一種碳纖維基電化學復合物、分子印跡傳感器及其制備方法和用途技術

一種碳纖維基電化學復合物，包括碳纖維和氫氧化銅晶體，通過水熱法和焙燒法在碳纖維表面生長出氫氧化銅晶體而成纖維狀結構，具有優(yōu)異的離子及電子轉移速率和良好的化學穩(wěn)定性，本發(fā)明專利技術還提供了一種利用上述電化學復合物修飾玻碳電極，再經表面聚合分子印跡膜而得到分子印跡傳感器，具有較強的電子、離子流動傳輸性，同時對茶堿的靶向識別性較高，通過電子的流動實現(xiàn)對茶堿的電化學檢測，檢測范圍達到4μM

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種碳纖維基電化學復合物、分子印跡傳感器及其制備方法和用途


[0001]本專利技術涉及藥物檢測領域，特別涉及一種碳纖維基電化學復合物、分子印跡傳感器及其制備方法和用途。

技術介紹

[0002]隨著現(xiàn)代電子及生物技術的飛速發(fā)展，生物傳感技術已經形成了一個獨立的、新興的高科技領域。它涉及到生物學、化學、物理學、材料學、醫(yī)學、電子技術以及微機電系統(tǒng)等多個學科交叉領域的多種技術。同時，生物傳感器中的分子識別元件能與生物信息發(fā)生特意性結合，包括蛋白質、細胞器、活細胞、微生物以及組織等，并通過換能器將這些生物信息轉換為分析信號，經過電子儀表的二次放大及輸出就變成了我們所熟知的光、電等信號。同時，生物傳感器具有極高的靈敏度，它的性能更穩(wěn)定、適用面廣、特異性好、所需樣品量少而且不需要進行前處理，操作安全簡便，這使得生物傳感器能夠通過快速有效的分析手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實驗室技術，為實驗研究提供便利，因而成為近年來的研究熱點，并在生物醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)測、食品醫(yī)藥檢測等領域具有廣闊的應用前景。
[0003]電化學生物傳感器是將獲取到的生物信息通過換能器轉變成電化學信息的傳感器。作為傳感器的一個重要分支，電化學生物傳感器在檢驗醫(yī)學中，特別是即時檢驗中具有非常好的應用前景。該技術一般具有較高的靈敏度，但對目標物質的選擇性不高，難以排除測試過程中其他干擾物質的影響。
[0004]分子印跡聚合物(MIP)是一種對目標分子具有靶向識別作用的人工合成生物模擬材料，其對目標分子的選擇性識別與傳統(tǒng)電化學傳感器相比有大幅度的提高。利用電化學聚合方法制備MIP是目前制備用于識別尺寸較大的印記分子的MIP最有潛力的方法，但用該方法制備MIP用于阿司匹林的檢測卻鮮有報道，因而開展利用電化學聚合方法制備MIP修飾電極構建電化學分子印跡生物傳感器的研究具有重要的科學價值。同時，電極修飾材料的選擇將會對分子印跡傳感器的穩(wěn)定性和對目標分子的選擇性產生較大的影響。
[0005]茶堿是松弛支氣管類藥物中的一種，它可以讓細胞里面鈣離子的濃度下降，在臨床上一般應用于支氣管哮喘的患者、慢阻肺的患者甚至支氣管擴張以后出現(xiàn)喘息的患者。茶堿在血液中安全含量的范圍非常小，血藥濃度為10～20μg/mL時其藥用效果最佳，超過20μg/mL或低于10μg/mL時起到相反的效果。關于茶堿中毒的案例國際上有很多，其中的年齡分布大概在嬰幼兒和老年人。就中國目前出現(xiàn)的茶堿中毒案例里，其中有11例都是因為誤診導致嬰幼兒誤食用茶堿超過正常劑量的10倍甚至更多。另有4例是因為肌肉注射和靜脈注射中茶堿濃度超標。而因口服過量茶堿導致死亡的案例就有2例。關于老年人茶堿中毒案例還有8例，幾乎常見癥狀都是心臟意外。雖然茶堿有很獨特的藥理作用，但也因為其嚴格的安全范圍導致很多突發(fā)情況的發(fā)生。所以茶堿的濃度檢測一直以來都是各類研究人員很為關注的一大方面。基于此，對茶堿的含量檢測就顯得尤為重要。

技術實現(xiàn)思路

[0006]本專利技術的目的之一是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種碳纖維基電化學復合物，具有優(yōu)異的離子及電子轉移速率和良好的化學穩(wěn)定性。
[0007]本專利技術的目的之二是提供一種分子印跡傳感器，具有較強的電子、離子流動傳輸性，同時對茶堿的靶向識別性較高，通過電子的流動實現(xiàn)對茶堿的電化學檢測，檢測范圍達到4μM
?
150μM，檢測限達到10
?7M。
[0008]實現(xiàn)本專利技術目的之一的技術方案是：一種碳纖維基電化學復合物，包括碳纖維和氫氧化銅晶體，通過水熱法和焙燒法在碳纖維表面生長出氫氧化銅晶體而成纖維狀結構。
[0009]進一步的，碳纖維和氫氧化銅晶體的質量比為1：0.6。
[0010]上述電化學復合物的制備方法，包括以下步驟：
[0011]1)取短切條狀碳纖維0.15g，經清洗后烘干；
[0012]2)取硫酸銅溶液，加入氨水、氫氧化鈉，攪拌至溶解，然后加入十六烷基三甲基氯化銨，繼續(xù)攪拌至溶解；
[0013]3)加入步驟1)處理后的碳纖維，在165
?
185℃條件下反應至結束，烘干待用；
[0014]4)在400
?
550℃條件下焙燒，得到目標產品。
[0015]優(yōu)選的，步驟1)所述清洗，依次采用丙酮、二次水、乙醇進行超聲波清洗25min，所述烘干，在50℃條件下真空烘干。
[0016]優(yōu)選的，步驟2)中先用丙酮對碳纖維進行超聲波清洗，目的是除去碳纖維表面的膠質，以免影響后續(xù)工藝，而后為了進一步除去殘留表面的丙酮依次利用二次水和乙醇對其進行超聲清洗。
[0017]進一步的，步驟2)中，分別取CuSO4·
5H2O、第一氨水、十六烷基三甲基氯化銨和NaOH溶解于去離子水中，CuSO4·
5H2O、十六烷基三甲基氯化銨和NaOH的質量比為1：1.6：5.3，去離子水與第一氨水的體積比為95:1，攪拌溶解后得到的溶液中再加入第二氨水調節(jié)體系OH
?
濃度，第二氨水與第一氨水的體積比為3.5:1。
[0018]進一步的，步驟3)反應時間為12h，所述烘干為在60℃條件下烘干，步驟4)所述焙燒的時間為4h。
[0019]實現(xiàn)本專利技術目的之二的技術方案是：一種分子印跡傳感器，包括修飾電極，以及分子印跡膜，所述修飾電極由玻碳電極經上述的電化學復合物修飾得到，所述分子印跡膜聚合在修飾電極的表面。
[0020]上述分子印跡傳感器的制備方法，在保護氣氛下，包括以下步驟：
[0021]1)取權利要求1或2電化學復合物，溶解于水中，配成濃度為0.1g/mL的溶液，滴于玻碳電極表面，烘干，得到修飾電極；
[0022]2)配置pH＝6的PBS緩沖溶液，配置NaCl電解液，電解液中溶解鄰苯二胺，配置茶堿甲醇溶液；
[0023]3)取電解池置于磁力攪拌器上；
[0024]4)向電解池中加入步驟2)配置的PBS緩沖溶液、配置的電解液、配置的茶堿甲醇溶液，且攪拌；
[0025]5)將步驟1)制備得到的修飾電極加入電解池中，作為工作電極，以飽和甘汞電極作為參比電極，以鉑片電極作為輔助電極構成三電極體系，以掃描速率40mV/s，掃描電壓
為
?
0.5V～1.0V下掃描10圈；
[0026]6)取出修飾電極，沖洗后進行洗脫，得到分子印跡傳感器。
[0027]進一步的，步驟1)所述溶解，采用超聲溶解，所述水為去離子水，所述玻碳電極經拋光預處理，所述烘干采用紅外線烘干；步驟2)所述PBS緩沖溶液的濃度為0.1mol/L，電解液的濃度為0.5mol/L，鄰苯二胺的濃度為3mol/L，所述茶堿甲醇溶液的濃度為1g/L。
[0028]本專利技術還提供了上述分子印跡傳感器在用于檢測茶堿的用途。
[0029]采用上述技術方案具有以下有益效果：
[0030]1、本專利技術提供的碳纖維基電化學復合物，以碳纖維(CF)作為模板，通過水熱法和焙燒法在碳纖維表面生長出氫氧化銅(Cu(OH)2)晶體，碳本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種碳纖維基電化學復合物，其特征在于，包括碳纖維和氫氧化銅晶體，通過水熱法和焙燒法在碳纖維表面生長出氫氧化銅晶體而成纖維狀結構。2.根據權利要求1所述的碳纖維基電化學復合物，其特征在于，碳纖維和氫氧化銅晶體的質量比為1：0.6。3.權利要求1或2所述的碳纖維基電化學復合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1)取碳纖維，經清洗后烘干；2)取硫酸銅溶液，加入氨水、氫氧化鈉，攪拌至溶解，然后加入十六烷基三甲基氯化銨，繼續(xù)攪拌至溶解；3)加入步驟1)處理后的碳纖維，在165
?
185℃條件下反應至結束，烘干待用；4)在400
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550℃條件下焙燒，得到目標產品。4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟1)所述清洗，依次采用丙酮、二次水、乙醇進行超聲波清洗25min，所述烘干，在50℃條件下真空烘干。5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中，分別取CuSO4·
5H2O、第一氨水、十六烷基三甲基氯化銨和NaOH溶解于去離子水中，CuSO4·
5H2O、十六烷基三甲基氯化銨和NaOH的質量比為1：1.6：5.3，去離子水與第一氨水的體積比為95:1，攪拌溶解后得到的溶液中再加入第二氨水調節(jié)體系OH
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濃度，第二氨水與第一氨水的體積比為3.5:1。6.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟3)反應時間為12h，所述烘干為在60℃條件下烘干，步驟4...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：崔萌，龍禮坤，王曉惠，權梓昂，邵自強，
申請(專利權)人：吉林化工學院，
類型：發(fā)明
國別省市：