一種雌酮分子印跡電化學(xué)傳感器的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)境檢測和分析化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種分子印跡電化學(xué)傳 感器的制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，雌激素如雌酮，17β-雌二醇，雌三醇，17α-乙炔基雌二醇等作為典型的內(nèi) 分泌干擾物引起人們廣泛關(guān)注。雌激素對人類和其他生物體可能造成嚴(yán)重危害主要通過飲 用水或者食物鏈的富集作用。這類污染物類似雌激素對生物體產(chǎn)生作用，即使?jié)舛葹楹哿?都能嚴(yán)重影響生物體內(nèi)分泌系統(tǒng)失衡，進而危害并威脅到人類和其他生物體的健康生存和 持續(xù)繁衍。
[0003] 環(huán)境水體中雌激素絕大部分來源于污水廠廢水排放和污泥的填埋或者是用作土 壤肥料，通過降水、地表徑流等進入水體造成水環(huán)境污染。通常這類來源的天然雌激素濃度 一般在ng/L~ug/L范圍內(nèi)。其他潛在的天然雌激素來源是發(fā)達的農(nóng)場集水區(qū)，例如在線廢水 處理系統(tǒng)故障、施肥過程中肥料的流失或者是牲畜廢水的流出等意外污染，由于這些基質(zhì) 復(fù)雜，需要在前處理的基礎(chǔ)上完成，目前，雌酮檢測技術(shù)主要有色譜質(zhì)譜聯(lián)用法和放射免疫 法。例如，食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)奶及奶制品中雌二醇，雌三醇，炔雌醇多殘留的測定，氣相色 譜-質(zhì)譜法一一GB 29698-2013;牛奶和奶粉中β-雌二醇殘留量的測定，氣相色譜-負(fù)化學(xué)電 離質(zhì)譜--GB/T 22967-2008;飼料中雌二醇的測定，液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法，農(nóng)業(yè)部2224號 公告-3-2015;出口肉及肉制品中雌二醇殘留量檢驗方法，放射免疫法--SN0664-1997等。 上述檢測方法中，色譜質(zhì)譜方法的檢測可靠性高，但存在儀器昂貴、普及性不高、前處理步 驟繁瑣、不適用于現(xiàn)場檢測等不足。
[0004] 由于內(nèi)分泌干擾物的結(jié)構(gòu)相似性，色譜質(zhì)譜方法檢測需在樣品前處理基礎(chǔ)上，進 一步利用高效色譜分離檢測技術(shù)實現(xiàn)定量分析和質(zhì)譜定性分析的聯(lián)用。分子印跡技術(shù)是利 用化學(xué)方法模擬生物體系中抗原-抗體的特異選擇特性識別分子技術(shù)，能夠有效實現(xiàn)相似 結(jié)構(gòu)化合物的識別。分子印跡技術(shù)和電化學(xué)傳感器的結(jié)合使用，不僅具有分子印跡聚合物 高靈敏度高選擇性的優(yōu)點，同時也具有電化學(xué)傳感器自身便于自動化和現(xiàn)場檢測使用，檢 測成本低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的之一是基于溶膠凝膠法制備分子印跡聚合物，構(gòu)建一種簡單、快速、 靈敏的分子印跡電化學(xué)傳感器及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明的目的之二是通過分子印跡電化學(xué)傳感器應(yīng)用于雌酮的快速、高效、靈敏 的檢測目的。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下:本發(fā)明所述的一種雌酮分子印跡電化學(xué)傳感器的制備方 法，包括如下步驟： (1)在離心管中分別加入四乙氧基硅烷、甲基甲氧基硅烷、苯基甲氧基硅烷、無水乙 醇、濃度為0.05~0.2mol/L的鹽酸和超純水組成溶膠混合液，所述的四乙氧基硅烷、甲基甲 氧基硅烷、苯基甲氧基硅烷、無水乙醇、濃度為0.05~0.2mol/L的HC1、超純水的體積比為： 20:6:4: 20:1:20~20:6:8: 20:1:20，混懸后得到均一、透明的溶膠-凝膠，所得到的溶膠-凝 膠即為非分子印跡聚合物； (2) 在上述非分子印跡聚合物中加入50~150 mg/L的雌酮溶液，混懸后形成分子印跡 聚合物，所述的非分子印跡聚合物與雌酮溶液的體積比為5:1~15:1，在干燥條件下室溫存 放； (3) 稱取多壁碳納米管(MWCNT)加入濃硫酸和濃硝酸的混合液中，所述多壁碳納米管 與濃硫酸和濃硝酸的混合液的比例為8 mg/12 mL~15mg/12mL，所述濃硫酸與濃硝酸的體積 比為2:1~5:1，所述濃硫酸的濃度為16.0~18.4 mo 1 /L，所述濃硝酸的濃度為14~16 mo 1 /L; 在70~100 °C加熱回流后，用純水反復(fù)洗至中性，用纖維濾紙抽濾，40~60 °C真空干燥箱烘 干，得到端基羧酸化的MWCNT，紅外燈下研磨成端基羧酸化的MWCNT粉狀儲存； (4) 稱取步驟(3)端基羧酸化的MWCNT粉狀加入二甲亞砜，超聲分散后得到均一、穩(wěn)定 的懸濁液;取所述的懸濁液滴涂于金電極表面，室溫晾干即得MWCNT修飾的金電極； (5) 在步驟(4)獲得的MWCNT修飾的金電極表面滴涂步驟(2)制得的分子印跡聚合物， 室溫晾干;將晾干后的電極置于40~50 °C超純水中磁力攪拌洗脫以去除模板分子雌酮，得 到雌酮分子印跡電化學(xué)傳感器。
[0008] 在上述步驟（1)中所述的HC1濃度優(yōu)選O.lmol/L ;所述四乙氧基硅烷、甲基甲氧基 硅烷、苯基甲氧基硅烷、無水乙醇、0.1 M HC1和超純水的體積比優(yōu)選為20:6:6:20:1:20。
[0009] 在上述步驟（1)中所加入的四乙氧基硅烷、甲基甲氧基硅烷、苯基甲氧基硅烷、無 水乙醇、HC1和超純水組成溶膠混合液，通過混懸1 h，得到均一、透明的溶膠-凝膠。
[0010] 在上述步驟(2)中，所述的非分子印跡聚合物與雌酮溶液的體積比優(yōu)選10:1，所述 雌酮溶液的濃度優(yōu)選100 mg/L。
[0011] 在上述步驟(2)中，在非分子印跡聚合物中加入雌酮溶液混懸1 h后形成分子印跡 聚合物。
[0012] 在上述步驟(3)中，稱取多壁碳納米管(MWCNT)IO mg加入到濃硫酸和濃硝酸的12 mL混合液中，所述濃硫酸和濃硝酸體積比=3:1，持續(xù)4 h的90 °C加熱回流，純水反復(fù)洗至 中性，用0.25 μπι的纖維濾紙抽濾，40 °C真空干燥箱烘干，得到端基羧酸化的MWCNT，紅外燈 下研磨成粉狀儲存。
[0013] 在上述步驟(4)中，稱取1.0 mg端基羧酸化的麗CNT粉狀加入1 mL二甲亞砜，超聲 分散20 min，得到均一、穩(wěn)定的懸濁液;取2.5 yL懸濁液滴涂于金電極表面，室溫晾干即得 MWCNT修飾的金電極。
[0014] 在上述步驟(5)中，在MWCNT修飾的金電極表面滴涂10 yL的分子印跡聚合物，室溫 晾干;將晾干后的電極置于40 °C超純水中磁力攪拌洗脫1 h，去除模板分子雌酮，得到雌酮 分子印跡電化學(xué)傳感器。
[0015] 本發(fā)明所述的制備方法制得的雌酮分子印跡電化學(xué)傳感器，應(yīng)用于雌酮環(huán)境內(nèi)分 泌干擾物的檢測，其特征在于，包括如下步驟： (1)使用電化學(xué)工作站對三電極體系進行測試，使用上述的制備方法制得的雌酮分 子印跡電化學(xué)傳感器作為工作電極，鉑絲電極為對電極，Ag/AgCl為參比電極，在3 mL、pH 6.0~8.0的磷酸鹽緩沖溶液配制的1 mg/L雌酮溶液中檢測分析； (2) 采用循環(huán)伏安法在-1.2~2.0 V電壓范圍內(nèi)掃描，掃描速率為0.1 V/s，檢測得到雌 酮對雌酮分子印跡電化學(xué)傳感器具有電催化還原作用； (3) 與步驟(2)在相同條件下將雌酮分子印跡電化學(xué)傳感器用于檢測與雌酮結(jié)構(gòu)相近 的雌二醇、雙酸A以及壬基酚的溶液，確定雌酮分子印跡電化學(xué)傳感器對雌酮具有特異選擇 功能； (4) 由步驟(2)得到的雌酮對雌酮分子印跡電化學(xué)傳感器具有電催化還原作用，根據(jù)所 得電流強度與雌酮標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度之間的線性關(guān)系，建立雌酮定量曲線； (5) 將待測水樣代替雌酮的標(biāo)準(zhǔn)溶液，待測水樣經(jīng)0.25 μπι過濾，按照步驟(4)雌酮定量 曲線的方法進行檢測分析； (6) 將雌酮分子印跡聚合物分別在室溫下放置5天、10天、30天之后再按照上述的制備 方法制備雌酮分子印跡電化學(xué)傳感器，按照步驟(4)雌酮定量曲線的方法進行檢測分析。
[0016] 本發(fā)明所述的制備方法制得的雌酮分子印跡電化學(xué)傳感器，其特征在于，所述的 雌酮分子印跡電化學(xué)傳感器能夠特異性識別溶液中雌酮，并且實現(xiàn)對水體中的雌酮分子進 行現(xiàn)場及時快速定量檢測分析。
[0017] 具體地說，本發(fā)明所述的一種雌酮分子印跡電化學(xué)傳感器的制備方法，其制備方 法的步驟是： (1)在離心管中分別加入四乙氧基硅烷、甲基甲氧基硅烷、苯基甲氧基硅烷、無水乙 醇、HC1 (0. lmol/L )和超純水(體積比為:20:6:6:20:1:20)組成溶膠混合液，混懸1 h，得到 均一、透明的溶膠-凝膠，得到的溶膠-凝膠即為