一種分子印跡電致發光檢測抗生素殘留的電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片的製備的製作方法
2023-07-18 03:57:56 2
專利名稱：一種分子印跡電致發光檢測抗生素殘留的電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片的製備的製作方法
技術領域：
本發明涉及抗生素殘留檢測技術領域，更具體地說是ー種分子印跡電致發光檢測抗生素殘留的電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片的製備，本發明還涉及採用所述的電致發光傳感器檢測乳、肉、蛋製品中的抗生素殘留物的方法。
背景技術：
抗生素是微生物在代謝過程中對其他微生物具有殺滅或抑制作用的次級代謝產物，從上世紀50年代起，在畜禽養殖業中開始被普遍使用，其主要用途包括動物疾病治療、動物生長調節劑以及提高飼料利用效率等。抗生素作為藥物和非藥物對畜禽養殖業的發展起到重要作用，在很多國家的使用量也在不斷増加。使用抗生素後對畜牧業的發展做出了相當大的貢獻，但是隨之而來也給乳、肉、蛋製品加工行業和消費都帶來了危險，食用含有抗生素的乳、肉、蛋製品對人有致敏、產生耐藥性的風險，對人體健康不利。隨著人們對乳、肉、蛋製品由需求型向質量型的轉變，乳、肉、蛋製品中的抗生素殘留也逐漸成為全世界關注的ー個焦點。除了嚴格控制抗生素使用的監瞀管理，還必須不斷研究新的檢測方法。建立ー種高靈敏度和特異性的快速檢測抗生素殘留物的方法，便成為當前該研究領域亟需解決的問題之一。目前已有的抗生素殘留物檢測方法主要包括高效液相色譜法、紫外-可見分光光度法、螢光法、液相色譜-質譜聯用法、酶聯免疫分析法和微生物法等，但是這些檢測或篩檢方法存在不足。1.高效液相色譜法檢測抗生素殘留物是目前國內絕大多數檢測機構都在使用的方法，雖然靈敏度高，但存在樣品的前處理相對複雜、檢測周期長、程序複雜、所需試劑繁多等缺點。2.紫外-可見分光光度法和螢光法具有操作簡單、成本低、線性範圍寬等優點，但是其靈敏度和選擇性不高。3.液相色譜-質譜聯用法靈敏度比較高，但是儀器昂貴，操作比較複雜。4.酶聯免疫分析法靈敏度高，但是操作步驟比較複雜，而是試劑昂貴，成本比較聞。5.微生物法具有成本低、省時等優點，但一般只應用於篩選實驗。以上幾種方法對於抗生素殘留物的檢測和分析，一般都存在檢測成本高、結果假陽性、檢測過程複雜、成本高、試劑用量大、不適於現場快速檢測、共存物質幹擾大等缺點，因此不能滿足實際檢測的需要。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供了ー種具有樣品處理簡單、檢測速度快、成本低、靈敏度高、特異性強等特點的分子印跡電致發光檢測抗生素殘留的電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片。為了解決上述技術問題，本發明是通過以下措施來實現的ー種分子印跡電致發光檢測抗生素殘留的電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片的製備，其特徵是包括以下步驟
(1).製備電壓器(如附圖1)和多路復用開關(如附圖2);
(2).製備多通道紙上印刷電極先用蠟印表機在A4紙上列印如附圖3所示的蠟圖案，並將帶有蠟圖案的A4紙放置到平板加熱器或烘箱中，在60-150°C攝氏度下加熱0. 5-2分鐘，使蠟融化並浸透整個紙的厚度，形成疏水區；採用絲網印刷方法，在處理好的A4紙的未列印蠟的區域印刷碳工作電極和Ag/AgCl參比電極(如附圖4)；
(3).選擇能與抗生素殘留物合成分子印跡聚合物(MolecularlyImprintedPolymers,簡稱MIPs)的功能單 體；
(4).按一定摩爾比將殘留抗生素的模板分子、功能単體、交聯劑、致孔劑、引發劑和矽源混合均勻製成MIPs溶膠；
(5).製備石墨烯；
(6)製備碳點；
(7).製備碳點包覆的ニ氧化矽微球；
(8).利用層層自組裝表面修飾技術等，將石墨烯和碳點包覆的ニ氧化矽微球及MIPs溶膠修飾到紙上多通道紙電極表面上，製作紙上多通道分子印跡電致發光傳感器。本發明所述抗生素殘留物模板分子、功能単體、交聯劑、致孔劑、引發劑和矽源的摩爾比為 0.1 1:1 : 0.5 3 30 45 0.05 0.2 5 15。本發明所述石墨烯、碳點包覆的ニ氧化矽微球和分子印跡聚合物(MIPs)修飾到紙上多通道電極表面包括以下步驟
(1)將所製備的紙上多通道印刷電極用瑪瑙錘子仔細地打磨2min；
(2)將石墨烯超聲分散處理，製備分散的石墨烯溶液；
(3)將步驟(I)處理過的紙電極表面滴加經過步驟(2)處理的10UL石墨烯溶液，並晾乾；
(4)將製備的碳點包覆的ニ氧化矽微球超聲處理10- 40 min，得到分散的碳點包覆的ニ氧化矽微球溶液；
(5)向步驟(3)中處理過的電極滴上經步驟(4)處理過的碳點包覆的ニ氧化矽微球溶液，晾乾；
(6)將步驟(5)中晾乾的工作電極表面滴加10UL製備的MIPs溶液，然後將工作電極用洗脫劑洗脫20 - 30 min，在室溫下乾燥5 - 10 min。本發明還包括以下步驟
將紙上多通道分子印跡電致發光傳感器放置24 h後使用。本發明所述洗脫劑為こ腈或甲醇-こ酸。本發明所述變壓器中使用的電池為3V鋰電池。本發明所述的化學發光分析儀為西安瑞邁IFFM-E型流動注射化學發光分析儀。本發明所述功能單體為甲基丙烯酸ニこ氨基こ酯(DEAEM)、a-甲基丙烯酸(MAA);所述交聯劑為こニ醇ニ甲基丙烯酸酯(EGDMA);所述引發劑為偶氮ニ異丁腈(ABIN);所述致孔劑採用氯仿、甲醇；矽源為正矽酸こ酯(TEOS)。一種檢測乳、肉、蛋製品中的抗生素殘留物的分子印跡電致發光電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片的製備，其特徵是包括如下步驟將按上述任意ー種方法製得的分子印跡電致發光檢測痕量抗生素殘留物電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片配合化學發光分析儀，對乳、肉、蛋製品中的抗生素殘留物進行高靈敏、快速的檢測。本發明的有益效果1.ー種分子印跡電致發光檢測抗生素殘留的電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片的製備，將自製變壓器引入檢測裝置中作為動力，降低了檢測痕量抗生素殘留物的成本。2.採用多通道紙上電極代替傳統上的玻碳電極，實現了一次實驗檢測多種抗生素殘留物的目的，縮短了檢測時間，降低了檢測成本。3.將石墨烯納米材料的納米增效作用引入到電極的修飾過程中，使得所製備的分子印跡聚合物修飾的電極具有更高的靈敏性和檢測範圍。4.將表面修飾技術應用到分子印跡聚合物修飾電極的製備過程中，使得納米增效的分子印跡電致發光傳感器的製備具有可 控性，提高了實驗的靈敏度和準確性。5.本發明所得到的ー種分子印跡電致發光檢測抗生素殘留的電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片，可以實現樣本中抗生素殘留物的多通道、高特異性、高靈敏度、低成本、快速檢測。6.本發明所得到ー種分子印跡電致發光檢測抗生素殘留的電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片的特異性強，樣品中其它非特異性分子對檢測結果無影響；靈敏度高，可以達到ng級；檢測速度快，完成ー個基本檢測過程僅需2 - 3 min的時間，可在短時間內實現大量樣本的高通量篩選，試劑用量少，檢測一個樣品只需要幾十微升試劑；成本低，檢測I個樣品僅需幾分錢。7. ー種分子印跡電致發光檢測抗生素殘留的電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片的製備方法，操作快速、簡單，反應及結果均由儀器自動完成和記錄，避免了主觀因素的影響，並保證有很好的重複性，便於現場檢測。
下面結合附圖和具體實施例子對本發明做進ー步詳細描述。附圖1為變壓器實物照片。附圖2為多路復用開關實物照片。 附圖3為A4紙上蠟列印疏水圖案。附圖4為紙上印刷多通道電極(A、B兩個區域可以檢測不同組分，也可以檢測組分)。附圖5為變壓器電路示意圖，其工作原理為在VH和VL之間接ー個3V的鋰電池，通過按鍵設置數字電位器要輸出的電壓，通過三位數碼管顯示，通過單片機ATmegaSL控制X9313產生要輸出的電壓。三個按鍵功能如下
Kl :設置；K2 :「 + 」;K3本器件包括三個數碼管，分別為D1、D2、D3，負責電壓顯示，初始狀態數碼管顯示為0.50,單位為伏,具體操作說明如下
(1)按下「設置」按鍵，進入電壓設置狀態，按下「+ 」或者「--」，該位電壓值加I或者減
I ;
(2)第一位設置完成，按下「設置」按鍵，第二個數碼管閃爍，進入第二位設置，同上；
(3)三位數碼管設置完成後，按下「設置」按鍵，數碼管停止閃爍，輸出設置電壓值。
具體實施例方式實施例1 (氯黴素類，如氯黴素)
ー種分子印跡電致發光檢測氯黴素殘留的電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片的製備方法，包括以下步驟
(1).製備電壓器和多路復用開關；
(2).製備多通道紙上印刷電極先用蠟印表機在A4紙上列印如附圖3所示的蠟圖案，並將帶有蠟圖案的A4紙放置到平板加熱器或烘箱中，在60-150°C攝氏度下加熱0. 5-2分鐘，使蠟融化並浸透整個紙的厚度 ，形成疏水區；採用絲網印刷方法，在處理好的A4紙的未列印蠟的區域印刷碳工作電極和Ag/AgCl參比電極(如附圖4)；
(3).選擇能與氯黴素合成MIPs的功能単體甲基丙烯酸ニこ氨基こ酯(DEAEM)；
(4).模板分子氯黴素，功能単體甲基丙烯酸ニこ氨基こ酯(DEAEM)，交聯劑こニ醇ニ甲基丙烯酸酯(EGDMA)，致孔劑甲醇，引發劑偶氮ニ異丁腈(ABIN)，矽源正矽酸こ酯(TEOS)按摩爾比為0.1 I 0. 5 30 0. 05 5混合均勻，得到氯黴素MIPs溶膠；
(5).石墨烯製備在超聲攪拌的條件下，向氧化石墨烯的分散液中，加入還原劑水合肼，得到穩定的石墨烯懸浮液；
(6)取製備好的石墨烯，在環戍酮溶劑中，超聲30min,得到穩定性較好的均勻分散石墨烯溶液；
(7)工作電極選用紙上印刷多通道電極，將所製備的紙上多通道印刷電極用瑪瑙錘子仔細地打磨2 min ；
(8)將步驟(7)處理過的紙電極表面滴加經過步驟(6)處理的10UL石墨烯溶液，並晾乾；
(9)製備碳點材料在ー電解池中以碳棒為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極，鉬網為對電極，在PH 7.0磷酸ニ氫鈉-磷酸氫ニ鈉緩衝溶液中利用電化學工作站施加(-3. 0)
V- (+3. 0) V 電壓(掃速 100 mV/S)，掃描 10 min ；
(10)製備碳點包覆的ニ氧化矽微球0.04 g SiO2微球溶解於4 mLこ醇和水(體積比1:1)中，加入0.8 mL (3-氨基丙基)-三こ氧基-矽烷磁性攪拌6小時，用こ醇離心洗滌4次得到氨基修飾的SiO2微球，將所製備的氨基修飾的SiO2微球與1. 0 mL所製備的碳點溶液和1. 0 mL N-(3- ニ甲基氨丙基)-N』 -こ基碳ニ亞胺混合於4°C環境中磁性攪拌反應12h，離心洗滌5次得到碳點包覆的SiO2微球；
(11)向步驟(8)處理過的電極滴上經步驟(10)處理過的碳點包覆的SiO2微球溶液，晾乾；
(12)向步驟(11)中處理過的電極滴加20步驟(4)製備的MIPs溶膠，晾乾後用洗脫劑洗脫20 - 30 min，在室溫下乾燥5 - 10 min ;檢測氯黴素分子印跡電致發光傳感器製備完畢；
將製得的檢測氯黴素分子印跡電致發光傳感器結合自製變壓器和多路復用開關並配合化學發光分析儀，對乳、肉、蛋製品中殘留的氯黴素進行高靈敏、快速的檢測。結果見表I。利用現有的高效液相色譜法(HPLC)對乳、肉、蛋製品中痕量氯黴素殘留進行檢測，結果見表I ;
表I本發明ー種分子印跡電致發光檢測抗生素殘留的電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片和高效液相色譜法(HPLC)對氯黴素檢測效果對比
權利要求
1.ー種分子印跡電致發光檢測抗生素殘留的電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片的製備，其特徵是包括以下步驟 (1.1)製備電壓器和多路復用開關； (1. 2)製備多通道紙上印刷電極； (1. 3)選擇能與抗生素殘留物合成分子印跡聚合物(Molecularly ImprintedPolymers,簡稱MIPs)的功能單體； (1. 4)按一定摩爾比將殘留抗生素的模板分子、功能単體、交聯劑、致孔劑、引發劑和矽源混合均勻製成MIPs溶膠； (1. 5)製備石墨烯； (1.6)製備碳點； (1. 7)製備碳點包覆的ニ氧化矽微球； (1.8)利用層層自組裝表面修飾技術等，將石墨烯和碳點包覆的ニ氧化矽微球及MIPs溶膠修飾到多通道紙電極表面上，製作紙上多通道分子印跡電致發光傳感器； (1. 9)本發明所述獸藥殘留物模板分子、功能単體、交聯齊U、致孔劑、引發劑和矽源的摩爾比為 0.1 1:1 : 0.5 3 30 45 0.05 0.2 5 15。
2.本發明所述石墨烯、碳點包覆的ニ氧化矽微球和分子印跡聚合物(MIPs)修飾到紙上多通道電極表面包括以下步驟 (2.1)將所製備的紙上多通道印刷電極用瑪瑙錘子仔細地打磨2 min ； (2. 2)將石墨烯超聲分散處理，製備分散的石墨烯溶液； (2. 3)將步驟2.1.處理過的紙電極表面滴加經過步驟2.2.處理的10 UL石墨烯溶液，並晾乾； (2. 4)將製備的碳點包覆的ニ氧化矽微球超聲處理10 - 40 min，得到分散的碳點包覆的ニ氧化矽微球溶液； (2. 5)向步驟2.3.中處理過的電極滴上經步驟2.4.處理過的碳點包覆的ニ氧化矽微球溶液，晾乾； (2. 6)將步驟2. 5.中晾乾的工作電極表面滴加10 UL製備的MIPs溶液，然後將工作電極用洗脫劑洗脫20 - 30 min，在室溫下乾燥5 - 10 min ； (2. 7)將步驟2. 6.中製備的分子印跡電致發光傳感器放置24 h後配合自製變壓器、多路復用開關和化學發光分析儀對抗生素殘留物進行檢測。
3.根據權利要求1-2所述的分子印跡電致發光傳感器，其特徵是所述的碳點材料製備步驟為在ー電解池中以碳棒為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極，鉬網為對電極，在pH 7.0磷酸ニ氫鈉-磷酸氫ニ鈉緩衝溶液中利用電化學工作站施加(-3.0) V - (+3.0)V電壓(掃速100 mV/S)，掃描10 min。
4.根據權利要求1-3所述的分子印跡電致發光傳感器，其特徵是製備碳點包覆的ニ氧化矽微球的製備步驟為0.04 g SiO2微球溶解於4 mLこ醇和水(體積比為1:1)中，カロA 0.8 mL (3-氨基丙基)-三こ氧基-矽烷磁性攪拌6小時，用こ醇離心洗滌4次得到氨基修飾的SiO2微球，將所製備的氨基修飾的SiO2微球與1. 0 mL所製備的碳點溶液和1. 0mL N-(3-ニ甲基氨丙基)-N』-こ基碳ニ亞胺混合於4°C環境中磁性攪拌反應12 h，離心洗滌5次得到碳點包覆的SiO2微球。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的分子印跡電致發光傳感器，其特徵是所述功能單體為甲基丙烯酸ニこ氨基こ酯(DEAEM)、a -甲基丙烯酸(MAA);所述交聯劑為こニ醇ニ甲基丙烯酸酯(EGDMA);所述引發劑為偶氮ニ異丁腈(ABIN);所述致孔劑採用氯仿、甲醇；矽源為正矽酸こ酯(TEOS)。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的分子印跡電致發光傳感器，其特徵是所述的模板分子、功能単體、交聯劑、引發劑、致孔劑和矽源的摩爾比為0.1 1:1 : 0.5 3 30 45 0. 05 0. 2 5 15。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的分子印跡電致發光傳感器，其特徵是所述洗脫劑為こ腈或甲醇-こ酸。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的分子印跡電致發光傳感器，其特徵是自製變壓器中所用電池為3 V鋰電池。
9.根據權利要求1-8中任一項所述的分子印跡電致發光傳感器，其特徵是所述的化學發光分析儀為西安瑞邁IFFM-E型流動注射化學發光分析儀。
10.根據權利要求1-9中任一項所述的分子印跡電致發光傳感器，其特徵是自製變壓器的控制面板表面有三個控制鍵和三位數碼顯示管所組成。
全文摘要
本發明公開了一種分子印跡電致發光檢測抗生素殘留的電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片的製備方法。包括以下步驟自製變壓器和多路復用開關；製備紙上多通道印刷電極；製備抗生素殘留物的分子印跡(MIPs)溶膠；製備碳點和碳點包覆的二氧化矽微球；製備石墨烯納米材料；利用電極表面修飾技術將石墨烯和碳點包覆的二氧化矽微球及MIPs溶膠修飾到紙上多通道電極表面上。一種分子印跡電致發光檢測抗生素殘留的電壓可控和多路轉換的多通道傳感紙晶片的製備方法還包括如下步驟，將修飾後的電極配合化學發光分析儀、變壓器和多路復用開關對樣品提取液中的抗生素殘留物進行檢測。本發明的紙晶片的特異性強，靈敏度高，可以達到ng級；成本低。操作快速、簡單，反應及結果均由儀器自動完成和記錄。
文檔編號G01N21/66GK103063652SQ20121058532
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者李念強, 張彥, 於京華, 葛慎光, 葛磊, 顏梅, 王盼盼, 楚成超, 蘇敏 申請人:濟南大學