分子印迹聚合物敏感膜的电化学制备及应用

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分子印迹技术(Molecular imprinting technique,MIT)是一种分子识别技术,正在成为一种新兴的可选择性识别模板分子的一门技术。分子印迹技术是指制备在三维空间结构上与模板分子具有选择性结合的聚合物的实验技术,其实现原理是:首先选择能够与模板分子特异结合的具有适当官能团的功能单体,并且二者混合得到功能单体-模板分子复合物,然后选择适当的交联剂将复合物交联到共聚物中,最后选择适当的洗脱剂除去模板分子后得到能够与模板分子空间结构匹配的三维孔穴。理想的分子印迹聚合物应具备预定性、特异识别性和实用性三大显著特点,同时也要具备适当的刚性、柔性、机械稳定性以及热稳定性。本论文介绍了分别采用了不同的功能单体和制备方法来构建的电化学传感器。本文还对分子印迹膜进行了各种表征,并且对分子印迹膜识别机理进行了初步的探讨。本论文主要构建了以下三种分子印迹膜电化学传感器:(1)以铁氰化钾为探针分子,在玻碳电极表面电化学聚合功能单体邻苯二胺,分别制备了以葡萄糖(glucose)和果糖(fructose)作为模板分子的分子印迹电化学传感器。并且采用扫描电子显微镜(SEM)和电化学差分脉冲伏安法对各种实验条件进行了优化,着重研究了葡萄糖和果糖的检测范围和选择性。结果表明:探针分子在glucose-Imprinted MIP-GCE和fructose-Imprinted MIP-GCE上的电流响应曲线表明,在0.25到25μM 范围内,葡萄糖(glucose)和果糖(fructose)的浓度的对数值与铁氰化钾探针分子的峰电流变化呈良好的线性关系,葡萄糖和果糖的检出限(S/N=3)分别为0.185 μM和0.137 μM。同时该传感器能够成功应用于蔗糖厂废液这种复杂的实际样品中还原糖含量的测定。(2)以硼酸与二醇可逆共价结合形成环状的硼酸酯阴离子分子探针来识别糖类化合物,在玻碳电极表面电化学聚合功能单体苯酚,羟基苯硼酸,分别制备了以葡萄糖(glucose)和果糖(fructose)作为模板分子的分子印迹电化学传感器。葡萄糖和果糖在glucose-Imprinted MIP-GCE和 fructose-Imprinted MIP-GCE上的电位响应在0.75 mM~18 mM范围内呈良好的线性关系,葡萄糖和果糖的检出限分别为0.23 mM和0.35 mM,印迹电极对葡萄糖及果糖的灵敏度分别为0.686 mV mM-1和0.446 mV mM-1。该印迹电极用于实际样品中葡萄糖和果糖的电位检测,制备简便、快速、稳定性好,具有潜在的应用前景。(3)本章分别以秋水仙碱为电活性分子,以邻苯二胺为功能单体,在玻碳电极表面制备了 Al3+掺杂的能选择性识别秋水仙碱的生物电化学传感器(PoPD/Al3+/SWCNTs/GCE)。由于Al3+的原子轨道可以和秋水仙碱分子中的羟基配位,因此Al3+可以与秋水仙碱分子形成相对稳定和高选择性的结合位点,进而通过配位作用来增强印迹聚合物对秋水仙碱的特异性识别。本章用电化学方法对该电极(PoPD/Al3+/SWCNTs/GCE)进行了表征,并对制备分子印迹膜的实验条件进行了优化,在潜在干扰物存在的条件下,印迹电极对秋水仙碱的选择性进行了研究。结果表明,该印迹电极对秋水仙碱有良好特异识别,且具有良好的重复性和抗干扰能力。
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