目的是除去碳纤维表面的胶质，以免影响后续工艺，而后为了进一步除去残留表面的丙酮依次利用二次水和乙醇对其进行超声清洗。
[0017]进一步的，步骤2)中，分别取CuSO4·
5H2O、第一氨水、十六烷基三甲基氯化铵和NaOH溶解于去离子水中，CuSO4·
5H2O、十六烷基三甲基氯化铵和NaOH的质量比为1：1.6：5.3，去离子水与第一氨水的体积比为95:1，搅拌溶解后得到的溶液中再加入第二氨水调节体系OH
‑
浓度，第二氨水与第一氨水的体积比为3.5:1。
[0018]进一步的，步骤3)反应时间为12h，所述烘干为在60℃条件下烘干，步骤4)所述焙烧的时间为4h。
[0019]实现本专利技术目的之二的技术方案是：一种分子印迹传感器，包括修饰电极，以及分子印迹膜，所述修饰电极由玻碳电极经上述的电化学复合物修饰得到，所述分子印迹膜聚合在修饰电极的表面。
[0020]上述分子印迹传感器的制备方法，在保护气氛下，包括以下步骤：
[0021]1)取权利要求1或2电化学复合物，溶解于水中，配成浓度为0.1g/mL的溶液，滴于玻碳电极表面，烘干，得到修饰电极；
[0022]2)配置pH＝6的PBS缓冲溶液，配置NaCl电解液，电解液中溶解邻苯二胺，配置茶碱甲醇溶液；
[0023]3)取电解池置于磁力搅拌器上；
[0024]4)向电解池中加入步骤2)配置的PBS缓冲溶液、配置的电解液、配置的茶碱甲醇溶液，且搅拌；
[0025]5)将步骤1)制备得到的修饰电极加入电解池中，作为工作电极，以饱和甘汞电极作为参比电极，以铂片电极作为辅助电极构成三电极体系，以扫描速率40mV/s，扫描电压
为
‑
0.5V～1.0V下扫描10圈；
[0026]6)取出修饰电极，冲洗后进行洗脱，得到分子印迹传感器。
[0027]进一步的，步骤1)所述溶解，采用超声溶解，所述水为去离子水，所述玻碳电极经抛光预处理，所述烘干采用红外线烘干；步骤2)所述PBS缓冲溶液的浓度为0.1mol/L，电解液的浓度为0.5mol/L，邻苯二胺的浓度为3mol/L，所述茶碱甲醇溶液的浓度为1g/L。
[0028]本专利技术还提供了上述分子印迹传感器在用于检测茶碱的用途。
[0029]采用上述技术方案具有以下有益效果：
[0030]1、本专利技术提供的碳纤维基电化学复合物，以碳纤维(CF)作为模板，通过水热法和焙烧法在碳纤维表面生长出氢氧化铜(Cu(OH)2)晶体，碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维基电化学复合物，其特征在于，包括碳纤维和氢氧化铜晶体，通过水热法和焙烧法在碳纤维表面生长出氢氧化铜晶体而成纤维状结构。2.根据权利要求1所述的碳纤维基电化学复合物，其特征在于，碳纤维和氢氧化铜晶体的质量比为1：0.6。3.权利要求1或2所述的碳纤维基电化学复合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)取碳纤维，经清洗后烘干；2)取硫酸铜溶液，加入氨水、氢氧化钠，搅拌至溶解，然后加入十六烷基三甲基氯化铵，继续搅拌至溶解；3)加入步骤1)处理后的碳纤维，在165
‑
185℃条件下反应至结束，烘干待用；4)在400
‑
550℃条件下焙烧，得到目标产品。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述清洗，依次采用丙酮、二次水、乙醇进行超声波清洗25min，所述烘干，在50℃条件下真空烘干。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，分别取CuSO4·
5H2O、第一氨水、十六烷基三甲基氯化铵和NaOH溶解于去离子水中，CuSO4·
5H2O、十六烷基三甲基氯化铵和NaOH的质量比为1：1.6：5.3，去离子水与第一氨水的体积比为95:1，搅拌溶解后得到的溶液中再加入第二氨水调节体系OH
‑
浓度，第二氨水与第一氨水的体积比为3.5:1。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤3)反应时间为12h，所述烘干为在60℃条件下烘干，步骤4...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔萌，龙礼坤，王晓惠，权梓昂，邵自强，
申请(专利权)人：吉林化工学院，
类型：发明
国别省市：