基于纳米材料修饰的喹诺酮类分子印迹传感器

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喹诺酮是一类由萘啶酸发展而来的人工合成的强效抗菌药,它们能够有效地抑制细菌的复制、转录以及修复,阻止细菌繁殖,从而达到抗菌的效果。历经40余年的研究现在已经发展到了第四代,喹诺酮类抗菌药具有抗菌谱系宽,抗菌能力强、毒副作用小、吸收速度快等优势,被广泛应用于临床治疗人类和动物的呼吸道、肠道、泌尿道等多种感染型病症。但是随着喹诺酮类药物的大量使用甚至滥用,在动物性食品中的药物残留会产生耐药性甚至直接危害人体健康,许多国家限定了喹诺酮类的最大残留量。故而探寻一种精确、高效、简单的测量办法用于喹诺酮抗生素的监管是刻不容缓的。本文对分子印迹传感器和纳米材料进行了简单介绍,主要将纳米金、石墨烯和纳米银三种材料作为电极改性的材料与分子印迹技术以及电化学传感器联合起来,通过电聚合方法,成功构建了用于高效测量环丙沙星、诺氟沙星以及恩诺沙星三种喹诺酮类抗菌药的分子印迹电化学传感器。探寻了构建这几种传感器最适宜的条件,同时评估了它们各方面的性能。本论文主要包含以下三个方面的研究内容:(1)以纳米金为修饰材料,吡咯为功能单体,环丙沙星为模板分子,利用循环伏安法建立了一个环丙沙星印迹传感器,选用铁氰化钾当做探针,探究了传感器的最佳制备条件,通过方波伏安法考察了传感器的多方面性能,通过场发射扫描电镜表征了其形貌特征,此外还与没有经过修饰的传感器进行了对比。测量结果表明,该传感器吸附前后的峰电流差与浓度的对数在1.0×10-9–5.0×10-3 mol/L内呈献出了良好的线性关系,有7.78×10-12 mol/L的最低检测限。本章建立的基于纳米金修饰的环丙沙星分子印迹传感器显示了制备方法简单,选择性高,性能稳定等优点,而且在洗脱吸附时间、检测范围、测量灵敏度等方面均优于未经任何修饰的传感器。(2)将吡咯作为功能单体,诺氟沙星当做模板分子,石墨烯为修饰材料,利用电沉积手段构造了诺氟沙星分子印迹电化学传感器。选取5.0 mmol/L K3[Fe(CN)6]溶液为探针溶液,采用方波伏安法对本文提出的方法进行了研究。本文构建的诺氟沙星传感器结合了纳米材料和分子印迹传感器的特点,石墨烯具有特别高的导电性,较大的接触面积,将石墨烯引入诺氟沙星传感器提高了电极的电子转移能力和使用面积,缩短了模板分子洗脱和吸附所用的时间,提高了此传感器的性能。结果表明,在最优条件下构建的诺氟沙星传感器的线性检测浓度从1×10-9到5×10-3 mol/L、最低检测限为4.16×10-11mol/L,在对实际样品的检测中,相对误差在-1.34%和-1.17%之间,展现了非常好的选择性,很高的灵敏度,重现性和稳定性,在实际样品的检测中也发挥出了很好的能力。(3)将纳米银作为电极改性材料引入电化学传感器的制备,建立了模板分子为恩诺沙星,单体为吡咯的恩诺沙星分子印迹传感器,对传感器的最佳的构建条件实施了探索,并且表征了传感器的形貌特征和电化学行为。根据测量结果得出,所制备的恩诺沙星传感器检测范围从1×10-9到5×10-3 mol/L、检测限为2.21×10-12 mol/L,使用寿命长达25天以上。恩诺沙星传感器结合了纳米银之后性能有了许多改善,例如更短的洗脱与吸附平衡时间,更宽的检测区间以及更高的灵敏度。除此之外,本文的恩诺沙星的测量办法在选择性和临床药片中也取得了令人满意的结果。
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