專利名稱：基于介孔分子篩的電化學發(fā)光傳感器及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電化學傳感器領域，具體涉及一種基于介孔分子篩的電化學發(fā)光傳感器及其制備方法和應用。
背景技術：
阿奇霉素(AZM)是1980年發(fā)現(xiàn)的新一代大環(huán)內酯類抗生素，由紅霉素結構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天的半衰期內保持一個較高的組織血液濃度比例。它通過干擾細菌轉肽過程而抑制細菌蛋白質的合成，對G+菌、G-菌、支原體、衣原體及軍團菌均有較強的抗菌活性，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流感嗜血桿菌、淋球菌的作用比紅霉素強4倍，而如今由這些菌導致的性傳播疾病發(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特的優(yōu)勢和實用性穩(wěn)居大環(huán)內酯類藥物龍頭。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，則達不到細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，高用藥量會對人體組織產生副作用，更為嚴重的是可能會增加病毒的抵抗力。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，對于監(jiān)控各類藥品中阿奇霉素合理含量具有現(xiàn)實意義。電化學發(fā)光是指物質在電極上經(jīng)歷了高能量的電子轉移反應從而形成激發(fā)態(tài)來發(fā)射出光的一種電化學反應。電化學發(fā)光由于綜合了電化學與光學的雙重優(yōu)點，近年來已逐漸發(fā)展為一種新的分析測試方法應用于生物醫(yī)學檢測等諸多領域中。該法相比于高效液相色譜、液相色譜、毛細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)流從而產生光，因其光強是由樣品中反應劑在電極上即時產生，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區(qū)帶展寬而造成的誤差。該方法相對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。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注。此外，介孔材料具有相對大的孔徑以及規(guī)整的孔道結構，呈現(xiàn)一維六方規(guī)則有序排列，同樣可以負載較多的分子或基團，從而減少反應物的擴散限制。按照化學組成分類，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、氣體傳感等領域。此外，ZSM-5納米粒子還可以提高某些電化學性質，例如離子的導電性、電極表面的穩(wěn)定性和電化學穩(wěn)定窗口。因此，在電化學研究中，ZSM-5因其自身特點的優(yōu)異性而被認為是比較理想的基質材料，用于構建高性能的化學和生物傳感器。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在提供一種基于Ru (bpy) 327ZSM-5/Nafion的電化學發(fā)光傳感器，以達到簡便、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)明的技術方案為—種基于介孔分子篩的電化學發(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)預處理的玻碳電極上，室溫下自然風干；(2)在經(jīng)步驟(I)處理的玻碳電極上滴加Nafion，室溫下自然風干，最后在Ru (bpy) 32+溶液中浸泡2-3小時，得基于介孔分子篩的電化學發(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，然后，將含硅量為整個沸石前驅體膠體5mol%的氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)加入其中，反應6小時，將沸石分子功能化，引入氨基分子；(2)將其置于高溫反應釜，170_180°C反應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，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，且構建的傳感器具有靈敏度高、檢測限低、線性范圍寬等優(yōu)點。對阿奇霉素分散片的檢測回收率合理，取得了較好的結果。本發(fā)明利用介孔材料ZSM-5大的比表面積、規(guī)則的孔道結構和大的吸附容量等優(yōu)點，結合Nafion膜較好的陽離子交換性能，于玻碳電極表面構建一層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+)，構建基于Ru (bpy) 32+/ZSM_5/Naf ion的電化學發(fā)光傳感器，并對藥物阿奇霉素進行電化學發(fā)光檢測。結果表明，采用電化學發(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，為基于介孔復合體的電化學發(fā)光傳感器在藥物檢測方面的應用提供了依據(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中的電化學發(fā)光時間響應圖，插圖為電化學發(fā)光強度與濃度的線性關系。
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。
具體實施例方式實驗試劑阿奇霉素標準品(AZM)購買自上海生工生物公司，Nafion購自FlukaLtd.有機硅烷(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，構建基于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AZM的電化學發(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，產生的光強非常微弱，是一個Ru (bpy) 32+自身泯滅的電化學發(fā)光過程，加入50 μ M的AZM后，電化學發(fā)光強度明顯增強，顯示了一個典型的共反應劑電化學發(fā)光過程(圖2)，且該修飾電極對AZM表現(xiàn)出良好的電化學發(fā)光性質。 Ru (bpy) 32+/ZSM_5/Naf ion修飾電極對AZM的電化學發(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的不斷加入電化學發(fā)光強度不斷增加，當AZM達到一定的濃度時，光強不再有明顯的增幅。以電化學發(fā)光強度對加入的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)，實驗結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。Ru (bpy) 32+/ZSM_5/Naf ion修飾電極對實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，在相同濃度的實際樣品中分別加入不同濃度的標準樣品，得到的回收率在96°/Γ 03%范圍內。以上所述為本發(fā)明的較佳實施例而已，但本發(fā)明不應該局限于該實施例所公開的內容。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)明保護的范圍。
權利要求
1.一種基于介孔分子篩的電化學發(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)預處理的玻碳電極上，室溫下自然風干； (2)在經(jīng)步驟(I)處理的玻碳電極上滴加Nafion，室溫下自然風干，最后在Ru (bpy) 32+溶液中浸泡2-3小時,得基于介孔分子篩的電化學發(fā)光傳感器。
2.權利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學發(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.權利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學發(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.權利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學發(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)預處理的玻碳電極上。
5.權利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學發(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.權利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學發(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.權利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學發(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.權利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學發(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.權利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學發(fā)光傳感器的制備方法，其特征在于，所述玻碳電極的預處理步驟為 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.權利要求I所述的基于介孔分子篩的電化學發(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，然后，將含硅量為整個沸石前驅體膠體5mol%的氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)加入其中，反應5-6小時，使沸石分子功能化； (2)將其置于高溫反應釜，170-180°C反應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，得到ZSM-5納米粒子。
11.基于介孔分子篩的電化學發(fā)光傳感器，其特征在于，由權利要求1-10任意一項所述方法制備。
12.權利要求11所述的基于介孔分子篩的電化學發(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發(fā)光傳感器及其制備方法和應用，利用介孔材料ZSM-5大的比表面積、規(guī)則的孔道結構和大的吸附容量等優(yōu)點，結合Nafion膜較好的陽離子交換性能，于玻碳電極表面構建一層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+)，構建基于Ru(bpy)32+/ZSM-5/Nafion的電化學發(fā)光傳感器，并對藥物阿奇霉素進行電化學發(fā)光檢測。結果表明，采用電化學發(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G01N21/76GK102944548SQ20121048086
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權日2012年11月22日
發(fā)明者賈能勤, 吳貝娜, 曹宏梅 申請人:上海師范大學