分子印迹电化学传感器的研究进展

本文综述了分子印迹电化学传感器的制备及其在电分析化学领域中的应用研究。引用文献83篇。     

分子印迹电化学传感器

分子印迹电化学传感器能够选择性识别并检测特定目标化合物,因其设计简单、灵敏度高、价格低廉、携带方便、易于微型化和自动化等优点,在临床诊断、环境监测、食品分析等方面越来越受到人们的关注.本文作者主要论述分子印迹技术与电化学技术相结合构建分子印迹电化学传感器,包括分子印迹电化学传感器的种类,以及电化学方法制备分子印迹聚合物膜的常用单体等.对分子印迹电化学传感器领域新出现的分子印迹聚合物-纳米材料复合物以及纳米结构分子印迹聚合物也一并做了评述.     

L-色氨酸分子印迹传感器敏感膜的制备与性能

以L-色氨酸(L-Trp)为模板分子, 邻苯二胺(o-PD)为功能单体, 在金电极表面原位合成了分子印迹聚合物敏感膜; 通过循环伏安法(CV)、 差示脉冲伏安法(DPV)和电化学阻抗谱法(EIS)考察了该电极的性能. DPV测试结果表明, 在1×10^-8~2×10^-7 mol/L范围内, 峰电流与L-Trp的浓度呈线性关系, 检出限为0.3×10^-8 mol/L; 选择识别性实验结果表明, L-Trp印迹敏感膜的印迹因子达到3.72, 相对于干扰物的选择因子均大于1, 对与L-Trp结构相似的L-酪氨酸(L-Tyr)的选择因子也达到2.30, 说明该印迹膜对L-Trp具有良好的选择性; 识别过程动力学研究结果表明, 印迹膜对L-Trp的识别是一个两步连续发生的过程, 即快结合过程和慢吸附过程.     

异丙隆分子印迹敏感膜传感器

在弱酸(pH 5.5)条件下,采用电聚合法在金电极上制备邻氨基酚异丙隆分子印迹膜,对该印迹膜的性能、分子印迹效应和印迹膜对模板分子及其结构相似物的选择性响应等进行了研究.以K3Fe(CN)6为印迹电极和底液间的探针,建立了一种检测异丙隆的方法.该传感器对异丙隆具有良好的选择性和敏感度,异丙隆浓度在1.0×10-7～4.0×10-4 mol/L范围内与K3Fe(CN)6还原峰电流减少量呈线性关系; 检出限为2.95×10-8 mol/L.对农田水中异丙隆含量进行了测定,回收率为99.0%～102.0%.     

纳米材料在电化学分子印迹传感器中的应用进展

本文对近年来纳米材料在电化学分子印迹传感器中的应用做了概述.重点介绍了石墨烯,金纳米材料,银纳米材料,钯纳米材料,碳纳米管以及纳米粒子混合分子材料在电化学分子印迹传感器中的应用.并对纳米材料在电化学分子印迹传感器中的应用前景进行了探讨.     

盐酸环丙沙星分子印迹电化学传感器

本文将电化学合成与分子印迹技术相结合,采用循环伏安法在石墨电极表面,形成盐酸环丙沙星(CPX)分子印迹聚吡咯薄膜,制备了CPX分子印迹传感器。实验对传感器的制备条件进行了优化,用铁氰化钾作为活性电子探针,采用方波伏安法研究了传感器性能。结果表明,在1×10~(-8)~1×10~(-4)mol/L范围内,峰电流与CPX浓度负对数呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为3.5×10~(-9)mol/L。传感器对模板分子CPX选择性强,重现性和稳定性好,置于室温下15d峰电流强度无明显变化。     

分子印迹电化学传感器检测水杨酸

以水杨酸(SA)为模板分子,邻苯二胺(o-PPD)及吡咯(Py)为复合功能单体,在石墨烯修饰的玻碳电极表面制备分子印迹电化学传感器(MIP/GO/GCE),用扫描电镜(SEM)观察印迹膜的表面形貌,方波伏安法(SWV)和循环伏安法(CV)对分子印迹传感器的性能进行表征。通过优化实验条件,显示SA浓度在1.0×10^-8～1.0×10^-2 mol/L范围内,分子印迹传感器峰电流与SA浓度负对数具有良好的线性关系,检出限为8.6×10^-9 mol/L。该传感器对SA具有良好的选择性,样品回收率为101%～106%,相对标准偏差(RSD)为3.8%。SA分子印迹传感器的制备简单、抗干扰性好、灵敏度高、成本低廉,具有较好实用价值。     

葡萄糖分子印迹电化学传感器的研制及其应用

本文结合分子印迹技术与电化学检测手段,制备了高选择性、高灵敏度和价格低廉的分子印迹电化学传感器,并利用该传感器对食品中的葡萄糖进行定量分析。由于该分子印迹膜为非导电膜,本实验以铁氰化钾-亚铁氰化钾离子作为底液与电极之间的探针并通过铁氰化钾-亚铁氰化钾氧化还原电流信号的变化来对葡萄糖浓度进行间接测定。实验结果表明,在0.01~2μmol/L的范围内,葡萄糖浓度的变化与铁氰化钾-亚铁氰化钾氧化还原电流信号变化呈线性关系,检出限为7.68×10-9 mol/L。该传感器的制备和测量方法简单,可用于实际样品的检测。     

氯丙嗪分子印迹敏感膜传感器的制备与应用

以氯丙嗪为模板分子,邻氨基酚为功能单体,在金电极表面电聚合制备具有特异性识别孔穴的氯丙嗪分子印迹敏感膜(MIP)。 采用循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)等研究了印迹膜的性能、结构和分子印迹效应,并与其结构相似的化合物奋乃静和异丙嗪的选择性响应进行了比较,发现传感器对氯丙嗪具有良好的选择性。 氯丙嗪浓度在6.0×10-7～9.0×10-5 mol/L范围内与峰电流呈线性关系,线性方程为:I(μA)=61.25lg c(μmol/L)+23.47(r=0.9975),根据DL=3δb/s计算检出限为2.0×10-7 mol/L,该传感器具有良好的重复性、再生性和高灵敏度。     

抗坏血酸分子印迹电化学传感器的研制与应用

以抗坏血酸(AA)为模板分子,邻苯二胺(o-PD)为功能单体,采用循环伏安法(CV)在玻碳电极表面电聚合形成聚邻苯二胺(PPD)膜,经水将模板分子洗脱后,制得抗坏血酸分子印迹膜电极。优化的分子印迹条件为:以0.20 mol/L HAc-NaAc(pH 5.2)缓冲溶液为反应介质,o-PD和AA的摩尔比为1∶2,扫描电位为0~0.8 V,扫描速度为50 mV/s。利用CV、方波伏安法(SWV)和电流-时间曲线法(I~t)对该分子印迹传感器的电化学性能进行评价。该传感器的响应电流与AA浓度在低浓度区(1.0×10-6~1.0×10-3mol/L)和高浓度区(1.0×10-3~4.5×10-3mol/L)分别呈良好的线性关系,检出限为4.9×10-7mol/L。运用建立的方法对市售橙汁中的AA进行测定,并用2,6-二氯酚靛酚滴定法进行验证,结果表明,该传感检测技术快速、准确、成本低,适用于橙汁等食品中AA的测定。     

对羟基苯甲酸酯分子印迹电化学传感器的研制

利用分子印迹技术,以对羟基苯甲酸乙酯为模板分子,甲基丙烯酸为单体,在玻碳电极表面原位聚合分子印迹聚合物敏感膜.采用方波伏安法对对羟基苯甲酸乙酯在该印迹电极上的电化学行为进行了研究,当响应时间为15 min时,0.95 V(vs SCE)处的峰电流与对羟基苯甲酸乙酯的浓度在2.0×10-6 ～2.0×10-4 mol/L范围内呈线性关系,检出限(S/N=3)为1.0 μmol/L,而相同条件下,对羟基苯甲酸乙酯在控制电极上的响应非常小并对浓度变化不灵敏;同时在印迹电极上氧化峰电位较在裸电极上发生了微弱正移.同一支印迹电极对对羟基苯甲酸乙酯响应值的RSD为4.3%(n=10).该印迹电极对尼泊金酯类具有良好的选择性,对对羟基苯甲酸甲酯、丙酯以及丁酯的选择性系数分别为1.89、1.70和2.01;对结构相似的苯酚、对羟基苯甲酸、对氨基苯甲酸等响应不灵敏,对结构差异较大的如维生素C等几乎无响应.用该分子印迹电极对实际样品进行分析,加标回收率大于90%.     

表面分子印迹磁性纳米粒子的制备及其血红蛋白传感应用

以Fe₃O₄磁性纳米粒子为载体、多巴胺（DA）为功能单体、血红蛋白（Hb）为模板分子,用氯铂酸氧化DA生成聚多巴胺（PDA）,同时氯铂酸还原为铂纳米粒子（PtNPs）,与Hb一起负载于Fe₃O₄纳米粒子表面,洗脱Hb后合成了表面分子印迹磁性纳米粒子（印迹Fe₃O₄/PDA-PtNPs）. 将印迹Fe₃O₄/PDA-PtNPs修饰于磁性玻碳基底表面,制得印迹Fe₃O₄/PDA-PtNPs修饰电极. 实验结果表明,印迹Fe₃O₄/PDA-PtNPs具有良好的水溶性,粒径分布均匀,生成的PtNPs具有良好的导电性和刚性. 用印迹Fe₃O₄/PDA-PtNPs构建的传感器对Hb具有良好的识别性,在0.14 ~ 2.7 μg·mL^-1 Hb浓度范围与交流阻抗变化值呈良好的线性关系,检出限（S/N=3）为0.05 μg·mL^-1.     

Molecularly Imprinted Electrochemical Sensors

In this review, the applications of molecularly imprinted polymer (MIP) materials in the area of electrochemical sensors have been explored. The designs of the MIPs containing different polymers, their preparation and their immobilization on the transducer surface have been discussed. Further, the employment of various transducers containing the MIPs based on different electrochemical techniques for determining analytes has been assessed. In addition, the general protocols for getting the electrochemical signal based on the binding ability of analyte with the MIPs have been given. The review ends with describing scope and limitations of the above electrochemical based MIP sensors.     

磁性分子印迹电化学传感法检测痕量奥卡西平

该文以4-乙烯基吡啶和甲基丙烯酸酯为原料制备了一种可用于检测奥卡西平（OXC）的磁性分子印迹 电化学传感器（MNPs－MIP/MCPE）。首先,依据密度泛函数理论（DFT/B3LYP/6－31 + G）计算,实验成功地 筛选和构建出 OXC与功能单体的最佳组合及比例。随后,基于沉淀聚合法合成了能够识别 OXC的磁性分子 印迹膜（MNPs－MIP）,将MNPs－MIP覆于碳糊电极（MCPE）表面制成MNPs－MIP/MCPE。采用差分脉冲伏安 法（DPV）将 MNPs－MIP/MCPE 传感器用于不同浓度 OXC 的测定。结果显示,传感器的峰电流信号随 OXC 浓 度的增大而增大,且OXC分别在5 × 10－8 ～3 × 10－6 mol/L和3 × 10－6 ～1. 5 × 10－4 mol/L浓度范围内与其峰电流 信号呈线性关系,其线性方程分别为：Ip （μA）= 1. 755 + 1. 097c（μmol/L）,相关系数（r）= 0. 999 7 和 Ip （μA）= 0. 131 + 5. 177c（μmol/L）,r = 0. 999 6。OXC的检出限（LOD = 3S/m）为2. 06 × 10－8 mol/L。该传感器成 功用于实际样品中OXC含量的检测,其回收率为99. 4%~101%,相对标准偏差（RSD）为1. 5%～2. 5%。     

分子印迹电化学传感器的制备及其快速检测饮水中草甘膦残留的应用研究

以吡咯(Py)为功能单体,草甘膦(Gly)为模板,采用电化学聚合法构建了草甘膦分子印迹电化学传感器。通过循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)、电化学交流阻抗法(EIS)对印迹电极性能进行了表征,筛选了印迹电极的聚合体系和模板分子的洗脱方法,优化了检测体系的p H值和吸附时间等。结果表明,以铁氰化钾为电活性探针,在最优检测体系中该印迹传感器对草甘膦具有特异性快速响应、灵敏度高和稳定性好的优点,传感器的峰电流与草甘膦浓度在5~800 ng/m L范围内呈良好的线性关系,相关系数(r2)为0.981 7,检出限(S/N=3)为0.27 ng/m L。该传感器具有良好的重现性和稳定性,放置3周后对目标物的响应峰电流无明显变化。用于实际样品中草甘膦的测定,加标回收率为78.6%~99.0%,能满足现场快速检测的要求。     

Molecularly Imprinted Electrochemical Sensor for the Detection of Organophosphorus Pesticide Profenofos

The presence of profenofos (PFF) in food has been strictly limited by legislation due to its genotoxic and toxic effects on health. It is therefore very important to establish simple and rapid analytical methods to detect traces of this insecticide. A reusable molecularly imprinted polypyrrole MIP(O-PPy) on a glassy carbon electrode (GCE) has been developed to measure PFF. The PPy was polymerized by cyclic voltammetry (CV) in the presence of template molecules (PFF) in an acidic solution on a GCE. The various experimental parameters such as film thickness, analyte/monomer ratio, and removal/rebinding requirements were examined and optimized. The signal of the redox probe (ferrocyanide/ferrocyanide) was used for the electrochemical detections. All steps of the sensor manufacturing, removal/rebinding of template molecules, and response to different PFF concentrations were tested by cyclic voltammetry (CV), differential pulse voltammetry (DPV), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The MIP sensor was able to detect PFF in the linear ranges of 1.0×10⁻⁹ to 1.0×10⁻⁶ M and 1.0×10⁻⁹ to 5.0×10⁻⁶ M, with detection limits, a signal-to-noise ratio (S/N) of three was used to estimate LOD, of about 1 nM using DPV and EIS, respectively. The MIP (PPy) GCE provided excellent PFF recognition performance and was successfully used to quantify PFF in sweet pepper samples, yielding recoveries not greater than 108 %.     

Molecularly Imprinted Polymers Combined with Electrochemical Sensors for Food Contaminants Analysis

Detection of relevant contaminants using screening approaches is a key issue to ensure food safety and respect for the regulatory limits established. Electrochemical sensors present several advantages such as rapidity; ease of use; possibility of on-site analysis and low cost. The lack of selectivity for electrochemical sensors working in complex samples as food may be overcome by coupling them with molecularly imprinted polymers (MIPs). MIPs are synthetic materials that mimic biological receptors and are produced by the polymerization of functional monomers in presence of a target analyte. This paper critically reviews and discusses the recent progress in MIP-based electrochemical sensors for food safety. A brief introduction on MIPs and electrochemical sensors is given; followed by a discussion of the recent achievements for various MIPs-based electrochemical sensors for food contaminants analysis. Both electropolymerization and chemical synthesis of MIP-based electrochemical sensing are discussed as well as the relevant applications of MIPs used in sample preparation and then coupled to electrochemical analysis. Future perspectives and challenges have been eventually given.