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基于分子印迹膜为感受器的琥珀酸氯霉素传感器研究

作　者: 张挪威
导　师: 丁明星；柴春彦
学　校: 华中农业大学
专　业: 临床兽医学
关键词: 琥珀酸氯霉素分子印迹膜光聚合丝网印刷电极传感仪特异性识别
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

氯霉素（Chloramphenicol,CAP）曾作为广谱抗生素广泛应用于养殖业,但残留于动物性食品中的CAP具有毒副作用,严重威胁着人类健康。因此,欧美许多发达国家早已限制或严格禁止CAP应用于食品动物,并对动物性产品中CAP的最高残留限量制定了严格的标准。我国农业部于2002年12月明文规定CAP及其盐、酯等在所有食品动物的所有可食组织中不得检出。但由于其低廉的价格和稳定的抗菌性,在畜牧业及水产养殖业中违法使用CAP的现象仍屡见不鲜。到目前为止,国内外用于生物样品中CAP残留检测的方法和技术主要有色谱法、色谱-质谱联用法和免疫分析法等,但这些方法往往存在操作繁琐、分析速度慢、仪器价格昂贵等不足。而电化学传感器技术灵敏度高、检测快速方便,是今后研究和开发检测氯霉素等残留物的重要方法之一。为开发基于分子印迹膜为感受器的琥珀酸氯霉素（CAPS）传感仪并通过该传感仪建立检测琥珀酸氯霉素的新方法。首先,本研究采用快速紫外光引发聚合的方法,以CAPS分子为模板,以甲基丙烯酸（MA）为功能单体,以乙二醇二甲基丙烯酯（EGDMA）为交联剂制备了CAPS分子印迹聚合微粒。通过电镜扫描分析了该聚合微粒的表征,同时通过紫外分光光度法和Scatchard方程分析,研究了印迹聚合微粒的吸附性能及动力学特征;其次,通过相转化的方法,制备含有CAPS分子印迹微粒的醋酸纤维素膜。通过电镜扫描分析了该印迹膜的表征,并通过吸附实验检测了该印迹膜的吸附特性。然后,本实验在精心设计丝网印刷电极条的基础上,以外协加工方式完成丝网印刷电极的制备,通过设计-制备-改进-再制备-再改进-再制备过程,制备了三批不同的丝网印刷电极,并对该丝网印刷电极条进行导电性能、重复性、稳定性测试;最后,通过直接采用光聚合法在一次性丝网印刷电极上合成CAPS分子印迹膜的方法,制备了传感仪的感受器,通过将该感受电化学分析装置相连接,组装成了基于分子印迹膜为感受器的CAPS传感仪,通过运用传感仪检测建立了检测CAPS的方法,通过实物测试、回收率测试等一系列测试验证了该传感仪的性能。按照本研究设计的方法制备的印迹聚合微粒表面存在大量可以特异性识别模板分子印迹微孔,直径介于0.2～0.5μm之间,印迹聚合微粒最大吸附量可达到13.66μmol/g,平衡离解常数为3.75 mmol/L,印迹聚合微粒对CAPS分子的选择性吸附作用在40 min内基本达到平衡。本研究制备CAPS分子印迹聚合微粒操作简单,印迹微粒对模板分子特异性识别能力强,为进一步制备CAPS分子印迹聚合膜提供了参考和依据。电镜学观察表明,印迹膜表面均匀地分布有许多圆形空隙,这些空隙直径大小介于0.1～0.5μm之间。吸附试验结果表面,与非印迹膜相比,印迹膜对模板分子具有良好的特异性识别作用,与印迹膜相互作用的模板分子溶液,在作用前后浓度发生了显著的变化;印迹膜对模板分子的识别作用主要集中于与模板分子相互作用的最初2h之内,并随作用时间的延长而降低;当模板分子浓度介于0.2～0.0125 mg/mL这一范围内时,模板分子溶液浓度越高,印迹膜的吸附特性越明显。本实验所制备的分子印迹聚合膜对模板分子具有特异性识别能力,可以在下一步研制以分子印迹聚合膜为基础的检测氯霉素残留的传感设备中得到应用。最终制备了性能稳定,重复性好及导电性佳的丝网印刷电极,率先实现了丝网印刷电极条的工厂化生产,使其导电性能、重复性、稳定性达到国际先进水平。运用该传感仪装置检测CAPS具有很高的灵敏度和特异性,检测下限可达2×10^-9mol/L,基于牛奶样品的检测回收率介于93.5%～95.5%之间。通过本项研究,开发了可以用于琥珀酸氯霉素检测的基于MIF为感受器的电化学传感仪,该传感仪具有灵敏度高、检测速度快、检测成本低和稳定性高等优点,有望用于氯霉素残留的现场检测。

全文目录

摘要  8-10
Abstract  10-12
缩略词表  12-13
1 前言  13-23
  1.1 氯霉素检测方法研究进展  13-16
    1.1.1 微生物学方法  13
    1.1.2 仪器分析法  13-14
    1.1.3 免疫分析法  14-15
    1.1.4 生物传感器法  15
    1.1.5 其他方法  15
    1.1.6 小结  15-16
  1.2 分子印迹技术  16-18
    1.2.1 MIT的产生和发展  16
    1.2.2 分子模板技术基本原理  16-17
    1.2.3 MIT在食品安全检测领域的应用  17-18
    1.2.4 小结  18
  1.3 丝网印刷技术  18-19
  1.4 电化学传感器技术  19-21
    1.4.1 电化学传感器简介  19-20
    1.4.2 电化学传感器的研究进展  20-21
    1.4.3 电化学传感器在药物残留方面的研究应用现状  21
  1.5 研究内容  21-22
    1.5.1 琥珀酸氯霉素分子印迹聚合微粒的制备  21-22
    1.5.2 琥珀酸氯霉素分子印迹膜的制备  22
    1.5.3 一次性丝网印刷电极条的制备  22
    1.5.4 基于分子印迹膜的琥珀酸氯霉素传感仪的组装和性能测试  22
  1.6 研究的目的和意义  22-23
2 琥珀酸氯霉素分子印迹聚合微粒的制备  23-30
  2.1 材料和方法  23-25
    2.1.1 试剂与仪器  23-24
    2.1.2 CAPS印迹聚合微粒的制备  24
    2.1.3 CAPS印迹聚合微粒表征分析  24
    2.1.4 CAPS印迹聚合微粒识别性能和动力学分析  24-25
  2.2 结果与分析  25-28
    2.2.1 CAPS印迹聚合微粒表征分析  25-26
    2.2.2 CAPS印迹聚合微粒识别特性分析  26-28
    2.2.3 CAPS印迹聚合微粒吸附动力学研究  28
  2.3 讨论  28-29
    2.3.1 模板分子、功能单体和交联剂比例的选择  28
    2.3.2 溶剂的选择  28-29
    2.3.3 不同强度紫外光对聚合过程的影响  29
  2.4 小结  29-30
3 琥珀酸氯霉素分子印迹膜的制备  30-37
  3.1 材料与方法  30-32
    3.1.1 试剂与仪器  30-31
    3.1.2 CAPS印迹微粒的制备  31
    3.1.3 CAPS分子印迹醋酸纤维素膜的制备  31
    3.1.4 印迹膜吸附实验  31-32
  3.2 结果与分析  32-35
    3.2.1 印迹膜的表征分析  32-33
    3.2.2 印迹聚合膜的吸附性能研究  33-35
  3.3 讨论  35-36
  3.4 小结  36-37
4 一次性丝网印刷电极条的制备  37-42
  4.1 材料与方法  37-39
    4.1.1 试剂与仪器  37
    4.1.2 丝网印刷电极的设计  37-38
    4.1.3 丝网印刷电极的制备  38-39
    4.1.4 丝网印刷电极的检测方法  39
  4.2 结果与分析  39-41
    4.2.1 电极条稳定性及重复性测定  39-40
    4.2.2 铁氰化钾溶液实际扫描测定  40-41
  4.3 小结  41-42
5 基于分子印迹膜的琥珀酸氯霉素传感仪的组装和性能测试  42-50
  5.1 材料与方法  42-45
    5.1.1 试剂与仪器  42-43
    5.1.2 琥珀酸氯霉素传感仪的组装  43-44
    5.1.3 传感仪检测方法的建立  44-45
      5.1.3.1 电解质支持液的选择  44
      5.1.3.2 检测标准曲线的制定  44-45
      5.1.3.3 干扰实验  45
      5.1.3.4 实际样品和回收率测定  45
  5.2 结果与分析  45-49
    5.2.1 支持液的选择  45-46
    5.2.2 基于 MIF传感器的测试标准曲线  46-47
    5.2.3 干扰性实验  47-48
    5.2.4 回收率测定  48-49
    5.2.5 传感仪性能研究  49
  5.3 讨论  49
  5.4 小结  49-50
参考文献  50-56
致谢  56-57
附录  57

基于分子印迹膜为感受器的琥珀酸氯霉素传感器研究

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