基于分子印迹技术的传感器研究
基于分子印迹技术的电化学传感器检测吡虫啉的研究
第53卷第1期 辽 宁 化 工 Vol.53，No. 1 2024年1月 Liaoning Chemical Industry January，2024基金项目： 辽宁省应用基础研究计划项目（项目编号：2022JH2/101300096）。
基于分子印迹技术的电化学传感器检测吡虫啉的研究王 琪（沈阳建筑大学，辽宁 沈阳 110168）摘 要： 在玻碳电极上采用循环伏安法沉积金电层，以吡虫啉为模板物质、邻苯二胺（o -PD ）为活性单体制备聚合膜。
利用循环伏安分析法（CV）、差分脉冲法（DPV ）深入研究了印迹传感器的特性，优化聚合过程因素，包括缓冲溶液pH、聚合圈数、洗脱时间、孵育时间。
在最佳聚合情况下，其电化学传感器的线性区域是1×10-4~1×10-12 mol ·L -1，检测限为1×10-12 mol ·L -1，加标回收率为104.6%~105.7%，RSD 为1.52%~1.65%。
关 键 词：吡虫啉；金纳米粒子；分子印迹电化学传感器中图分类号：O657.1 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2024）01-0022-05吡虫啉（IMI）是一种新烟碱类农药，常应用于设施农业作为杀虫剂，可以有效控制刺吸式口器害虫，保证农产品质量。
其对脊椎型动物毒性低，对昆虫毒性高，因此新烟碱类是全球最常用的杀虫剂。
据调查，IMI 的使用量超过了任何其他种类的杀虫剂，约占世界上所有杀虫剂的四分之一[1-4]。
尽管IMI 具有很多优势，如高效、广谱性、相对较低的毒性，但它对人类的健康和环境造成了负担，大量使用的吡虫啉增加了作物上的农药残留量，引发了食物中毒事件，喷施后的农药污染环境，在空气、土壤以及水中造成污染[5-6]。
因此，迫切需要可行和可靠的IMI 测定方法。
高效液相色谱法（HPLC）作为IMI 检测的标准方法，因其优良的准确度、精密度和灵敏度而广泛应用于生产和监 督[7-8]。
分子印迹技术及其在电化学传感器中的应用
识别性
预定性
分子印迹技术优点
实用性
分子印迹技术应用
用于电化学仿生传感器
色谱分离
固相萃取 固相萃取
天然抗体模拟
模拟酶催化
控缓释药物
Text
传感器
传感器
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成
可用信号的器件或装置。
由敏感元件（识别元件）和转换元件组成。
电化学传感器
检测对象：化学物质 转换信号：电信号
换能器
分子印迹传感器制备方法
1
2
直接在换能 器表面合成 膜.
先制备膜或 颗粒，再将 制备的膜或 颗粒与转 换器连接
间接方法
直接方法
影响分子印迹电化学传感器性能的因素
模板分子 功能单体
制孔剂
修饰传感器的印迹材料
交联剂
引发剂
4.
分子印迹电化学传感器现存问题
相关的机理研究还有待进一步研究 与传感界面的一体化仍有待提高
分子印迹技术（也叫分子模板技术）是指以某 一特定的目标分子（模板分子、印迹分子或烙 印分子）或其类似物为模板，制备对该分子具 有特异选择性聚合物的过程。 最早由Southern在1975年首先提出了分子印渍 的概念。
分子印迹技术步骤
洗脱剂 交联剂
引发剂
原理
当模板分子(印迹分子) 与聚合物单体接触时会形 成多重作用点，通过聚合 过程这种作用就会被记忆 下来，当模板分子除去后， 聚合物中就形成了与模板 分子空间构型相匹配的具 有多重作用点的空穴，这 样的空穴将对模板分子及 其类似物具有选择识别特 性。
2. 何谓分子印迹电化学传感器
利用分子印迹技术可以合成出稳定的、对某种 物质有特殊作用的MIPs，以MIPs作为传感器的 识别元件，固定在传感器与待测物的界面，制 备得到的传感器称为分子印迹聚合物传感器 （MIPs传感器），简称分子印迹传感器。
基于分子印迹技术的仿生化学传感器
选 择 性 的分 子 识 别 能 力 ， 为 高 分 子 基 质 中 的 因
识别 位 与 被 分 析 物 的 形 状 和 官 能 团 的 位 置 都 互
补 。一 些 印迹 高 分 子 的选 择性 和 亲 合 常 数 甚 至 达 到 了 自然 识 别 系 统 的单 克 隆抗 体 或 受 体 特 点 是 能 制 备 对 不 同 物 质 有 预 定 选 择 性 的 合 成 识 别 位 。它 的 制 备 有
共价 键 合 到 二 氧 化 锡 电 极 上 。萃 取 出 正 十 六 烷
收 稿 日期 ：０ １０ 一 １ 修 订 口期 ： ０ ２ ｌ — ９ ２０—４ｌ ； ２ ０ 一 ＯＯ 基金 项 目 ： 育 部高 校骨 干教 师基 金资助 项 日 教 作 者 简 介 ： 伟 箭 ． ，２岁 ． 士 导 师 ． 授 ． 徐 男 ４ 博 教
平 。
１８ ９ ７年 ， ｂ ｓ Ｔａ ｕ ｈ等 ［ 首 次 用 表 面 模 板 印 ６ 迹 的方 法 制 得传 感 器 。 他 们 用 Ｓ ｇｖ７ 方 法 ， ａ ｉＬ 的
将 十 八 烷 基 甲硅 烷 与接 到 其 中 的正 十六 烷 一 起
Ｆｉ １ Ｔｈ ｅ ｒ ｔｏｎ ｏｆ Ｍ Ｉ ｇ． ｅ Ｐｒ ｐａ ａ ｉ Ｐ
１ 印 迹 高分 子 的 制 备 印 迹 高 分 子 的 制 备 可 分 为 以 下 几 个 步 骤 ］首 先 选 择 适 当 的模 板 分 子 与 功 能 单 体 ， ： 再
加 入 交 联 剂 、 发 剂 与惰 性 溶 剂 （ 当致 孔 剂 以 引 充
获 得 多 孔 结 构 ） 行 共 聚反 应 生 成 高 度 交 联 的 进 高分 子 。 最后 移 去 模 板 分 子 ， 到 带 特 定 键 合 位 得
分子印迹SPR传感器
应用 分子印迹聚合物：在生物传感器中取代生物分子作为识别 元件，专一性强、稳定性好、不需使用动物、可大规模生 产等。 将SPR与分子印迹技术联用：提高传感器的选择性和识别 性。 分子印迹技术与SPR关联可结合二者的优势，大大提高传 感器的选择性，具有广阔的应用前景。
应用实例
乙酰甲胺膦分子印迹聚合物SPR 传感器 吲哚乙酸分子印迹SPR 传感器 Lai等(Lai E P C et al., 1998)使用甲基丙烯酸酯和乙二醇二甲基丙烯 酸制备多层分子印迹聚合物，将其作为SPR传感器的识别元件，检测 茶碱、咖啡因和黄嘌呤。 Jorn等(Jorn C C et al., 2005)在SPR传感器上通过电聚合方法合成聚 吡咯分子印迹聚合物薄膜，用来检测赭曲霉素A，用SPR技术原位监 测薄膜的生长。该传感器能检测到的赭曲霉素的浓度低于0.05Ppm。
分子印迹SPR传感器的工作原理
MIT
定义：分子印迹技术(Molecular imprinting technique, 简 称MIT)是制备对特定目标分子具有特异性预定选择性的高 分子化合物——分子印迹聚合物(Molecular imprinting polymer, MIP)的技术。
分子印迹SPR传感器的工作原理
分子印记SPR传感器
1 2 3 4 5
传感器简介 MIT&SPR传感器基本定义及简介 工作原理 应用&成果 发展前景
传感器的定义
传感器：是指一些能把光、声、力、温度、磁感应强度、 化学作用和生物效应等非电学量转化为电学量或转换为具 有调控功能的元器件。 传感器：是一种信息获取与处理的装置。
3
传感器的基本构成
传感器通常由敏感元件（感受器）和转换元件（换能器） 组合而成。 敏感元件是指传感器中直接感受被测量的部分，转换元件 通常是指将敏感元件在传感器内部输出转换为便于人们应 用、处理外部输出（通常为电参量）信号的部分。
分子印迹技术在生物医学中的应用
分子印迹技术在生物医学中的应用随着生命科学技术的不断进步，分子印迹技术越来越受到生物医学领域的关注。
分子印迹技术是一种利用高选择性化合物对目标分子进行识别的方法，通过将目标分子与功能单体聚合，形成一种具有空穴结构的聚合物。
这种聚合物可以高度特异地识别、分离和富集原始目标分子，因此在生物医学研究中有着广泛的应用。
本文将会介绍分子印迹技术在生物医学中的应用，包括生物传感器、药物筛选、生物分离、疾病诊断等多个领域。
一、生物传感器生物传感器是指一种利用生物分子对物质进行识别与检测的装置或系统。
使用分子印迹技术制备的传感器具有高度的选择性和灵敏度。
以葡萄糖传感器为例，葡萄糖是人体必需的营养成分，但是对于糖尿病患者来说控制葡萄糖水平非常重要。
分子印迹技术可以将葡萄糖作为目标分子，并将其与一种功能单体聚合，形成具有葡萄糖特异性的聚合物。
当葡萄糖浓度改变时，聚合物会发生体积变化，并引起信号响应，从而实现对葡萄糖的检测。
二、药物筛选分子印迹技术可以用于筛选药物。
药物分子通常是复杂的有机分子，为了寻找正确的治疗方法，需要进行大量的药物筛选。
基于分子印迹技术的药物筛选可以通过对目标分子与功能单体的配对进行筛选，筛选出对目标分子最为特异的药物。
这种筛选方法不仅具有高度的选择性，还可以减少药物筛选的成本和时间消耗。
三、生物分离生物分离是一种将目标分子从混合物中分离出来的技术。
在生物医学中，蛋白质、细胞和DNA等生物大分子的分离是很重要的。
分子印迹技术可以制备出具有目标分子特异性的聚合物，这些聚合物可以用于分离并富集目标分子。
例如，制备出一种具有特异性的DNA分子印迹聚合物，可以用于高效分离目标DNA序列。
四、疾病诊断分子印迹技术可以应用于疾病的早期诊断。
例如，在肿瘤的早期诊断中，CT扫描虽然可以发现肿块，但是不能确定肿瘤的类型。
利用分子印迹技术制备出具有特异性的抗体、DNA或RNA的聚合物，可以在体内引入这些聚合物，然后将其与肿瘤特异性的生物标志物相结合，从而实现肿瘤的特异性诊断。
分子印迹技术和生物传感器的发展
分子印迹技术和生物传感器的发展随着科技的发展，分子印迹技术和生物传感器已经成为了现代生物学研究中不可或缺的两个方面。
分子印迹技术能够模拟天然生物酶的特定性，同时生物传感器则能通过细胞、蛋白质等体内成分的观察，研究潜在疾病的发展趋势。
本文将会探讨这两个方面的发展历程，运作原理，以及现在和未来的发展潜力。
一、分子印迹技术从化学学科的角度而言，分子印迹技术是利用分子间相互作用的原理，通过对分子编码的过程进行加工，进而使得具有相应特异性质的抗体或者酶得以采纳。
该技术的发展历史可以追溯到上世纪60年代，在当时，科学家们开始尝试利用在手动制备分子的过程中，进行分子识别的实验。
20年后，随着基因重组技术的兴起，科学家们开始探究分子印迹技术的相关体系，并对其进行了基因组学上的研究。
分子印迹技术的主要运作原理是，通过化学光谱的分析，测定分子结构上所存在的化学相互作用，并在种植物性生物中进行加工，使得相应的抗体类型得以充分发挥特异性。
通过化学金属的沉淀作用，科学家还能制备出一系列高清晰度的导向助影剂，这种助影剂不仅能充分模拟天然生物系统中的延长搜索，同时也能运用在制药和食品工业中，用于提高生产效率。
目前，分子印迹技术在天然物质的分离和制备上具有非常重要的作用，相关的研究始终是该技术应用的目标之一。
但是，不可否认的是，在分子印迹技术的成功普及之前，其所要面临的一些缺陷也在逐渐暴露出来，比如说它的动态印迹效果不够理想，或者只能适用于特定的样品。
为此，科学家们正在尝试研制新材料和技术来解决这些问题，以期将分子印迹技术应用得更加广泛和深入。
二、生物传感器从生物学角度而言，生物传感器则是通过测定细胞、蛋白质、代谢产物等有机物质的相互关系，研究生命体组织自身的运作机理，且在于非理想状态下的脆弱表现中，发现其潜在的疾病或功能保障。
生物传感器的基本原理可以被简单地成捕获、处理、传递、控制四个关键步骤。
在DNA捕获的过程中，基因序列一个序列一同，使得细胞内部的某些基因可被识别。
分子印迹在生物传感器中的应用
分子印迹在生物传感器中的应用生物传感器是一种可用于检测生物分子的工具，它的广泛应用不仅改善了我们对生物系统的理解，而且对医学诊断、环境监测等领域也有各种应用。
然而，生物传感器的设计和制备一直面临着一些挑战，如选择性、灵敏度和稳定性等问题。
分子印迹技术是一种可解决这些问题的有效方法，不仅可以提高生物传感器的选择性和灵敏度，还可以降低生产成本和加快传感器的现场分析速度。
本文讨论分子印迹在生物传感器中的应用，并介绍分子印迹技术的原理和制备方法。
一、分子印迹技术的原理分子印迹技术是一种模拟生物体系的方法，它通过对模板分子和功能单体进行自组装和聚合反应，制备具有特异性识别模板分子的空腔结构。
基本原理是在聚合物的网络中，以模板分子为模板、功能单体为单体单元，形成具有相互配合的孔道结构。
使用加热、洗涤、吸取等方法，将模板分子从孔道中去除，留下与模板分子形状相同的空腔结构。
这种方法能够制备出高度特异性、高灵敏度的分子印迹材料，应用广泛，如生物传感器、分离材料、分子识别材料等。
二、分子印迹技术制备生物传感器的方法1、材料准备分子印迹材料是用于制备分子印迹生物传感器的关键材料。
根据实验需要，选择合适的功能单体和交联剂，将它们溶解在适宜的溶剂中制备分子印迹材料。
2、分子印迹生物传感器制备将适量的分子印迹材料加入到适宜的生物传感器基底上，经过紫外线或热交联等处理，形成具有特异性识别模板分子的生物传感器。
将这种传感器与目标分子接触，利用目标分子和印迹模板分子的相互作用，实现对目标分子的检测。
3、生物传感器性能测试将制备好的生物传感器接触到目标分子，测试其检测性能。
通过测量信号发生器输出的电信号或光信号，测定生物传感器检测目标分子的灵敏度、选择性和稳定性等性能。
三、分子印迹技术在生物传感器中的应用1、分子印迹生物传感器用于糖化血红蛋白检测分子印迹生物传感器可以高度选择性地识别糖化血红蛋白，避免了其它血红蛋白对检测的影响，提高了检测灵敏度。
基于分子分子印迹和电化学的传感器研究
基于分子分子印迹和电化学的传感器研究基于分子印迹和电化学的传感器研究随着科技的不断进步，传感器技术不断发展和革新。
其中一种新兴的传感器技术是基于分子印迹和电化学的传感器，它已经被广泛应用于食品、环境和生物医学领域。
在这篇文章中，我们将详细讨论这一技术，并展望其未来的发展前景。
一、基于分子印迹和电化学原理的传感器分子印迹技术起源于上世纪80年代，它是一种通过特定的功能单体和发生聚合反应的交联剂，将目标分子的结构立体复制在聚合物体内，从而形成高效、选择性的目标分子识别体系。
与分子印迹技术密切相关的电化学技术是一种通过分析化学物质在电场下的电化学响应来实现定量和定性分析的方法。
将分子印迹和电化学原理结合，可以构建出具有高灵敏度、高选择性和低成本的传感器，广泛应用于环境监测、食品安全和生物医学等领域。
分子印迹技术在传感器中被用来合成分子印迹聚合物（MIPs），MIPs是一种具有高选择性的人工受体，其结构能够复制目标分子的立体构型。
这些MIPs与电化学传感器相结合，可以形成灵敏、选择性和稳定的感知体系。
二、基于分子印迹和电化学的传感器在环境监测方面的应用在环境保护和生态建设方面，基于分子印迹和电化学原理的传感器已经得到了广泛的应用，例如，该传感器已经被用于检测水质、重金属、农药残留、有机污染物、微生物等。
这些传感器可以准确地检测出目标物质的存在，尤其是检测低浓度的有害物质，因此对环境保护和人民健康具有多方面的益处。
为例，食品安全方面，基于分子印迹和电化学技术的传感器可用于检测大米中的铅污染，这对公共健康和食品安全具有重要的意义。
传感器可以快速、准确地检测出微量的铅，无需进行大规模的化学实验。
再比如，该传感器可以用于监测空气中的有机物质和化学物质，这在人群密集地区非常重要，因为这些物质可能对人体健康产生负面影响。
三、基于分子印迹和电化学的传感器在生物医药方面的应用在生物医药方面，基于分子印迹和电化学原理的传感器已经得到了广泛的应用。
分子印迹电化学传感器的制备及性能研究
分子印迹电化学传感器的制备及性能研究摘要本文制备了一种对铅离子(Pb2+)具有高灵敏度，选择性的离子印迹电化学传感器。
将还原氧化石墨烯银纳米复合材料(rGO/AgNPs)作为增敏剂，修饰在玻碳电极表面。
通过傅里叶变换红外光谱( FTIR)、X射线衍射( XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对增敏材料进行了分析表征。
以吡咯(Py)为功能单体，采用电聚合法在已修饰的电极表面制备离子印迹膜(rGO/AgNPs/IIP-GCE)。
利用差分脉冲伏安法(DPV)、电化学阻抗谱(EIS)和循环伏安法(CV)对印迹电化学传感器进行性能表征。
结果表明，该传感器在5.0×10-9~5. 0 ×10-5 mol/L范围内，响应电流与金属离子浓度的负对数呈现良好的线性关系，线性回归方程为I(μA)=13.1491-2.3441logC，相关系数R2=0.9927，检出限为5.0×10-11mol/L(S/N=3)。
该离子印迹电化学传感器成功应用于水环境中Pb2+的痕量检测。
关键词：分子印迹；还原氧化石墨烯银纳米复合材料；电化学；铅离子AbstractAn Ion Imprinted Electrochemical Sensor with high sensitivity and selectivity for lead ion (Pb2+) has been prepared.Reduced graphene oxide silver nanocomposites (rGO/AgNPs) as sensitizers. The sensitize mterials are chaterized by Fourier transform infred spectrscopy (FTIR)，X-ray difaction (XRD) and scaning eletron micscopy (SEM). Ion iprinted film (RGO/AgNPs/IIP-GCE) was prpared on the modfied electrode surface by electropolymerization with pyrole (Py) as functional monmer. The impennted senersors were charactaerized by difaffrential pulse vltaeemmetry (DPV)，electrocherwical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic volawarametry (CV). The reesults show that in the raeange of 5.0×10-9~5.0×10-5 mol/L，the respnse current has a good linear relationship with the concentration of macaetalions. The linear regression equation is I(MUA)=-2.3440logC+13.1491，the correlation coefficient R2=0.9927，and the detection limited is 5.0×10-11mol/L (S/N=3). The ion-imprinted electrochemical sensor has been successfully applied to the trace detection of Pb2+ in water samples.Key words: Molecular imprinting; Reduced graphene oxide silver nanocomposites; Electrochemistry; Lead ion目录摘要............................................................................................................................................. I Abstract ...................................................................................................................................... I I 第1章绪论 (1)1.1 分子印迹技术 (1)1.1.1 分子印迹技术简介 (1)1.1.2 分子印迹技术原理 (1)1.1.3 分子印迹技术的分类 (1)1.1.4 分子印迹聚合物的聚合方法 (2)1.1.5 分子印迹聚合物制备条件的选择 (2)1.1.6 离子印迹技术 (3)1.2 电化学分析法 (3)1.3化学修饰电极 (4)1.3.1化学修饰电极的制备 (4)1.3.2化学修饰电极的应用 (5)1.4分子印迹电化学传感器 (6)1.4.1分子印迹电化学传感器的原理 (6)1.4.2分子印迹电化学传感器的种类 (6)1.4.3分子印迹电化学传感器的应用 (7)1.4.4石墨烯在电化学传感器中的应用 (7)1.5 Pb2+的概述 (8)1.5.1 Pb2+的简介 (8)1.5.2 Pb2+的危害 (9)1.5.3 Pb2+常用的检测方法 (9)1.6 工作内容及意义 (9)第2章实验部分 (11)2.1 仪器与药品 (11)2.1.1 主要仪器 (11)2.1.2 主要试剂和原料 (11)2.2 功能化氧化石墨烯(FGO)的制备 (12)2.3 还原氧化石墨烯银纳米粒子(rGO/AgNPs) 复合材料的制备 (12)2.4 功能单体及比例的选择 (13)2.5 分子印迹电化学传感器的制备 (13)2.5.1 rGO/AgNPs电极的制备 (13)2.5.2铅离子印迹电化学传感器的制备 (13)2.5.3 rGO/AgNPs/MIPs-GCE的条件优化 (13)2.5.4 GO/AgNPs/MIPs-GCE的性能检测 (14)2.6 标准曲线的绘制 (14)2.7 干扰实验 (14)第3章结果与讨论 (15)3.1 GO和FGO的红外表征 (15)3.2 GO、rGO/AgNPs 的XRD表征 (16)3.3 GO、rGO/AgNPs 的SEM 表征和TEM表征 (16)3.4功能单体及比例的选择 (17)3.4.1 功能单体的选择 (17)3.4.2 功能单体比例的选择 (18)3.5 电极性能的检测 (19)3.6实验条件的优化 (21)3.6.1扫速及扫描圈数的选择 (21)3.6.2洗脱吸附时间的选择 (21)3.6.2 pH的选择 (22)3.7 干扰试验 (22)3.8 标准曲线的绘制 (23)3.9 实际水样的测定 (24)结论 (25)参考文献 (26)第1章绪论1.1 分子印迹技术1.1.1 分子印迹技术简介分子印迹技术它作为是一种专门目木示分子制备一种特别性质特点的选择性聚合物的方法，是分子印迹聚合物MIPs，该聚合物经常被描述为制造“钥”的“手动锁定”。
分子印迹技术在化学传感器中的应用
分子印迹技术在化学传感器中的应用摘要：分子印迹技术是一种基于高度特异性识别分子的方法，已在化学传感器中得到广泛应用。
本文探讨了分子印迹技术在化学传感器中的原理、制备方法、优缺点以及应用情况，并对未来的发展进行了展望。
关键词：分子印迹技术；化学传感器；特异性识别；制备方法；应用一、引言随着科技的不断发展，化学传感器在各个领域中得到了广泛的应用，例如生物医学、环境监测、食品安全等。
传统的化学传感器在特异性识别方面存在一定局限性，为了提高传感器的选择性和灵敏度，人们开始使用分子印迹技术来制备具有高度特异性识别分子的传感器。
二、分子印迹技术的原理分子印迹技术是一种基于分子的高度特异性识别方法，其原理是通过模板分子在聚合物体系中形成特定的位点，并在模板分子去除后产生与模板分子结构相互吻合的孔隙。
这种孔隙具有高度特异性，可以选择性地吸附目标分子，从而实现对目标分子的识别。
三、分子印迹技术的制备方法分子印迹技术的制备方法通常包括以下步骤：1. 选择合适的模板分子；2. 与功能单体形成非共价相互作用；3. 聚合反应形成印迹聚合物；4. 消除模板分子生成孔隙。
常用的聚合方法有热聚合、自由基聚合、表面聚合等。
四、分子印迹技术的优缺点分子印迹技术具有以下优点：1. 高度特异性，可以实现对目标分子的选择性识别；2. 可重复使用，具有较长的使用寿命；3. 制备方法简单，成本较低。
然而，分子印迹技术也存在一些缺点，例如制备过程复杂、影响因素多等。
五、分子印迹技术在化学传感器中的应用分子印迹技术在化学传感器中得到了广泛应用，主要体现在以下几个方面：1. 生物传感器：利用分子印迹技术可以实现对生物分子的特异性识别，应用于生物医学领域；2. 环境传感器：通过对环境中污染物的识别，实现对环境污染的监测和控制；3. 生物传感器：通过对食品中有害物质的检测，确保食品安全。
六、分子印迹技术在化学传感器中的发展趋势随着科技的不断进步，分子印迹技术在化学传感器中的应用前景十分广阔。
基于分子印迹技术与电化学传感技术的结合与应用研究
基于分子印迹技术与电化学传感技术的结合与应用研究基于分子印迹技术与电化学传感技术的结合与应用研究摘要：分子印迹技术和电化学传感技术都是当前生物检测领域中的重要研究方向。
本文重点介绍分子印迹技术和电化学传感技术的原理和应用，并分析了二者结合应用的优势和挑战。
最后，展望了未来分子印迹技术与电化学传感技术在生物检测领域中的发展前景。
1. 引言分子印迹技术是一种通过合成特定的分子模板与目标分子相互作用，形成分子识别空位的方法。
电化学传感技术是利用电化学方法去检测化学反应中所产生的电流或电势。
二者相结合能够提高传感器的选择性、灵敏度和稳定性。
2. 分子印迹技术的原理与应用分子印迹技术的原理是通过预聚合物化学反应，在已知目标分子的存在下形成空间结构与目标分子相适应的孔道和功能团。
分子印迹技术的应用包括生物传感、基于分子印迹技术的分离与纯化、药物传递系统等。
3. 电化学传感技术的原理与应用电化学传感技术主要依赖于电化学反应过程中的电流和电位变化来测量和分析目标物质的特性。
电化学传感技术已广泛应用于环境监测、食品安全、医学诊断等领域。
4. 分子印迹技术与电化学传感技术的结合分子印迹技术与电化学传感技术的结合主要通过将分子印迹材料与电化学传感器相结合来实现目标物质的高选择性和高灵敏度检测。
具体方法包括分子印迹膜修饰电极、分子印迹纳米材料修饰电极等。
5. 应用案例（1）环境监测：利用分子印迹技术与电化学传感技术结合，开发出对水中重金属离子进行高选择性测定的传感器。
（2）食品安全：结合分子印迹技术和电化学传感技术，设计出检测食品中有害物质残留的传感器。
（3）医学诊断：利用分子印迹技术与电化学传感技术结合，研发出检测生物标志物的传感器，用于早期疾病的诊断。
6. 优势与挑战分子印迹技术和电化学传感技术相结合的优势在于提高了传感器的选择性和灵敏度，使其能够更准确地检测目标物质。
然而，二者结合应用仍然存在一些挑战，如制备过程的复杂性、性能的可重复性和稳定性等。
分子印迹电化学传感器的制备、应用及发展
分子印迹电化学传感器的制备、应用及发展摘要：分子印迹聚合物(MIP)，对目标分子有良好的选择性，并且具备热力学稳定性好，机械强度高，制备简单，可多次重复使用的优势，是一类重要的人工合成材料。
电化学传感器灵敏度高，成本低，易于微型化。
将分子印迹聚合物作为识别元件用于新型的电化学传感器的制备具有重要的研究价值。
关键词：分子印迹，分子印迹聚合物，电化学传感器目录第一章绪论11.1分子印迹概述 11.2电化学传感器概述 11.3分子印迹电化学传感器概述 2第二章电化学传感器的制备及应用22.1分子印迹电化学传感器的原理 22.2分子印迹电化学传感器的分类 32.3分子印迹电化学传感器的制备 32.4分子印迹电化学传感器的应用及发展 5第三章结论6参考文献7第一章绪论1.1分子印迹概述分子印迹(molecular imprinting)属于超分子化学中主客体化学范畴，是源于高分子化学、材料科学等学科的一门交叉学科。
分子印迹技术(molecular imprinting technique, MIT)是模拟自然界存在的分子识别原理，如酶、抗体和抗原等，以目标分子为模板合成具有分子识别功能的分子印迹聚合物( molecularly imprinted polymers, MIP )。
分子印迹聚合物是一种有固定孔穴大小和形状、以及有一定排列顺序的功能基团的聚合物，它对模板分子表现出高的识别性能。
分子印迹技术是在对抗体-抗原、酶-底物的专一性认识下诞生的，20世纪40年代，诺贝尔奖获得者Paining根据抗体与抗原作用的空穴匹配“锁匙”现象，提出了以抗原为模板制备抗体的理论。
尽管该理论后来被“克隆选择理论”所取代，但是Paining的“锁匙”观点为分子印迹技术的发展打下了基础。
1949年，Dicke首先提出了“专一性结合”的概念，实际上可视为“分子印迹”的萌芽，但在很长的一段时间内没有受到重视。
直到1972年，德国的Wulff研究小组首次报道了合成分子印迹聚合物之后，这项技术才逐步被人们认识。
分子印迹SPR传感器介绍
分子印迹SPR传感器一分子印迹SPR传感器组员信息二分子印迹SPR传感器基本定义及简介定义以分子印迹技术和SPR技术联用而研制出的传感器（Molecular imprinting SPRsensor）该类传感器目前的实际应用较少，多数处于理论和实验室阶段。
其更多的功能和应用还有待开发。
三分子印迹SPR传感器的工作原理1 .SPR技术定义表面等离子体共振技术(简称“SPR”, Surface Plasmon Resonance)是利用了金属薄膜的光学耦合产生的一种物理光学现象。
历史（略）早在1902年，Wood(Wood R W,1902)就在光学实验中发现了表面等离子体波共振现象。
但是直到1982年，Liedberg等(Nylander C et al., 1982; Lieberg B et al., 1983)才首次将表面等离子体共振技术应用于化学传感器研究领域，随后SPR作为一种新兴的传感技术，逐渐成为国际传感器研究的热点。
实践证明，SPR传感器与传统检测手段相比较，具有无需对样品标记、实时监测、灵敏度高等突出优点。
所以，在医学诊断、生物监测、生物技术、药品研制和食品安全检测等领域具有广阔的应用前景。
介绍表面等离子体共振原理当一束ｐ-偏振光在一定的角度范围内入射到棱镜中，在棱镜与金属(Au 或Ag)的界面将发生反射和折射。
当入射角大于临界角时，光线将被全反射；当入射光的波向量与金属膜内表面电子(称为等离子体)的振荡频率相匹配时，光线既被耦合进入金属膜，引起电子发生共振，即表面等离子体共振。
金属膜表面电子吸收入射光子能量使反射光的能量最小，这种最小化发生时的入射角度称为“SPR角”。
SPR 角与入射光波长、入射角、金属膜的厚度、玻璃与金属的介电常数、金属表面及邻近介质的折射率等有关，金属表面结合生物分子将导致其折射率发生变化，从而引起SPR角的变化。
应用机理因此，可通过监测SPR角的变化研究生物分子的相互作用。
基于分子印迹聚合膜的电化学传感器和生物传感器的研制
基于分子印迹聚合膜的电化学传感器和生物传感器的研制基于分子印迹聚合膜的电化学传感器和生物传感器的研制近年来，随着科技的快速发展，电化学传感器和生物传感器在化学分析和生物医学领域发挥着越来越重要的作用。
而基于分子印迹聚合膜的传感器得到越来越多的关注，并且为研究人员带来了很多新的机遇与挑战。
本文将详细探讨基于分子印迹聚合膜的电化学传感器和生物传感器的研制过程、原理以及应用前景。
分子印迹聚合膜是一种以目标分子为模板，通过自组装或者化学反应形成的具有特异性识别能力的聚合物薄膜。
其制备过程一般包括四个关键步骤：模板分子选择、功能单体选择、聚合反应和模板分子的去除。
首先，根据待检测的目标分子，选择合适的模板分子，常用的模板分子包括小分子、蛋白质、核酸等。
接着，选择功能单体，它们可以与模板分子以及其他功能单体通过自组装或者化学反应发生相互作用。
常用的功能单体有乙酸乙烯酯、丙烯酰胺等。
然后，进行聚合反应，将功能单体和交联剂通过化学反应进行聚合形成聚合物薄膜。
最后，去除模板分子，通过洗涤或者其他方式去除聚合物中的模板分子，使薄膜形成具有模板分子特异性识别能力的空腔结构。
这样制备出来的分子印迹聚合膜在电化学传感器和生物传感器中具有极高的应用价值。
基于分子印迹聚合膜的电化学传感器和生物传感器的原理主要有两种：开放式和闭合式。
在开放式系统中，待测目标分子与印迹聚合膜之间的反应通过溶液中物质的扩散来实现。
一般来说，目标分子与聚合物薄膜中的模板分子具有相似的结构和大小，因此能够在聚合物薄膜中与模板分子形成特异性的作用。
当待测目标分子存在于溶液中时，会与聚合物薄膜中的模板分子竞争结合，从而导致聚合物薄膜的电化学响应发生变化。
闭合式系统中，印迹聚合膜和电极直接接触，待测目标分子与聚合物薄膜中的模板分子在电化学传感器的表面发生特异性的反应。
这两种原理提供了不同的信号转换机制，可以根据具体的应用需求进行选择。
基于分子印迹聚合膜的电化学传感器和生物传感器在环境监测、食品安全、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
分子印迹技术在生物传感器中的应用研究
分子印迹技术在生物传感器中的应用研究介绍：生物传感技术是生物学、化学、物理学和工程学等学科交叉的新兴交叉学科，其综合了近年来世界各地的研究成果，发展出了许多具有突破性的技术和设备，用于检测、分析生物分子、个体、组织和群体的活性和特征。
其中，分子印迹技术是一种专门制备理化类似于抗体的分子识别元件的新技术，具有良好的选择性和特异性，被广泛应用于生物传感器研究中，本文旨在对分子印迹技术在生物传感器中的应用进行论述。
内容：1.分子印迹技术概述分子印迹技术（Molecular Imprinting Technology, MIT）是一种基于分子间作用力制备出具有特异性识别分子的功能性材料的新兴技术。
其制备方法主要分为两步，即先将功能单体与模板分子按一定的比例混合，在溶剂中进行聚合交联反应；然后将模板分子从聚合物中洗去，留下具有空穴结构的印迹聚合物。
这种印迹聚合物具有与抗体类似的选择性和特异性，可以识别目标分子的结构、大小、形状和相对位置等信息，被广泛应用于化学、生物学、药学和环境学等领域。
目前，分子印迹技术已成为生物传感器的重要组成部分，在医疗、食品、环保和农业等领域发挥着重要作用。
2.分子印迹传感器的构建分子印迹传感器（Molecularly Imprinted Sensor, MIS）是一种基于分子印迹技术制备出的传感元件，具有高度的选择性和特异性，可以用于实现对目标分子的高灵敏度、高精度、高速度和实时监测。
其构建过程主要分为三个步骤：（1）模板分子的选择：根据传感器应用的要求选择具有代表性的目标分子，如氨基酸、蛋白质、核酸、激素、药物、有机物和无机物等。
（2）印迹聚合物的制备：根据所选模板分子的性质和结构设计功能单体，如丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酰胺等，制备出合适的印迹聚合物。
（3）传感元件的制备：将制备出的印迹聚合物与电极、微流控芯片、纳米材料等耦合起来，形成传感元件。
可将该元件连接到适当的仪器中进行信号采集和数据分析，实现对目标分子的定量和定性分析。
药物分析中的分子印迹生物传感器性能评估
药物分析中的分子印迹生物传感器性能评估药物分析是现代医药领域中的重要环节，分子印迹生物传感器作为一种新兴的分析工具，在药物分析中发挥着关键的作用。
本文将就药物分析中分子印迹生物传感器的性能评估展开讨论。
1. 引言药物分析是确保药物的质量和安全性的重要手段之一。
目前，许多传统的药物分析方法存在着复杂的样品前处理、分析周期长、灵敏度低等问题。
分子印迹生物传感器通过其特异的分子识别能力和高灵敏性逐渐成为药物分析领域的研究热点。
2. 分子印迹生物传感器的工作原理分子印迹生物传感器是一种以分子印迹技术为基础的生物传感器，其工作原理可以简述为以下几个步骤：模板分子与功能单体通过化学反应结合形成聚合物；除去模板分子后，形成具有模板分子空位的聚合物；将聚合物修饰到传感器表面，形成分子印迹生物传感器；样品中的目标分子与分子印迹生物传感器发生特异性识别反应，产生信号变化，进而获得目标分子的定量信息。
3. 分子印迹生物传感器的性能评估指标为了准确评估分子印迹生物传感器的性能，需考虑以下几个指标： - 选择性：分子印迹生物传感器对目标分子的选择性是评估其特异性识别能力的重要指标；- 灵敏度：分子印迹生物传感器对不同浓度目标分子的响应程度，即响应信号与目标分子浓度之间的关系；- 稳定性：分子印迹生物传感器在反应条件下的长时间稳定性，包括储存稳定性和工作稳定性；- 重现性：分子印迹生物传感器在重复使用和批次制备过程中的性能重现性；- 实用性：分子印迹生物传感器在实际药物分析中的适用性和可操作性。
4. 性能评估方法对于上述性能指标，可采用以下方法进行评估：- 选择性评估：通过与其他结构相似的化合物进行比较，考察分子印迹生物传感器对目标分子的特异性识别能力；- 灵敏度评估：测定不同浓度目标分子的响应信号，绘制标准曲线，计算灵敏度等参数；- 稳定性评估：将分子印迹生物传感器保存在不同的条件下，定期测试其灵敏度和选择性，判断其长时间稳定性；- 重现性评估：进行多次实验，分析数据之间的差异性，判断分子印迹生物传感器的重现性；- 实用性评估：将分子印迹生物传感器应用于实际样品分析，与传统方法进行比较，考察其在实际应用中的可行性和效果。
基于生物大分子的分子印迹技术的研究应用
基于生物大分子的分子印迹技术的研究应用随着科技的不断发展，生物大分子的分子印迹技术成为了分子识别、分子绑定等领域内的一项重要技术。
在药物筛选、食品安全检测、环境监测等方面都有着重要的应用。
基于生物大分子的分子印迹技术不仅能用来制备高效的电化学传感器，同时也能用于各种形式的光学传感器、微生物分离和酶学检测等。
一、分子印迹技术的原理及特点分子印迹技术是一种基于分子的选择性识别的技术。
它是利用于某一物质有特异性识别的材料，例如高分子材料，来检测、分离、与识别这个物质。
最初，这种技术是用来模仿生物酶来处理分子之间的相互作用的方法。
但是，现在这个技术的范畴已经扩展到了各种物质的识别上。
生物大分子的分子印迹技术的特点在于其选择性、高效性、可重复性和在极低浓度范围内的分子识别。
由于印迹材料的选择性，该技术能够实现对被检测物质与干扰物质的区别，从而提高了其分辨率。
此外，由于该技术在高度竞争性分子之间实现了选择性分子识别，因此，这种技术在生命科学、环境监测等领域内的使用越来越普及。
二、生物大分子的分子印迹技术在药物筛选中的应用在药物筛选方面，分子印迹技术可以用于寻找新型药物化合物或直接用于筛选已知药物的配体。
该技术的优势在于可以通过印迹材料的修改来调节选择性。
因此，它在筛选活性分子和选择性分子上的使用越来越广泛。
在药物开发的初期或中期，该技术已经开始应用，并为药物研究提供了一种新的思路。
三、生物大分子的分子印迹技术在食品安全检测中的应用在食品安全检测中，生物大分子的分子印迹技术最常用于检测有害化学物质。
其优点在于可以高效且准确地检测多种废物，特别是有毒废物和废水。
此外，一些常规的检测方法尤其在判断靶物质上的抗体筛选中存在种种缺陷，而基于生物大分子的分子印迹技术则无此问题。
另外，由于该技术在传统检测中没有的重复性和特异性分子识别优点，因此，这种技术的使用越来越广泛，并在食品安全监测中发挥了显著作用。
四、生物大分子的分子印迹技术在环境监测中的应用在环境监测领域，生物大分子的分子印迹技术已经得到广泛应用。
米托葸醌分子印迹传感器的研究及其应用
（ ｖ 扫描］ 直到获得稳定的循环伏安响应． ｃ） ，
１２ ２ 分子印迹聚合物膜 的制备 ．．
电化学聚合采用传统的三电极体系进行 ， 先称取 ０２２ 邻氨基 ．５ ８ｇ
酚（ Ａ ） 用 ０ １ｍ ｌＬ的 Ｈ Ｉ 溶解 ， 用 ０４ ｍ ｌ Ｏ Ｐ， ． ｏ ／ ＣＯ 再 ． ｏ Ｌ的 Ｎ Ｏ 调节溶液 的 ｐ ／ ａＨ Ｈ至 中性 ， 定容至
下 限为 １６×１ 一 ｏ／ ，同时 对 分 子 印 迹 膜 的结 构 和性 能 进 行 了研 究 ． ． ０ ｍ ＬＬ
关键词 分子印迹 ； 米托蒽醌 ； 传感器
中图分类号 ０ ５ ６７ 文献标识码 Ａ 文章编号 ０ ５ －７０ ２０ ）７１３ －５ ２ １ ９ （０ ８ ０ —３４ ０ ０
修饰到电极上 ， 制备选择性好 、 灵敏度高 、 有一定寿命且可再生的生物传感器是分析工作者努力探索
的课 题 ．
米托 葸醌 属于蒽 环类抗 癌药 物 ，主要用 于治疗 乳腺 癌 和 白血 病 ．其 细胞 毒性 与其它 蒽类 抗 癌药 物
相比有所降低 ， 但仍然会引起骨髓抑制及心脏毒性等毒副作用 ．目 Ｊ 前对于米托葸醌的测定方法使用 很多 ， 主要有 高效液 相 色谱法 、 光光度 法 、流动 注 射 化学 发光 法 Ｊ 分 、共振 瑞利 散 射 法 及 电 化学方法 等．这些方法的建立为米托蒽醌的测定提供 了一定手段 ， 由于这些方法有的选择性 但
维普资讯
Ｖｏ Ｉ ９ ｌ２
２０ ０ ８年 ７月 高 等 学 Fra bibliotek 化 学 学 报
Ｃ ＭＩ ＡＬＪ ＨＥ Ｃ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＩ ＳＥ ＵＮＩ ＮＥ ＶＥＲＳＴ Ｅ ＩＩＳ
Ｎｏ ７ ．
１ ３ ～１ ３ ３４ ３ ８
分子印迹电化学传感器的研究进展_栾崇林
2011年第30卷第2期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·353·化工进展分子印迹电化学传感器的研究进展栾崇林1，李铭杰1，2，李仲谨2，苏秀霞2，蒋晓华1（1深圳职业技术学院应用化学与生物技术学院，广东深圳 510085；2陕西科技大学化学与化工学院教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室，陕西西安 710021）摘要：分子印迹电化学传感器能特异性识别目标分子，在环境监测、药物检测、农药残留检测等诸多领域显示出良好的应用前景，受到越来越多的关注。
本文综述了分子印迹电化学传感器制备中功能单体的选择、敏感膜的制备方法和电化学传感器的类型，分析了分子印迹电化学传感器研究中还存在的问题，并对其应用前景作了展望。
关键词：分子印迹技术；电化学传感器；目标分子中图分类号：O 657.1 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2011）02–0353–07Progress of molecularly imprinted electrochemical sensorLUAN Chonglin1，LI Mingjie1，2，LI Zhongjin2，SU Xiuxia2，JIANG Xiaohua1（1Department of Fine Chemicals & Materials，Shenzhen Polytechnic College，Shenzhen 518055，Guangdong，China；2 Key laboratory of Auxiliary Chemistry & Technology for Chemical Industry，Ministry of Education，School of Chemistry and Chemical Engineering，Shaanxi University of Science & Technology，Xi’an 710021，Shaanxi，China）Abstract：Molecularly imprinted electrochemical sensors（MIECS）can selectively recognize the target molecules，so it has a good prospect in the fields of environmental monitor，drug detection，pesticide residue detection，etc. In this paper the selection of functional monomers，methods for fabricating sensing films in preparation of MIECS and types of MIECS are reviewed. The problems in the research of MIECS are analyzed，and the prospects of application of MIECS are discussed.Key words：molecular imprinting technique；electrochemical sensor；target mole cule分子印迹技术（molecular imprinting technique，MIT）又称分子烙印，属于超分子化学中主客体化学的范畴，是基于生物分子识别的基础上，应用该原理对一些小分子的分离与检测的一种前沿技术，是高分子化学、生物化学和材料化学等多学科的边沿科学[1]。
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基于分子印迹技术的传感器研究
随着科学技术的不断发展和人们对环境、食品质量等的关注加大，传感器作为一种典型的检测装置被广泛应用在各个领域。
在传统传感器技术中，检测元素的选择和制造成本是制约其发展的主要问题之一。
而基于分子印迹技术的传感器则可以通过对分子的选择性识别来解决这一问题。
本文将围绕基于分子印迹技术的传感器进行研究，具体介绍其原理、应用和未来发展趋势。
一、基于分子印迹技术的传感器原理
分子印迹技术是一种基于分子选择性识别的方法，其首先通过与待测物质相似的模板分子进行配位，形成稳定的分子复合物。
然后，通过聚合反应将复合物嵌入糖基聚合物中，形成一种空腔阵列。
当模板分子被洗去后，留下的空腔就能够高度选择性地识别模板分子和其他相似分子。
将此原理应用于传感器，即可制备基于分子印迹的传感器。
基于分子印迹技术的传感器在工作时，待检测分子与传感器中的分子空腔发生特异性识别反应。
此时，分子的结构、浓度、流动性和温度等因素均会影响传感器的响应。
通过对传感器响应特性的分析，可以获得待检测分子的定量信息。
二、基于分子印迹技术的传感器应用
目前，基于分子印迹技术的传感器已应用于各个领域，例如医药、环境、食品和安全等。
在医药领域中，基于分子印迹技术的传感器可用于监测药物浓度以及药物代谢产物等物质。
同时，通过分析生物特定分子的变化，也可以实现对某些疾病的快速检测。
在环境领域中，基于分子印迹技术的传感器可用于监测水、空气中的有害物质，以及土壤中的农药等物质。
具体而言，基于分子印迹技术的传感器可以用于检测污染源、水质、空气中的挥发性有机物等。
在食品和安全领域中，基于分子印迹技术的传感器可用于检测食品中的添加剂、农药残留物和激素等有毒物质。
同时，基于分子印迹技术的传感器还可以用于检测特定传染病毒的存在。
三、基于分子印迹技术的传感器未来发展趋势
尽管基于分子印迹技术的传感器已广泛应用于各个领域，但其在实际应用中仍
存在一些问题，例如稳定性、重复性和灵敏度等方面的限制。
因此，未来发展的方向之一是进一步提高传感器的性能。
例如，可以通过改进
传感器的结构、优化配方、改进传感元件等方式，提高传感器的稳定性和灵敏度。
另一个方向是将分子印迹技术与其他检测技术相结合，进一步提高传感器的多
样性和灵敏度。
例如，可以将基于分子印迹技术的传感器与电化学、荧光等检测技术相结合，形成一种具有更高灵敏度、更多样化的复合传感器。
最后，基于分子印迹技术的传感器还可以应用于微流控技术等新兴领域。
通过
结合微流控技术，可以实现在微流控芯片上制备具有高选择性和灵敏度的分子印迹传感器，实现更加优化的检测目的。
总之，基于分子印迹技术的传感器是一种具有很高应用前景的传感器。
不仅
在医药、环境、食品和安全等领域有着广泛的应用，而且未来还会有更多的技术创新，拓展其应用领域，为人们提供更好的检测手段。