專利名稱：基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
阿奇霉素(AZM)是1980年發(fā)現(xiàn)的新一代大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，由紅霉素結(jié)構(gòu)修飾后得到的一種廣譜抗生素，與紅霉素有著相同的受體。在身體組織中，阿奇霉素通?？梢栽?至4天的半衰期內(nèi)保持一個(gè)較高的組織血液濃度比例。它通過干擾細(xì)菌轉(zhuǎn)肽過程而抑制細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成，對(duì)G+菌、G-菌、支原體、衣原體及軍團(tuán)菌均有較強(qiáng)的抗菌活性，因此適用于上述敏感菌所致的呼吸道、皮膚軟組織感染和衣原體所致的傳播性疾病。此外，對(duì)于治療兒科病毒性感染也具有較好的療效。有研究指出阿奇霉素對(duì)流感嗜血桿菌、淋球菌的作用比紅霉素強(qiáng)4倍，而如今由這些菌導(dǎo)致的性傳播疾病發(fā)病率較多，另外由沙眼衣原體引起 的結(jié)膜炎發(fā)病率猶為高，世界衛(wèi)生組織提供的數(shù)據(jù)顯示，大概有八千萬的人患有沙眼，因此阿奇霉素以其自身獨(dú)特的優(yōu)勢和實(shí)用性穩(wěn)居大環(huán)內(nèi)酯類藥物龍頭。市面上的阿奇霉素藥物多為口服型，其用量大約為每劑量含I. Og阿奇霉素。若劑量中阿奇霉素含量過少，則達(dá)不到細(xì)胞組織液中所需治療上述各種疾病的阿奇霉素最低用量，從而影響治療效果；反之，高用藥量會(huì)對(duì)人體組織產(chǎn)生副作用，更為嚴(yán)重的是可能會(huì)增加病毒的抵抗力。綜合上述因素，發(fā)展一種簡便、快速、靈敏的方法來檢測藥物中阿奇霉素的含量，對(duì)于監(jiān)控各類藥品中阿奇霉素合理含量具有現(xiàn)實(shí)意義。電化學(xué)發(fā)光是指物質(zhì)在電極上經(jīng)歷了高能量的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)從而形成激發(fā)態(tài)來發(fā)射出光的一種電化學(xué)反應(yīng)。電化學(xué)發(fā)光由于綜合了電化學(xué)與光學(xué)的雙重優(yōu)點(diǎn)，近年來已逐漸發(fā)展為一種新的分析測試方法應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)檢測等諸多領(lǐng)域中。該法相比于高效液相色譜、液相色譜、毛細(xì)管電泳和流式注射等具有一定的優(yōu)勢，它不需要加入一定的試劑來分離數(shù)據(jù)流從而產(chǎn)生光，因其光強(qiáng)是由樣品中反應(yīng)劑在電極上即時(shí)產(chǎn)生，從而避免了使用昂貴的儀器，繁雜的樣品處理過程以及光強(qiáng)區(qū)帶展寬而造成的誤差。該方法相對(duì)于其他的分析方法具有操作簡單、檢測線性范圍寬、靈敏度高、檢測限低等優(yōu)點(diǎn)。介孔材料因其較大的比表面、高的活性和極大的吸附容量引起研究者極大的關(guān)注。此外，介孔材料具有相對(duì)大的孔徑以及規(guī)整的孔道結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)一維六方規(guī)則有序排列，同樣可以負(fù)載較多的分子或基團(tuán)，從而減少反應(yīng)物的擴(kuò)散限制。按照化學(xué)組成分類，介孔材料一般可分為硅系和非硅系兩大類。ZSM-5作為一種新型硅系材料可用于催化、分離提純、藥物包埋緩釋、氣體傳感等領(lǐng)域。此外，ZSM-5納米粒子還可以提高某些電化學(xué)性質(zhì)，例如離子的導(dǎo)電性、電極表面的穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定窗口。因此，在電化學(xué)研究中，ZSM-5因其自身特點(diǎn)的優(yōu)異性而被認(rèn)為是比較理想的基質(zhì)材料，用于構(gòu)建高性能的化學(xué)和生物傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種基于Ru (bpy) 327ZSM-5/Nafion的電化學(xué)發(fā)光傳感器，以達(dá)到簡便、快速、靈敏的方法來檢測藥物中阿奇霉素的含量的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案為—種基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器的制備方法，包括以下步驟(I)將介孔ZSM-5材料溶解于二次蒸餾水并且超聲分散，取上述介孔ZSM-5材料溶液滴到經(jīng)預(yù)處理的玻碳電極上，室溫下自然風(fēng)干；(2)在經(jīng)步驟(I)處理的玻碳電極上滴加Nafion，室溫下自然風(fēng)干，最后在Ru (bpy) 32+溶液中浸泡2-3小時(shí)，得基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器。將該傳感器置于避光處備用。步驟(I)中介孔ZSM-5材料與二次蒸懼水的固液比為4-6mg/mL,優(yōu)選5mg/mL。步驟(I)中介孔ZSM-5材料溶液分兩次滴到經(jīng)預(yù)處理的玻碳電極上。步驟(2)中Nafion 的濃度為 O. 5_l%wt,優(yōu)選 O. 5%wt。步驟(2)中Ru (bpy) 32+溶液的濃度為 O. 5-1. 5 X l(T3mol/L，優(yōu)選 I. O X l(T3mol/L。所述玻碳電極的預(yù)處理步驟為用2#、5#金相砂紙拋光打磨玻碳電極，再用O. 3和
O.05 μ m的Al2O3拋光粉拋光，沖洗去表面污物，然后依次在I: I的HNO3、無水乙醇、二次蒸餾水中分別超聲1-2分鐘，用高純N2吹干。所述ZSM-5材料的制備方法為(I)將摩爾比為60:1:11. 5:1500的四正丁氧基硅烷、異丙氧化鋁、四丙基氨、去離子水混合，90-100°C回流18-20小時(shí)，然后，將含硅量為整個(gè)沸石前驅(qū)體膠體5mol%的氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)加入其中，反應(yīng)6小時(shí)，將沸石分子功能化，引入氨基分子；(2)將其置于高溫反應(yīng)釜，170_180°C反應(yīng)5_6天，離心分離得到沉淀，用蒸餾水沖洗干凈，在110-120°C干燥，然后于550-600°C煅燒3_4小時(shí)，得到ZSM-5納米粒子。通過上述方法制備的基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器可用于檢測藥物中阿奇霉素的含量。本發(fā)明的介孔ZSM-5納米材料合成方法簡單，結(jié)合Nafion膜修飾電極穩(wěn)定,可固載大量發(fā)光試劑，操作簡單易行，無需昂貴儀器，且構(gòu)建的傳感器具有靈敏度高、檢測限低、線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)阿奇霉素分散片的檢測回收率合理，取得了較好的結(jié)果。本發(fā)明利用介孔材料ZSM-5大的比表面積、規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)和大的吸附容量等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合Nafion膜較好的陽離子交換性能，于玻碳電極表面構(gòu)建一層ZSM-5/Nafion納米膜，將其固載大量的發(fā)光試劑三聯(lián)吡啶釕(Ru (bpy) 32+)，構(gòu)建基于Ru (bpy) 32+/ZSM_5/Naf ion的電化學(xué)發(fā)光傳感器，并對(duì)藥物阿奇霉素進(jìn)行電化學(xué)發(fā)光檢測。結(jié)果表明，采用電化學(xué)發(fā)光方法，介孔ZSM-5納米材料修飾電極可提高檢測阿奇霉素的靈敏度，檢測的濃度范圍寬，檢測限低，并且具有良好的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性等傳感特性。本研究探索了一種簡便、快捷的檢測藥物中阿奇霉素的新方法，為基于介孔復(fù)合體的電化學(xué)發(fā)光傳感器在藥物檢測方面的應(yīng)用提供了依據(jù)。


圖I為ZSM-5的電場發(fā)射掃描電子顯微鏡圖(a)和透射電鏡圖(b)。圖2 為 Ru (bpy) 32+/ZSM-5/Naf ion 修飾電極在 O. IM PBS (pH=7· O) (a)和含有 5O μ MAZM的PBS (b)中的電化學(xué)發(fā)光電勢圖。
圖3為Ru(bpy)32+/ZSM-5/Nafi0n修飾電極在不同濃度的AZM中的電化學(xué)發(fā)光時(shí)間響應(yīng)圖，插圖為電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度與濃度的線性關(guān)系。
圖4為Ru (bpy) 32+/ZSM_5/Nafion修飾電極檢測AZM的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。
具體實(shí)施例方式實(shí)驗(yàn)試劑阿奇霉素標(biāo)準(zhǔn)品(AZM)購買自上海生工生物公司，Nafion購自FlukaLtd.有機(jī)硅烷(3-氨丙基三甲氧基硅烷，APTMS，25K)，六水合三聯(lián)吡啶釕(Ru(bpy)32+)購自Sigma-Aldrich。阿奇霉素分散片(天津市健生制藥有限公司)。不同pH的磷酸緩沖溶液(PBS, O. ImoI/L)由Na2HPO4和NaH2PO4按不同比例配制而成。所用試劑均為分析純試劑，所有溶液均用二次蒸餾水配制。Ru (bpy) 32+/ZSM_5/Nafion 修飾電極的制備首先用2#、5#金相砂紙拋光打磨玻碳電極(直徑為3mm)，再用O. 3和O. 05 μ m的Al2O3拋光粉拋光，沖洗去表面污物，然后依次在I: I的HNO3、無水乙醇、二次蒸餾水中分別超聲1-2分鐘，最后將處理好的電極用高純N2吹干。將IOmg介孔ZSM-5材料溶解于2mL 二次蒸餾水并且超聲分散，取8 μ L 5mg/mL的介孔ZSM-5材料溶液分兩次滴到處理好的玻碳電極上，室溫下自然風(fēng)干，然后滴上4μ LNafion (O. 5%wt),自然晾干，最后在避光的條件下浸泡到3mL I. O X l(T3mol/L Ru (bpy) 32+溶液中2小時(shí)，構(gòu)建基于Ru (bpy)327ZSM-5/Nafion的生物傳感器，將該傳感器置于避光處備用。Ru (bpy) 32+/ZSM-5/Naf ion修飾電極對(duì)AZM的電化學(xué)發(fā)光的定性檢測將Ru(bpy)32+/ZSM-5/Nafion 修飾電極置于 3mL O. IM PBS (ρΗ=7· O)緩沖溶液中，產(chǎn)生的光強(qiáng)非常微弱，是一個(gè)Ru (bpy) 32+自身泯滅的電化學(xué)發(fā)光過程，加入50 μ M的AZM后，電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，顯示了一個(gè)典型的共反應(yīng)劑電化學(xué)發(fā)光過程(圖2)，且該修飾電極對(duì)AZM表現(xiàn)出良好的電化學(xué)發(fā)光性質(zhì)。 Ru (bpy) 32+/ZSM_5/Naf ion修飾電極對(duì)AZM的電化學(xué)發(fā)光的定量檢測將Ru(bpy)32+/ZSM-5/Nafion 修飾電極置于 PBS (pH=7. O)緩沖溶液中，隨著 AZM的不斷加入電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度不斷增加，當(dāng)AZM達(dá)到一定的濃度時(shí)，光強(qiáng)不再有明顯的增幅。以電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度對(duì)加入的AZM的濃度作圖得到該傳感器檢測AZM的線性范圍為3.8父10-3 62.5“1，檢測限為1.271^(5/^=3)(圖3)。將其置于含有不同濃度阿奇霉素的PBS (pH=7. O)中，表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性(圖4)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所制備的傳感器具有檢測限低，靈敏度高，線性范圍寬，穩(wěn)定性、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。Ru (bpy) 32+/ZSM_5/Naf ion修飾電極對(duì)實(shí)際樣品中阿奇霉素的檢測Ru(bpy)32+/ZSM-5/Nafion修飾電極用來檢測市售阿奇霉素分散片中阿奇霉素的含量，在相同濃度的實(shí)際樣品中分別加入不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)樣品，得到的回收率在96°/Γ 03%范圍內(nèi)。以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將介孔ZSM-5材料溶解于二次蒸餾水并且超聲分散，取上述介孔ZSM-5材料溶液滴到經(jīng)預(yù)處理的玻碳電極上，室溫下自然風(fēng)干； (2)在經(jīng)步驟(I)處理的玻碳電極上滴加Nafion，室溫下自然風(fēng)干，最后在Ru (bpy) 32+溶液中浸泡2-3小時(shí),得基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器。
2.權(quán)利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器的制備方法，其特征在于，步驟(I)中介孔ZSM-5材料與二次蒸餾水的固液比為4-6mg/mL。
3.權(quán)利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器的制備方法，其特征在于，步驟(I)中介孔ZSM-5材料與二次蒸餾水的固液比為5mg/mL。
4.權(quán)利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器的制備方法，其特征在于，步驟(I)中介孔ZSM-5材料溶液分兩次滴到經(jīng)預(yù)處理的玻碳電極上。
5.權(quán)利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器的制備方法，其特征在于，步驟(2)中Nafion的濃度為O. 5_l%wt。
6.權(quán)利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器的制備方法，其特征在于，步驟(2)中Nafion的濃度為O. 5%wt。
7.權(quán)利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器的制備方法，其特征在于，步驟⑵中Ru (bpy) 32+溶液的濃度為O. 5-1. 5X10_3mOl/L。
8.權(quán)利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器的制備方法，其特征在于，步 驟⑵中Ru (bpy) 32+溶液的濃度為l.OXlO-W/L。
9.權(quán)利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器的制備方法，其特征在于，所述玻碳電極的預(yù)處理步驟為 用2#、5#金相砂紙拋光打磨玻碳電極，再用O. 3和O. 05 μ m的Al2O3拋光粉拋光，沖洗去表面污物，然后依次在I: I的HNO3、無水乙醇、二次蒸餾水中分別超聲1-2分鐘，用高純N2吹干。
10.權(quán)利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器的制備方法，其特征在于，所述ZSM-5材料的制備方法為 (1)將摩爾比為60:1:11.5:1500的四正丁氧基硅烷、異丙氧化鋁、四丙基氨、去離子水混合，90-100°C回流18-20小時(shí)，然后，將含硅量為整個(gè)沸石前驅(qū)體膠體5mol%的氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)加入其中，反應(yīng)5-6小時(shí)，使沸石分子功能化； (2)將其置于高溫反應(yīng)釜，170-180°C反應(yīng)5-6天，離心分離得到沉淀，用蒸餾水沖洗干凈，在110-120°C干燥，然后于550-600°C煅燒3_4小時(shí)，得到ZSM-5納米粒子。
11.基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器，其特征在于，由權(quán)利要求1-10任意一項(xiàng)所述方法制備。
12.權(quán)利要求11所述的基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器用于檢測藥物中阿奇霉素的含量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于介孔分子篩的電化學(xué)發(fā)光傳感器及其制備方法和應(yīng)用，利用介孔材料ZSM-5大的比表面積、規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)和大的吸附容量等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合Nafion膜較好的陽離子交換性能，于玻碳電極表面構(gòu)建一層ZSM-5/Nafion納米膜，將其固載大量的發(fā)光試劑三聯(lián)吡啶釕(Ru(bpy)32+)，構(gòu)建基于Ru(bpy)32+/ZSM-5/Nafion的電化學(xué)發(fā)光傳感器，并對(duì)藥物阿奇霉素進(jìn)行電化學(xué)發(fā)光檢測。結(jié)果表明，采用電化學(xué)發(fā)光方法，介孔ZSM-5納米材料修飾電極可提高檢測阿奇霉素的靈敏度，檢測的濃度線性范圍寬，檢測限低，并且具有良好的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性等傳感特性。
文檔編號(hào)G01N21/76GK102944548SQ20121048086
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者賈能勤, 吳貝娜, 曹宏梅 申請(qǐng)人:上海師范大學(xué)