探讨分子印迹电化学传感器对双酚A的检测

郑巧利 王恩强

(1.同济大学浙江学院，浙江 嘉兴 314051； 2.上海摩威环境科技股份有限公司，上海 200000)

探讨分子印迹电化学传感器对双酚A的检测

郑巧利1王恩强2

(1.同济大学浙江学院，浙江 嘉兴 314051； 2.上海摩威环境科技股份有限公司，上海 200000)

利用分子印迹技术(MIT)，以双酚A(BPA)为模板分子，邻氨基苯硫酚(ATP)为功能单体，通过自组装和电聚合方法制备双酚A分子印迹聚合膜电化学传感器，采用循环伏安法和交流阻抗法进行表征，并用于双酚A的检测，该研究结果为电化学聚合法制备分子印迹聚合膜，根据功能单体与模板分子的相互作用正确选择功能单体提供了理论基础。

分子印迹技术，双酚A，邻氨基苯硫酚，交流阻抗

分子印迹技术(MIT)是采用人工方法制备具有特定空间结构空穴，对印迹分子或模板分子具有专一性结合作用的分子印迹聚合物(MIP)的技术。分子印迹电化学传感器[1]是将分子印迹技术应用于电化学传感器，制备具有特定空穴的聚合膜修饰电极用于目标分子的特异性选择和检测。采用自组装或电聚合法[2]可以在电极表面修饰分子印迹聚合膜，这种方法制备的聚合膜较薄且方法简单，常用的功能单体有氨基苯硫酚和3,4-乙烯二氧噻吩等。

双酚A是一种典型的环境内分泌干扰物[3]，能够对动物和人体的内分泌系统产生不利的影响，会造成雄性生殖细胞损伤，精子数目减少，使人体免疫功能下降，增加癌症发病率[4]。人体接触微量的双酚A，通过富集作用会对健康造成潜在的危害，因此建立一种快速有效地对痕量双酚A进行检测的方法十分重要。本文利用分子印迹电化学传感器技术，采用自组装和电聚合相结合的方法，以双酚A(BPA)为模板分子，邻氨基苯硫酚(ATP)为功能单体，制备双酚A分子印迹聚合膜修饰电极，采用循环伏安法和交流阻抗法对修饰电极进行表征，并将该修饰电极用于双酚A的检测。

1 仪器和试剂

CHI 660D电化学工作站；Ag/AgCl参比电极、铂丝对电极、玻碳电极；微量进样器；pH测试仪；超声波清洗器。双酚A(BPA，99%)、邻氨基苯硫酚(ATP，98%)、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、氢氧化钠、铁氰化钾、氯化钾、三水合四氯金酸(HAuCl4·3H2O)、无水乙醇，以上试剂均为分析纯。

2 实验方法

2.1 修饰电极的制备

将玻碳电极在含有0.05 μm 氧化铝悬浮液的麂皮上打磨抛光，清洗后浸入0.2 mmol/L HAuCl4溶液中，在-0.2 V电压下电沉积180 s。然后放入新鲜的Piranha溶液(H2SO4∶H2O2=7∶3)中浸泡5 min，取出后用超纯水冲洗干净后吹干，即得到金纳米粒子修饰玻碳电极(AuNP/GCE)。

将金纳米粒子修饰电极浸入10 mmol/L ATP溶液中，密封后室温放置24 h，ATP的巯基键(—SH)与Au通过Au—S键合，使ATP在电极表面进行自组装[5]。然后再浸入到5 mmol/L BPA溶液中放置12 h，双酚A通过氢键和电极上的ATP接合。取出电极用乙醇和超纯水冲起干净后放入含5 mmol/L ATP和2 mmol/L BPA的PBS支持电解液中，在-0.2 V～0.6 V的电压范围下进行循环伏安扫描7圈，在电极表面合成邻氨基苯硫酚聚合膜(PATP-AuNP/GCE)。最后将电极浸泡在稀盐酸溶液中24 h，洗脱模板分子双酚A，制成双酚A分子印迹聚合膜修饰电极(MIP-PATP-AuNP/GCE)。

2.2 电化学检测

在5 mmol/L铁氰化钾溶液中采用循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)对电极进行表征，并采用交流阻抗法检测双酚A。循环伏安扫描速率为50 mV/s，电压-0.2 V～0.6 V；交流阻抗频率1 Hz～105Hz，电压0.25 V。

3 结果与讨论

3.1 邻氨基苯硫酚电聚合过程

邻氨基苯硫酚在金纳米粒子修饰玻碳电极上的电聚合过程如图1所示。由图可见邻氨基苯硫酚在电极上产生明显的氧化峰，而没有反向还原峰，说明其氧化是个完全不可逆过程。循环伏安第一圈的氧化峰电流最大，氧化峰电位0.177 V；然后峰电流逐渐减小到最后几乎看不到氧化峰，这是因为邻氨基苯硫酚发生电聚合，在电极表面形成致密的导电性能弱的聚合膜。

3.2 修饰电极的电化学表征

在5 mmol/L铁氰化钾溶液中，采用循环伏安法和交流阻抗法考察裸玻碳电极、金纳米粒子修饰玻碳电极、邻氨基苯硫酚聚合膜修饰电极和双酚A分子印迹聚合膜修饰电极的电化学行为。如图2a)所示，金纳米粒子修饰电极的峰电流(a)与裸玻碳电极(b)相比有所增大。邻氨基苯硫酚聚合膜修饰电极的峰电流(c)减小，是因为邻氨基苯硫酚聚合膜阻碍了电极表面电子传递；双酚A分子印迹聚合膜修饰电极峰电流(d)又变大，是因为模板分子洗脱后，电极表面聚合膜上形成了分子印迹识别空穴，铁氰化钾可以通过空穴与电极表面接触[6]。

如图2b)所示，裸玻碳电极(a)和金纳米粒子修饰玻碳电极(b)的交流阻抗图几乎呈一条直线。邻氨基苯硫酚聚合膜修饰电极(c)的阻抗很大，这是因为聚合膜导电性能低，阻碍了电极表面电荷传递。双酚A分子印迹聚合膜修饰电极(d)阻抗又减小，是因为洗脱模板分子后形成分子印迹空穴，增加了电荷传递速率，降低了阻抗。

3.3 修饰电极对双酚A的检测

分别配制浓度为0.05 μmol/L，0.1 μmol/L，0.2 μmol/L，0.5 μmol/L，1 μmol/L的双酚A标准溶液，将上述制备好的双酚A分子印迹聚合膜修饰电极依次浸入到双酚A标准溶液中，放置10 min充分吸附后取出，在铁氰化钾溶液中采用交流阻抗(EIS)法间接测定双酚A。经过多次重复实验，结果都显示随着双酚A浓度增加，交流阻抗数值增大，说明修饰电极表面吸附双酚A分子后空穴减少，但与BPA浓度不呈线性关系，结果如图3所示。该结果表明以邻氨基苯硫酚为功能单体制备双酚A分子印迹聚合膜修饰电极，采用交流阻抗法对双酚A进行定量测定还需要进一步研究。

对出现该结果的原因进行了分析，是因为双酚A具有电活性，在邻氨基苯硫酚电聚合过程中双酚A也发生电化学氧化反应，导致洗脱过程中不能使双酚A有效地洗脱下来，不能形成与目标分子完全匹配的空穴。因此在进行分子印迹聚合膜制备时，要根据目标分子的特性合理选择功能单体，合理确定制备分子印迹聚合膜的方法。

4 结语

利用分子印迹技术通过自组装和电聚合法制备双酚A分子印迹聚合膜电化学传感器，采用循环伏安法和交流阻抗法对修饰电极进行了电化学表征，并用于双酚A的检测。由于双酚A具有电活性，采用电聚合法制备聚合膜的过程中，作为模板分子的双酚A在功能单体发生聚合的电压范围内也发生电化学反应，导致对双酚A进行洗脱时，分子印迹聚合膜的空穴与目标分子不匹配，造成无法对双酚A进行定量测定。该实验结果为电化学聚合法制备分子印迹聚合膜、研究模板分子与功能单体相互作用、综合考虑模板分子的特性选择合适的功能单体，提供了一定的理论基础和实验参考。

[1] 陈志强,李建平,张学洪.分子印迹电化学传感器敏感膜体系的构建及其研究进展[J].分析测试学报,2010,29(1):94-104.

[2] XIE C G, LI H F, LI S Q,et al.Surface molecular self-assembly for organophosphate pesticide imprinting in electropolymerized poly(p-aminothiophenol) membranes on a gold nanoparticle modified glassy carbon electrode[J].Analytical Chemistry,2010,82(1):241-249.

[3] 吴虓飞,张育辉.酚类环境雌激素对生殖及其发育机制的研究进展[J].毒理学杂志,2005,19(1):55-57.

[4] SAFE S H.Endocrine disruptors and human health-Is there a problem? An update[J].Environmental Health Perspectives,2000,108(6):487-493.

[5] TEDIM J,GONCALVES F,PEREIRA M F R,et al.Preparation and characterization of poly[Ni(salen)(crown receptor)]/multi-walled carbon nanotube composite films[J].Electrochimica Acta.,2008(53):6722-6731.

[6] 张 进,徐 岚,王亚琼,等.基于分子印迹聚合膜的双酚A电化学传感器[J].分析化学,2009,37(7):1041-1044.

Study on electrochemical sensor for Bisphenol A based on molecularly imprinted technique

ZHENG Qiao-li1WANG En-qiang2

(1.TongjiUniversityZhejiangCollege,Jiaxing314051,China;2.MolwayEnvironmentalScienceandTechnologyCo.,Ltd,Shanghai200000,China)

Electrochemical sensor for Bisphenol A(BPA)based on Molecularly Imprinted Technique (MIT) was prepared by the approach of self-assembly and electropolymerization using BPA as template molecule and 2-aminothiophenol (ATP) as functional monomer. Cyclic Voltammograms (CV) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) were employed to probing the features of the modified electrode. This results provided a theoretical basis for the correctly selecting functional monomer and template molecule to establish molecular imprinted polymers using electropolymerization.

Molecularly Imprinted Technique(MIT), BPA, ATP, Electrochemical Impedance Spectroscopy(EIS)

1009-6825(2014)30-0198-02

2014-07-14

郑巧利(1986- )，女，助教； 王恩强(1985- )，男，助理工程师

O657.1

A