[发明专利]用于检测卡那霉素的电纺纳米纤维壳聚糖电容型传感器

说明书

技术领域

本发明属电容性传感器领域，具体涉及一种用于检测卡那霉素的电纺纳米纤维壳聚糖电容型传感器及用其检测卡那霉素的方法。

背景技术

卡那霉素(kanamycin)是一种常用的氨基糖苷类抗生素，和其他氨基糖苷类抗生素相似，有相对较低的安全残留限量，会引起许多副作用，例如：听力丧失，毒害肾脏和对药物过敏。此外，卡那霉素在农业、水产业、畜牧业中广泛应用，也常用作饲料添加剂，加速动物的生长发育，但残留在畜产品中的抗生素被人类长期食用后将会严重危害人类健康。目前，许多分析方法被用于卡那霉素的检测，例如：高效液相色谱法、微生物法、共振瑞利散射法、分光光度法、电化学法等。其中电化学法因为装置简单、检测迅速、灵敏度高、成本低等优势而快速发展，目前报道的文献方法有：基于纳米颗粒、石墨烯和硫堇无标记免疫型传感器，基于水溶型石墨烯/普鲁士蓝-壳聚糖/纳米多孔复合材料免疫型传感器，基于可见光活性C₃N₄和石墨氧化物纳米复合材料光电化学适配体型传感器等。电容型分子印迹传感器是对绝缘层厚度或表面介电性质的改变而作出响应的，其具有不需要标记、检测下限低等优点而广泛应用

静电纺丝技术近年来在制备纳米纤维领域得到广泛应用，它是制备亚微米级纤维的有效方法，许多高聚物已经通过静电纺丝法纺成非织造纤维膜、定向纤维束和三维结构的纤维支架，这些纳米纤维均具有表面积大和孔隙率高的特点，目前已成功应用于医学、传感器、电池和电容器等领域。静电纺丝装置主要由高压电源、带有细小喷头的容器和接收装置组成。其基本原理是：聚合物溶液或熔体在外加高压静电场力作用下形成带静电的喷射流，干燥后形成纳米纤维。在注射器末端和收集板之间施加电场后，表面电荷使聚合物液滴由球型变为圆锥型。当场强超过临界值，即表面电荷的静电排斥力克服表面张力时，带电射流喷射，电荷密度与内部场强之间相互作用已达到平衡。高表面电荷密度造成“鞭动”，伴随溶剂的迅速挥发，射流弯曲生成高度拉伸的聚合物纤维。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是以廉价的壳聚糖作为检测材料，通过引入卡那霉素印迹分子，构建一种新型的用于检测卡那霉素的电纺纳米纤维壳聚糖电容型传感器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

用于检测卡那霉素的电纺纳米纤维壳聚糖电容型传感器，它由表面覆有绝缘膜层的玻碳电极和涂覆在玻碳电极表面的印迹有卡那霉素分子的纳米纤维壳聚糖膜层组成。

所述的印迹有卡那霉素分子的纳米纤维壳聚糖是将模板分子卡那霉素和壳聚糖混合搅拌溶解在有机溶剂中，静电纺丝制备纳米纤维壳聚糖，然后洗脱脱除模板分子卡那霉素，干燥得到的。

按上述方案，所述模板分子卡那霉素和壳聚糖的质量比为1:2-1:4。

上述电纺纳米纤维壳聚糖电容型传感器的制备方法，包括以下步骤：

1)电极绝缘膜构建：在洁净的玻碳电极表面电镀邻苯二胺，得到聚o-PD/GCE；

2)将模板分子卡那霉素和壳聚糖混合搅拌溶解在有机溶剂中，静电纺丝制备纳米纤维壳聚糖，然后洗脱脱除模板分子卡那霉素，干燥得到印迹有卡那霉素分子的纳米纤维壳聚糖，将印迹有卡那霉素分子的纳米纤维壳聚糖配成分散液，涂覆在聚o-PD/GCE表面，在室温下干燥，即得到基于分子印迹的电纺纳米纤维壳聚糖玻碳电极，记为分子印迹CS/聚o-PD/GCE。

按上述方案，所述的步骤1)为将o-PD(邻苯二胺)和电解质KCl溶解在PBS溶液中配制成o-PD的PBS溶液，然后以此作电解液，利用循环伏安法，将聚邻苯二胺电镀到玻碳电极表面，即得聚o-PD/GCE。

按上述方案，所述的步骤1)中o-PD的PBS溶液为10mMo-PD的0.1MPBS溶液(pH＝7.0)，循环伏安法的实验参数为：电压范围0-0.8V，扫速4-6mV/s，扫描8-12圈。

按上述方案，所述的印迹有卡那霉素分子的纳米纤维壳聚糖的制备方法为：将壳聚糖溶解在TFA和DCM溶液中，再加入卡那霉素，搅拌过夜，得到静电纺丝液，然后用注射泵将静电纺丝液从注射器中注出进行静电纺丝，高压发生器的阳极与注射器末端连接，阴极与带有铝箔的收集板相连，收集的静电纺丝纤维室温干燥过夜以除去TFA及纺丝后可能含有的水分，待干燥完全后，将其放在饱和的碳酸钠溶液中浸泡过夜，中和过量的酸，最后用5％稀盐酸溶液和水对模板分子进行反复洗脱，干燥而得。

按上述方案，所述TFA和DCM的体积比为7：3，静电纺丝电压为15-18KV，注射器的针头是20-22号，静电纺丝液的流速为1-1.2mL/h。