用于檢測(cè)卡那霉素的電紡納米纖維殼聚糖電容型傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬電容性傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種用于檢測(cè)卡那霉素的電紡納米纖維殼聚糖電容型傳感器及用其檢測(cè)卡那霉素的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]卡那霉素(kanamycin)是一種常用的氨基糖苷類抗生素，和其他氨基糖苷類抗生素相似，有相對(duì)較低的安全殘留限量，會(huì)引起許多副作用，例如:聽力喪失，毒害腎臟和對(duì)藥物過敏。此外，卡那霉素在農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)業(yè)、畜牧業(yè)中廣泛應(yīng)用，也常用作飼料添加劑，加速動(dòng)物的生長發(fā)育，但殘留在畜產(chǎn)品中的抗生素被人類長期食用后將會(huì)嚴(yán)重危害人類健康。目前，許多分析方法被用于卡那霉素的檢測(cè)，例如:高效液相色譜法、微生物法、共振瑞利散射法、分光光度法、電化學(xué)法等。其中電化學(xué)法因?yàn)檠b置簡單、檢測(cè)迅速、靈敏度高、成本低等優(yōu)勢(shì)而快速發(fā)展，目前報(bào)道的文獻(xiàn)方法有:基于納米顆粒、石墨烯和硫堇無標(biāo)記免疫型傳感器，基于水溶型石墨烯/普魯士藍(lán)-殼聚糖/納米多孔復(fù)合材料免疫型傳感器，基于可見光活性C3N4和石墨氧化物納米復(fù)合材料光電化學(xué)適配體型傳感器等。電容型分子印跡傳感器是對(duì)絕緣層厚度或表面介電性質(zhì)的改變而作出響應(yīng)的，其具有不需要標(biāo)記、檢測(cè)下限低等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用
[0003]靜電紡絲技術(shù)近年來在制備納米纖維領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，它是制備亞微米級(jí)纖維的有效方法，許多高聚物已經(jīng)通過靜電紡絲法紡成非織造纖維膜、定向纖維束和三維結(jié)構(gòu)的纖維支架，這些納米纖維均具有表面積大和孔隙率高的特點(diǎn)，目前已成功應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、傳感器、電池和電容器等領(lǐng)域。靜電紡絲裝置主要由高壓電源、帶有細(xì)小噴頭的容器和接收裝置組成。其基本原理是:聚合物溶液或熔體在外加高壓靜電場(chǎng)力作用下形成帶靜電的噴射流，干燥后形成納米纖維。在注射器末端和收集板之間施加電場(chǎng)后，表面電荷使聚合物液滴由球型變?yōu)閳A錐型。當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)超過臨界值，即表面電荷的靜電排斥力克服表面張力時(shí)，帶電射流噴射，電荷密度與內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)之間相互作用已達(dá)到平衡。高表面電荷密度造成“鞭動(dòng)”，伴隨溶劑的迅速揮發(fā)，射流彎曲生成高度拉伸的聚合物纖維。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是以廉價(jià)的殼聚糖作為檢測(cè)材料，通過引入卡那霉素印跡分子，構(gòu)建一種新型的用于檢測(cè)卡那霉素的電紡納米纖維殼聚糖電容型傳感器。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]用于檢測(cè)卡那霉素的電紡納米纖維殼聚糖電容型傳感器，它由表面覆有絕緣膜層的玻碳電極和涂覆在玻碳電極表面的印跡有卡那霉素分子的納米纖維殼聚糖膜層組成。
[0007]所述的印跡有卡那霉素分子的納米纖維殼聚糖是將模板分子卡那霉素和殼聚糖混合攪拌溶解在有機(jī)溶劑中，靜電紡絲制備納米纖維殼聚糖，然后洗脫脫除模板分子卡那霉素，干燥得到的。
[0008]按上述方案，所述模板分子卡那霉素和殼聚糖的質(zhì)量比為1:2-1:4。
[0009]上述電紡納米纖維殼聚糖電容型傳感器的制備方法，包括以下步驟:
[0010]1)電極絕緣膜構(gòu)建:在潔凈的玻碳電極表面電鍍鄰苯二胺，得到聚0-PD/GCE ;
[0011]2)將模板分子卡那霉素和殼聚糖混合攪拌溶解在有機(jī)溶劑中，靜電紡絲制備納米纖維殼聚糖，然后洗脫脫除模板分子卡那霉素，干燥得到印跡有卡那霉素分子的納米纖維殼聚糖，將印跡有卡那霉素分子的納米纖維殼聚糖配成分散液，涂覆在聚o-PD/GCE表面，在室溫下干燥，即得到基于分子印跡的電紡納米纖維殼聚糖玻碳電極，記為分子印跡CS/聚 o-ro/GCE。
[0012]按上述方案，所述的步驟1)為將0-PD (鄰苯二胺)和電解質(zhì)KC1溶解在PBS溶液中配制成o-PD的PBS溶液，然后以此作電解液，利用循環(huán)伏安法，將聚鄰苯二胺電鍍到玻碳電極表面，即得聚o-PD/GCE。
[0013]按上述方案，所述的步驟1)中o-PD的PBS溶液為10mM o-PD的0.1M PBS溶液(pH = 7.0)，循環(huán)伏安法的實(shí)驗(yàn)參數(shù)為:電壓范圍0-0.8V，掃速4-6mV/s，掃描8_12圈。
[0014]按上述方案，所述的印跡有卡那霉素分子的納米纖維殼聚糖的制備方法為:將殼聚糖溶解在TFA和DCM溶液中，再加入卡那霉素，攪拌過夜，得到靜電紡絲液，然后用注射栗將靜電紡絲液從注射器中注出進(jìn)行靜電紡絲，高壓發(fā)生器的陽極與注射器末端連接，陰極與帶有鋁箔的收集板相連，收集的靜電紡絲纖維室溫干燥過夜以除去TFA及紡絲后可能含有的水分，待干燥完全后，將其放在飽和的碳酸鈉溶液中浸泡過夜，中和過量的酸，最后用5 %稀鹽酸溶液和水對(duì)模板分子進(jìn)行反復(fù)洗脫，干燥而得。
[0015]按上述方案，所述TFA和DCM的體積比為7:3，靜電紡絲電壓為15-18KV，注射器的針頭是20-22號(hào)，靜電紡絲液的流速為1-1.2mL/h。
[0016]按上述方案，靜電紡絲體系中殼聚糖的質(zhì)量體積濃度為0.02-0.04g/mL。
[0017]按上述方案，所述的步驟2)印跡有卡那霉素分子的納米纖維殼聚糖配成分散液的濃度為 0.8-1.2mg/mL。
[0018]上述電紡納米纖維殼聚糖電容型傳感器在卡那霉素含量檢測(cè)中的應(yīng)用，應(yīng)用方法:
[0019](3)將電紡納米纖維殼聚糖電容型傳感器即分子印跡CS/聚o-PD/GCE電極浸泡在含有目標(biāo)卡那霉素分子的待測(cè)溶液中一段時(shí)間，然后取出后再放入含有PBS電解質(zhì)溶液中，以飽和甘汞電極為參比電極，鉑電極為對(duì)電極，修飾后的玻碳電極為工作電極，采用電化學(xué)交流阻抗譜法(EIS)，振幅10mV，確定頻率為0.1HZ時(shí)Z"值，根據(jù)公式C = -1/ (2 π fZ〃)，計(jì)算求得C值，將該電容值與未經(jīng)卡那霉素待測(cè)溶液浸泡電容值C。進(jìn)行比較，計(jì)算得到此卡那霉素分子印跡CS/聚o-PD/GCE的相對(duì)電容變化量，相對(duì)電容變化量=(C-C。) /C。；
[0020](4)基于預(yù)先獲得的相對(duì)電容變化量與卡那霉素濃度值的標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算求得待測(cè)樣品溶液中卡那霉素的含量。
[0021 ] 按上述方案，所述PBS電解質(zhì)溶液為pH = 7的0.1M的PBS電解質(zhì)溶液。
[0022]按上述方案，所述分子印跡CS/聚o-PD/GCE在含有目標(biāo)分子卡那霉素的待測(cè)溶液中浸泡時(shí)間至少為15min，優(yōu)選為15min。
[0023]按上述方案，對(duì)電容變化量與卡那霉素濃度值的標(biāo)準(zhǔn)曲線的獲得方法:配制一系列濃度的卡那霉素溶液，將分子印跡CS/聚o-PD/GCE放在各濃度的卡那霉素溶液中浸泡一段時(shí)間，然后取出后再放入含有PBS電解質(zhì)溶液中，以飽和甘汞電極為參比電極，鉑電極為對(duì)電極，采用電化學(xué)交流阻抗譜法，振幅10mV，確定頻率為0.1HZ時(shí)，測(cè)定其Z"，根據(jù)公式C=-1/(2 31 f Z〃)，計(jì)算求得C值，將該電容值與未經(jīng)卡那霉素待測(cè)溶液浸泡的電容值C。進(jìn)行比較，計(jì)算得到不同濃度的卡那霉素溶液的相對(duì)電容變化量，相對(duì)電容變化量=(C-C。) /Co；
[0024]擬合獲得相對(duì)電容變化量與卡那霉素溶液濃度值的標(biāo)準(zhǔn)曲線c(x，y)—X為卡那霉素濃度，y為相對(duì)電容變化量。
[0025]按上述方案，所述擬合為分段擬合，分別得到小濃度時(shí)相對(duì)電容變化量與卡那霉素溶液濃度值的線性關(guān)系曲線cjxp yi)——乂:卡那霉素濃度，0.l-100ng/ml，y丨為相對(duì)電容變化量，和大濃度時(shí)相對(duì)電容變化量與卡那霉素溶液濃度值的線性關(guān)系曲線c2(x2，y2) 一一知卡那霉素濃度，100-500ng/ml, y 2為相對(duì)電容變化量；
[0026]相應(yīng)地，在求算待測(cè)樣品中卡那霉素濃度時(shí)，根據(jù)待測(cè)樣品溶液中相對(duì)電容變化量確定選用小濃度時(shí)相對(duì)電容變化量與卡那霉素溶液濃度值的線性關(guān)系曲線Cl (Xl，yi)，還是大濃度時(shí)相對(duì)電容變化量與卡那霉素溶液濃度值的線性關(guān)系曲線c2(x2，y2)，然后結(jié)合該待測(cè)樣品溶液的相對(duì)電容變化量計(jì)算待測(cè)樣品中卡那霉素濃度。
[0027]本發(fā)明的工作機(jī)理為:電容型傳感器是基于雙電層理論研制的。當(dāng)介電層表面吸附或結(jié)合任何物質(zhì)時(shí)，它的厚度或介電性質(zhì)將發(fā)生改變，從而引起檢測(cè)系統(tǒng)的電容的改變。本發(fā)明巧妙地將靜電紡絲技術(shù)和分子印跡技術(shù)相結(jié)合，采用靜電紡絲技術(shù)，以三氟乙酸(TFA)、二氯甲烷(DCM)為紡絲溶劑，以卡那霉素為模板分子，成功制得了卡那霉素分子印跡的殼聚糖納米纖維，由此獲得了修飾了分子印跡的CS/聚o-PD/GCE(即本發(fā)明的傳感器電極)，構(gòu)建了對(duì)卡那霉素具有高效選擇性、高靈敏度的基于分子印跡式-電紡殼聚糖納米纖維的電容型傳感器。分子印跡對(duì)模板分子具有特殊的記憶功