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如何利用分子印迹技术进行西草净的含量检测?

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如何利用分子印迹技术进行西草净的含量检测?

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,暂无简介 2024-01-25回答

本文将介绍如何利用分子印迹技术进行西草净的含量检测,旨在为相关领域的研究人员提供实验支持。


背景:西草净 (simetryn,以下简称SMT) 属三嗪类除草剂,常用于防除稗草、牛毛草等杂草,但不易降解,且具有一定的致癌、致畸、致突变作用。对三嗪类除草剂残留的检测方法主要有气相色谱法、 高效液相色谱法、气相色谱-串联质谱法和液相色谱-串联质谱法。但这些检测技术虽然灵敏度和回收率都能满足检测需求且效果良好,但对溶剂要求严苛,并需要昂贵的仪器和专业分析人员。因此,开发高选择性、高灵敏性的快速检测方法十分必要。


利用分子印迹技术进行含量检测:

分子印迹技术(Molecular Imprinting Technique, MIT)是一种制备对目标分子具有特异识别功能的聚合物的技术,形成的聚合物的内部空腔在尺寸、空间形状和作用点上均与模板分子相匹配,对模板分子具有很高的选择识别性。


1. 西草净分子印迹电化学传感器

陈昱安等人以西草净为模板 分子、甲基丙烯酸为功能单体,采用原位引发聚合法,在玻碳电极表面进行热聚合成膜,制备出西草净分子印迹电化学传感器,并将其用于样品中西草净含量的检测。分子印迹电极的制备具体如下:


1)聚合溶液的配制 

12.66 mgSMT 0.02 mLMAA放于10 mL乙腈中,超声10 min, 使其完全溶解。然后置于5 ℃的恒温箱中,预聚合12 h。再依次加入0.124 mLEGDMA6.25 mg AIBN,通氮10 min除氧,得到SMT-MAA聚合溶液。


2)分子印迹及非分子印迹电极的制备 

采用原位引发聚合法制备印迹和非印迹电极。取10 μL SMT-MAA聚合溶液,均匀滴涂到GCE表面,置于60 ℃真空干燥箱内热聚合6 h,得到印迹电极。


将该印迹电极放入V(甲醇) : V(乙酸) = 9 : 1混合溶液中,搅拌洗脱12 min,去除模板分子,得到洗脱后的印迹电极,即西草净分子印迹电极 (SMT MIP/GCE),其制备过程及检测原理如图所示。 非印迹电极的制备除不加SMT外,其余步骤与印迹电极的制备相同。


3)结果

在滴涂量为10 μL60 ℃下热聚合制备出的西草净电化学传感器 (SMT-MIP/GCE) 具有良好的选择性、重复性和稳定性,其线性范围为0.5~1 μmol/L(1) 2~30 μmol/L(2),对应的线性关系分别为I1 = ?3.33c+39.03,I2= ?0.75c+35.52,相关系数分别 为r1 = 0.985r2 = 0.997,检出限 (LOD) 分别为LOD1 = 0.13 μmol/LLOD2 = 0.89 μmol/L。将所建立的西草净分子印迹电化学检测方法用于烟叶添加样品提取液中西草净的检测,该印迹电极能够在8 min内完成对烟叶添加样品提取液中西草净的吸附,回收率为76%~88%,相对标准偏差为2.7%~7.6%,该方法能够初步满足烟草中西草净快速检测的需求。


2. 西草净分子印迹光子晶体水凝胶薄膜

光子晶体的三维有序周期结构使其能与可见光发生相互作用,产生布拉格衍射,表现出鲜艳明亮的结构颜色。分子印迹光子晶体水凝胶薄膜(Molecularly Imprinted Photonic  Crystal Hydrogels, MIPHs)将这两种技术结合在一起,能对目标分子产生特异识别吸附,吸附目标分子后会产生体积变化导致其晶格参数改变,造成布拉格衍射峰偏移,将分子信号转变为肉眼可观察的光学信号。佟振浩等人以甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇二甲酸丙烯酸酯(EGDMA) 为交联剂,光引发聚合制备了西草净分子印迹光子晶体水凝胶薄膜。


结果表明,MAAEGDMA的摩尔比为5:1时,MIPHs的吸附溶胀能力最佳,其在西草 净-乙腈溶液中的最大衍射峰位移达到131nm。将分子印迹-固相萃取(Solid Phase Extraction, SPE)技术与MIPHs相结合,净化和检测样品中的农残。加标烟叶提取液经过固相萃取处理后,活性基质干扰减小了,三嗪类除草剂回收率为83.19-98.62%MIPHs对其直接进行检测后的布拉格衍射峰位移达到101nm。初步确定MIPHs对实际烟叶提取液的最低检出限为1.0 μg/mL,达到了宏观颜色变化的条件。


参考文献:

[1]佟振浩. 西草净分子印迹光子晶体水凝胶薄膜的制备及其性能研究[D]. 昆明理工大学, 2020. DOI:10.27200/d.cnki.gkmlu.2020.002438

[2]陈昱安,顾丽莉,师君丽等. 西草净分子印迹电化学传感器的制备及应用 [J]. 农药学学报, 2020, 22 (03): 483-492. DOI:10.16801/j.issn.1008-7303.2020.0070

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