分子印跡光子晶體凝膠傳感器檢測(cè)食品中的防腐劑

顧 航，潘彥光，黃振堅(jiān)，朱德榮，黃艷梅，曾青松，孫 慧*

(1.廣州大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510006；2.廣東醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院，廣東 東莞 523808)

分子印跡光子晶體凝膠傳感器檢測(cè)食品中的防腐劑

顧 航1，潘彥光1，黃振堅(jiān)1，朱德榮2*，黃艷梅1，曾青松1，孫 慧1*

(1.廣州大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 廣州 510006；2.廣東醫(yī)科大學(xué) 藥學(xué)院，廣東 東莞 523808)

將響應(yīng)性光子晶體與分子印跡技術(shù)相結(jié)合，建立了一種反蛋白石結(jié)構(gòu)的分子印跡光子晶體凝膠傳感器，并成功用于水果罐頭中痕量防腐劑尼泊金乙酯的篩查。該傳感器對(duì)尼泊金乙酯具有良好的識(shí)別能力，抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)待測(cè)物的識(shí)別過程可通過光纖光譜儀轉(zhuǎn)化成可讀的光學(xué)信號(hào)，其布拉格衍射峰位移值與尼泊金乙酯濃度呈線性相關(guān)，定量下限為83 mg/L，且可重復(fù)使用。該檢測(cè)平臺(tái)具有便攜式特征，無需對(duì)樣品進(jìn)行前處理，可準(zhǔn)確、靈敏、快捷地檢測(cè)復(fù)雜樣品中的目標(biāo)分析物，適于現(xiàn)場(chǎng)快速篩查和檢測(cè)。

分子印跡；光子晶體；傳感器；尼泊金乙酯

尼泊金乙酯常被作為食品、皮革、制藥、化妝品等的防腐劑，但它是一種環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，具有雌激素活性，在乳腺癌的產(chǎn)生過程中扮演了重要角色[1-4]。鑒于此類物質(zhì)的使用日益廣泛,人們的暴露機(jī)會(huì)和接觸水平逐漸增加,因此需加強(qiáng)對(duì)人群實(shí)際暴露劑量和危害效應(yīng)的監(jiān)查。目前對(duì)實(shí)際樣品中尼泊金乙酯檢測(cè)的傳統(tǒng)方法有氣相色譜法[5]、高效液相色譜法[6-7]、紫外分光光度法[8]等。這些方法或檢測(cè)靈敏度不高，或需復(fù)雜的樣品前處理步驟以及大型設(shè)備，不適于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)、快速檢測(cè)。因此，建立一種現(xiàn)場(chǎng)快速篩查大量復(fù)雜樣品中防腐劑的新方法具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

光子晶體(Photonic crystal，PC)是一種新興的光學(xué)材料，其特征是不同介電常數(shù)的介質(zhì)材料在空間周期性排列，具有光學(xué)調(diào)控性能[9-10]。分子印跡聚合物(Molecularly imprinted polymers，MIP) 具有與模板分子在空間結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)上互補(bǔ)的孔穴，從而能夠?qū)δ繕?biāo)化合物進(jìn)行選擇性識(shí)別[11-12]。但MIP對(duì)模板分子的識(shí)別過程不具備自表達(dá)特性，因此將MIP對(duì)模板分子的識(shí)別過程轉(zhuǎn)化為可讀信號(hào)，使其具有自表達(dá)特性十分迫切且必要。將分子印跡技術(shù)引入到PC的骨架結(jié)構(gòu)中，所制備的分子印跡光子晶體(MIPC)凝膠具備MIP的特異識(shí)別性、構(gòu)效預(yù)定性等特點(diǎn)，也具備PC的三維有序結(jié)構(gòu)。由于MIPC具有特殊的反蛋白石光子晶體結(jié)構(gòu)，在吸收目標(biāo)化合物后，根據(jù)布拉格衍射定律，晶體結(jié)構(gòu)的微變能夠引起衍射波長(zhǎng)的顯著變化，甚至發(fā)生顏色改變，這為實(shí)現(xiàn)“裸眼檢測(cè)”提供了可能[13-14]。該技術(shù)為光子晶體材料選擇性的提高開拓了全新的思路，成為目前非常具有吸引力的新型傳感材料，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、藥物分析、毒物分析、臨床診斷、病毒檢測(cè)、產(chǎn)品質(zhì)量管理、海關(guān)安檢等諸多方面存在著巨大的應(yīng)用潛力[15-18]。該方法簡(jiǎn)單快速、直觀，但是不同批次制備的MIPC具有一定差異，需用標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行校正。

本研究利用分子印跡光子晶體技術(shù)，建立了便攜式尼泊金乙酯MIPC凝膠傳感器，采用便攜式光纖光譜儀將特異性識(shí)別過程轉(zhuǎn)換為可讀的光學(xué)信號(hào)，并應(yīng)用于水果罐頭中尼泊金乙酯的篩查和檢測(cè)。本傳感器具有足夠的靈敏度，可用以初步篩查和檢測(cè)水果罐頭中尼泊金乙酯含量是否超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，較傳統(tǒng)分析方法更為簡(jiǎn)便、快速、高效，適于現(xiàn)場(chǎng)快速監(jiān)測(cè)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與材料

尼泊金乙酯(模板分子)、甲基丙烯酸(MAA)、正硅酸四乙酯、乙二醇二甲基丙烯酸甲酯(EGDMA)(Aladdin試劑公司)；2,2’-偶氮二異丁腈(AIBN，天津市大茂化學(xué)試劑廠)；乙腈、冰醋酸、甲醇(天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司)；載玻片(25 mm × 40 mm×1 mm，本地供應(yīng)商)。

1.2 儀 器

數(shù)顯恒溫水浴鍋(HH-1，金壇市杰瑞爾電器有限公司)，臺(tái)式離心機(jī)(TDL-60C，廣州市深華生物技術(shù)有限公司)，電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(DGG-9053AD，上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)，電子天平(BS224S，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司)，恒溫振蕩儀(ZHWY-100B，廣州科橋?qū)嶒?yàn)技術(shù)設(shè)備有限公司)，數(shù)控超聲波清洗儀(KH-300DE，昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司)，掃描電子顯微鏡(JSM-7001F，日本電子株式會(huì)社)，光纖光譜儀(USB2000+，美國(guó)海洋光學(xué))，恒溫恒濕培養(yǎng)箱(WS-01,黃石市恒豐醫(yī)療器械有限公司)，Agilent 1200 Series 高效液相色譜儀(美國(guó)安捷倫科技有限公司)。

1.3 單分散SiO2納米微球的合成及光子晶體模板的制備

采用改進(jìn)的 St?ber法制備SiO2納米微球：在250 mL錐形瓶加入4.5 mL 25%的濃氨水、16.25 mL無水乙醇、24.75 mL超純水，以1 100 r/min進(jìn)行磁力攪拌。然后迅速倒入由9 mL 正硅酸乙酯(TEOS)和45.5 mL無水乙醇組成的混合溶液，繼續(xù)攪拌1 min后，以400 r/min反應(yīng)2 h。離心生成的SiO2微球溶液，去除上清液，然后加入無水乙醇超聲分散，重復(fù)上述操作，直至洗凈氨水和剩余反應(yīng)物。加入適量無水乙醇，超聲分散備用。

采用垂直沉降自組裝法制備三維光子晶體模板：將載玻片裁成10 mm×40 mm規(guī)格，浸泡食人魚溶液(V濃硫酸∶V30%過氧化氫=7∶3) 12 h，用超純水超聲沖洗干凈，烘干備用。量取4 mL 2% SiO2分散液至5 mL燒杯后，垂直插入小載玻片。放入恒溫恒濕生化培養(yǎng)箱(溫度為30 ℃、濕度為45%)，乙醇自然揮干后，SiO2排列在載玻片表面，形成具有明顯 Bragg 衍射的光子晶體模板。

1.4 尼泊金乙酯MIPC凝膠傳感器制備

準(zhǔn)確稱量0.016 6 g(0.1 mmol)模板分子尼泊金乙酯至2 mL離心管中，加入50 μL甲醇，置于超聲儀中超聲溶解完全后，依次加入功能單體MAA 42.45 μL(0.5 mmol)、交聯(lián)劑EGDMA 18.9 μL(0.1 mmol)。避光放置12 h后加入引發(fā)劑0.002 g AIBN，通N25 min，即為前驅(qū)液。用兩片有機(jī)玻璃將光子晶體模板夾緊形成“三明治”結(jié)構(gòu)，且使含光子晶體模板端突出1 mm的長(zhǎng)度，從下方緩緩注射10 μL前驅(qū)液到夾層中，然后放入密閉除氧的玻璃器皿，置于60 ℃反應(yīng)6 h。然后置于4%氫氟酸中浸泡，使載玻片和有機(jī)玻璃分離。有機(jī)玻璃上形成反蛋白石結(jié)構(gòu)的分子印跡膜。用甲醇-水-醋酸(3.5∶6∶0.5，體積比)混合溶液反復(fù)洗脫模板分子，直至檢測(cè)不到尼泊金乙酯。制備非印跡光子晶體(NMIPC)傳感器的步驟與上述過程一致，只是預(yù)聚液不加入模板分子。

1.5 MIPC響應(yīng)條件的優(yōu)化

1.5.1 洗脫液的選擇 以甲醇-水-醋酸為洗脫液，設(shè)置其體積比分別為9∶0∶1、4∶5∶1、3.5∶ 6∶0.5和2.5∶7∶0.5，分別記為1#～4# 洗脫液。分別取5 mL，加入0.016 6 g尼泊金乙酯，觀察其溶解情況；并考察4種洗脫液的洗脫效果。

1.5.2 測(cè)試溶液中甲醇濃度的影響 分別配制尼泊金乙酯濃度為0.01 mol/L，而甲醇體積分?jǐn)?shù)為10%、15%、20%、25%與30%的系列溶液。將MIPC依次插入各溶液吸附10 min，晾干，用光纖光譜儀記錄Bragg衍射峰數(shù)據(jù)。

1.5.3 pH值對(duì)傳感性能的影響 用磷酸緩沖溶液分別配制pH 4.0～8.0、尼泊金乙酯濃度為0.01 mol/L，甲醇體積分?jǐn)?shù)為20%的系列溶液。將MIPC依次插入各溶液吸附10 min，晾干，測(cè)Bragg衍射峰數(shù)據(jù)。

1.5.4 溫度的影響 配制成甲醇體積分?jǐn)?shù)為20%，濃度為0.015 mol/L尼泊金乙酯溶液，水浴加熱使其溫度依次為20、25、30、35、40 ℃，將MIPC依次插入各溶液吸附10 min，晾干，測(cè)Bragg衍射峰數(shù)據(jù)。

1.6 MIPC傳感器的選擇性

分別用2-羥基異丁酸、苯佐卡因、 普魯卡因和尼泊金乙酯配制成濃度為0.01 mol/L，甲醇體積分?jǐn)?shù)為20%的標(biāo)準(zhǔn)溶液。將MIPC依次插入各溶液吸附10 min，晾干，測(cè)Bragg衍射峰數(shù)據(jù)。

1.7 水果罐頭中尼泊金乙酯的測(cè)定

取水果罐頭汁液，加適量甲醇稀釋后，將MIPC依次插入各溶液吸附10 min，晾干，用光纖光譜儀記錄Bragg衍射峰數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 單分散SiO2納米微球的合成以及光子晶體模板的制備

圖1 PC(A)、MIPC(B)的SEM表征及光學(xué)衍射圖(C)Fig.1 SEM of PC(A)，MIPC(B) and their diffraction spectra(C)

為了實(shí)現(xiàn)裸眼檢測(cè)，MIPC吸附目標(biāo)分子所引起的衍射峰變化需在可見光區(qū)域。膠體微球的大小、單分散性和球形度等性質(zhì)均影響自組裝成光子晶體的質(zhì)量，進(jìn)而決定著印跡凝膠膜的檢測(cè)效果。本研究采用改進(jìn)的St?ber法制備出了單分散性好、球形度高的SiO2微球，粒徑約為353 nm。圖1A為垂直沉降法制備出的光子晶體(PC)的掃描電鏡圖像。由圖可見，SiO2微球粒徑大小均一，規(guī)整地排列在同一個(gè)平面上，呈現(xiàn)面心立方緊密堆積的蛋白石結(jié)構(gòu)。除去SiO2和模板分子后得到了反蛋白石結(jié)構(gòu)的MIPC，其反蛋白石結(jié)構(gòu)的孔穴仍然保持規(guī)整的面心立方排布(圖1B)。由圖1C可以看出，光子晶體(PC)衍射峰位于748 nm；當(dāng)制成反蛋白石結(jié)構(gòu)的MIPC后，由于孔穴收縮，衍射峰位于586 nm，恰好處于兩個(gè)光區(qū)(黃-綠)的分界處。當(dāng)待測(cè)物吸附到MIPC，并引起衍射峰發(fā)生位移時(shí)，則很容易出現(xiàn)顏色的變化，從而可實(shí)現(xiàn)裸眼檢測(cè)。

2.2 MIPC傳感器響應(yīng)條件的優(yōu)化

合適的洗脫液應(yīng)對(duì)模板分子具有足夠的溶解度，且經(jīng)多次洗脫MIPC凝膠后，光子晶體凝膠不出現(xiàn)龜裂。目前在分子印跡領(lǐng)域中最常用的洗脫液為醋酸-甲醇(體積比1∶9)，但此洗脫液會(huì)造成凝膠傳感器和有機(jī)玻璃片的龜裂。對(duì)比了“1.5.1”所述4組洗脫液的效果，發(fā)現(xiàn)1#、2#、3#洗脫液均可將預(yù)聚液中的模板分子完全溶解，但1#和2# 會(huì)使分子印跡傳感器產(chǎn)生不同程度的裂痕，其中1# 最為嚴(yán)重。由于光子晶體的有序結(jié)構(gòu)被嚴(yán)重破壞，隨著洗脫次數(shù)的增加，Bragg衍射信號(hào)會(huì)急劇減弱甚至反射峰消失，從而影響傳感器的重復(fù)使用性能。因此，實(shí)驗(yàn)最終選擇3# 洗脫液，即甲醇-水-醋酸溶液(體積比3.5∶6∶0.5)，該溶液可將模板分子有效洗脫，且不會(huì)造成凝膠傳感器和有機(jī)玻璃片的龜裂。隨著洗脫的進(jìn)行，印跡分子不斷被洗脫下來，MIPC孔徑逐漸縮小，根據(jù)布拉格方程，衍射峰發(fā)生藍(lán)移Bragg(圖2)。

圖2 MIPC凝膠Bragg衍射峰隨洗脫次數(shù)的變化Fig.2 Optical response of MIPC upon elution

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，樣品中的甲醇濃度對(duì)MIPC響應(yīng)效果有很大影響。當(dāng)尼泊金乙酯溶液(0.01 mol/L)中不含甲醇時(shí)，MIPC對(duì)尼泊金乙酯幾乎不吸附；隨著甲醇體積分?jǐn)?shù)的增大，MIPC的Bragg衍射峰發(fā)生紅移，說明傳感器的吸附量不斷增大；當(dāng)甲醇體積分?jǐn)?shù)增至20%～25%之間時(shí)，傳感器的吸附量不再增加；甲醇達(dá)到30%后，吸附量反而下降。分析原因，當(dāng)樣品溶液中水含量較高時(shí)，尼泊金乙酯與功能單體之間的氫鍵作用力較弱，導(dǎo)致凝膠對(duì)尼泊金乙酯的吸附能力較低，所以Bragg衍射峰不發(fā)生改變；另一方面，本研究在制備MIP時(shí)用甲醇作為致孔劑，所以在樣品溶液中適當(dāng)增加甲醇含量，會(huì)提高凝膠對(duì)尼泊金乙酯的吸附能力；但甲醇含量過高時(shí)，一部分尼泊金乙酯從凝膠中溶解出來，反而導(dǎo)致吸附量下降。因此實(shí)驗(yàn)選擇樣品溶液中甲醇體積分?jǐn)?shù)為20%。而對(duì)于空白樣品，不論是否加入甲醇，Bragg衍射峰均不發(fā)生位移，說明甲醇不會(huì)引起其Bragg衍射峰的改變。

保持尼泊金乙酯溶液濃度為0.01 mol/L，考察pH值對(duì)MIPC傳感器的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)pH值從4.0升至5.5時(shí)，Bragg衍射峰位移值增加，說明MIPC對(duì)尼泊金乙酯的吸附量不斷增大； pH值超過 5.5時(shí)，Bragg衍射峰位移值略有減小。說明弱酸性溶液中，功能單體與模板分子之間的氫鍵與離子鍵的協(xié)同作用較明顯，MIPC對(duì)模板分子的吸附能力較強(qiáng)，所以Bragg衍射峰位移較明顯。隨著pH值的增大，功能單體MAA的解離程度增加，氫鍵作用力減弱，因此Bragg衍射峰位移減少。

考察了溫度對(duì)MIPC識(shí)別性能的影響。結(jié)果表明，在20～30 ℃時(shí)，MIPC對(duì)尼泊金乙酯的吸附效果基本相同，Bragg衍射峰位置相近；繼續(xù)升高溫度，衍射峰位移逐漸減?。划?dāng)溫度高于60 ℃，Bragg衍射現(xiàn)象消失。推測(cè)當(dāng)溫度高于30 ℃時(shí)，一方面光子晶體發(fā)生不規(guī)則溶脹現(xiàn)象，晶格結(jié)構(gòu)變形；另一方面，在高溫下識(shí)別位點(diǎn)與尼泊金乙酯分子之間的氫鍵作用力減弱，所以由吸附引起的Bragg衍射位移現(xiàn)象減弱；溫度達(dá)60 ℃時(shí)，Bragg衍射發(fā)生了不可逆轉(zhuǎn)的消失現(xiàn)象，推測(cè)反蛋白石光子晶體表面發(fā)生了形變，光子晶體的有序結(jié)構(gòu)被破壞。因此MIPC傳感器的使用溫度在20～30 ℃之間。

2.3 MIPC傳感性能的研究

將MIPC浸泡在不同濃度的尼泊金乙酯溶液中，晾干后，用光纖光譜儀檢測(cè)光譜圖。結(jié)果顯示，隨著濃度升高，MIPC 傳感器的Bragg衍射峰發(fā)生紅移，說明吸附量逐漸增高，MIPC三維有序孔狀結(jié)構(gòu)的晶格參數(shù)發(fā)生變化。由濃度差形成Donnan勢(shì)，驅(qū)使尼泊金乙酯涌入MIPC凝膠并填充印跡孔穴；尼泊金乙酯的羥基與識(shí)別位點(diǎn)上的羧基相互作用，使得凝膠孔穴內(nèi)部的離子強(qiáng)度增大，導(dǎo)致光子晶體水凝膠的晶格結(jié)構(gòu)膨脹，從而使Bragg衍射峰紅移[19]。在0.000 5～0.015 mol/L濃度范圍內(nèi)，Bragg衍射位移值(y)隨尼泊金乙酯濃度(x,mol/L)變化，線性方程為y=3.045 6+1.602 9x，相關(guān)系數(shù)(r)為0.993 6?？紤]到樣品基質(zhì)或測(cè)量?jī)x器的噪音可能引起的Bragg衍射位移誤差，實(shí)驗(yàn)設(shè)定Bragg衍射位移3 nm為最小檢出值，根據(jù)線性方程計(jì)算得到該MIPC的定量下限為0.000 5 mol/L(83 mg/L)。

MIPC傳感器應(yīng)具有可逆的溶脹-收縮彈性，方能將模板分子的識(shí)別/洗脫過程轉(zhuǎn)化為可逆的光學(xué)信號(hào)。通過優(yōu)化制備條件，當(dāng)模板分子、功能單體及交聯(lián)劑的摩爾比為1∶5∶1時(shí)，可以制備出柔韌性良好，凝膠網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，以及容易再生，并能重復(fù)使用的MIPC凝膠。循環(huán)使用同一MIPC檢測(cè)0.015 mol/L的尼泊金乙酯，識(shí)別前后衍射峰位移量的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于5%，說明其具有良好的可重復(fù)利用性。同一傳感器重復(fù)使用40余次后，仍具有良好的響應(yīng)性能。

選擇2-羥基異丁酸、苯佐卡因和鹽酸普魯卡因進(jìn)行干擾實(shí)驗(yàn)(濃度均為0.01 mol/L)。結(jié)果顯示，MIPC傳感器對(duì)普魯卡因和2-羥基異丁酸基本無響應(yīng)，但在吸附苯佐卡因時(shí)，峰位移了約8 nm，而吸附尼泊金乙酯時(shí)則移動(dòng)了20 nm，說明傳感器具有很好的選擇性識(shí)別性能。由于尺寸、形狀和作用點(diǎn)等因素影響，尼泊金乙酯分子能夠與分子印跡納米孔穴重新結(jié)合，從而引起水凝膠體積的較大變化，帶動(dòng)晶格參數(shù)變化，使Bragg衍射峰的位置發(fā)生較明顯的變化。普魯卡因和2-羥基異丁酸與印跡分子的結(jié)構(gòu)差別較大，所以基本無響應(yīng)；但苯佐卡因與尼泊金乙酯的結(jié)構(gòu)非常相似，均含有苯甲酸乙酯功能團(tuán)，因此會(huì)產(chǎn)生少量吸附，從而引起B(yǎng)ragg衍射峰位移。在相同測(cè)試條件下，NMIPC對(duì)尼泊金乙酯以及其他藥物幾乎無響應(yīng)。說明MIPC中具有與模板分子在空間結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)上互補(bǔ)的孔穴，從而能夠?qū)δ繕?biāo)化合物進(jìn)行選擇性識(shí)別，且印跡孔穴的存在會(huì)導(dǎo)致MIPC呈現(xiàn)較大的吸附容量。

圖3 MIPC衍射譜圖(A)及添加尼泊金乙酯前(B)后(C)水果罐頭的HPLC色譜圖Fig.3 MIPC diffraction spectra(A) and HPLC chromatographs of canned fruits before(B) and after(C) adding ethylparaben

2.4 應(yīng) 用

根據(jù)國(guó)際規(guī)定，水果罐頭中尼泊金乙酯的含量不能超過1 g/kg(近似濃度為6 mmol/L)。從市場(chǎng)上購(gòu)買標(biāo)示不含有尼泊金乙酯的水果罐頭，將水果浸泡液分成兩份。1份只添加甲醇，使甲醇體積分?jǐn)?shù)為20%，另1份添加尼泊金乙酯，配成含1 mmol/L尼泊金乙酯的20%甲醇溶液。采用MIPC傳感器和HPLC進(jìn)行對(duì)比測(cè)定。如圖3所示，對(duì)不含尼泊金乙酯的溶液，采用HPLC未檢出尼泊金乙酯，MIPC的衍射峰也幾乎沒有偏移，說明MIPC傳感器也未檢出尼泊金乙酯。對(duì)于添加尼泊金乙酯的水果罐頭溶液，采用HPLC測(cè)得平均濃度為1.019 mmol/L；MIPC也明顯觀察到峰位移，5次測(cè)量的平均值為5 nm，根據(jù)線性方程計(jì)算得尼泊金乙酯的濃度約為1.095 mmol/L。說明MIPC傳感器對(duì)實(shí)際樣品的檢測(cè)準(zhǔn)確度與HPLC方法相當(dāng)，因此本傳感器可用于水果罐頭中尼泊金乙酯含量的初步篩查和檢測(cè)。

3 結(jié) 論

本文以單分散SiO2微球制備光子晶體模板，利用填充聚合法制備了具有反蛋白石結(jié)構(gòu)的尼泊金乙酯MIPC傳感器，并成功用于水果罐頭中尼泊金乙酯含量的篩查。該傳感器抗干擾能力強(qiáng)，可重復(fù)使用，能利用便攜式光纖光譜儀將待測(cè)物的特異性識(shí)別過程轉(zhuǎn)換為可讀的光學(xué)信號(hào)從而進(jìn)行定量分析，測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，較傳統(tǒng)分析方法更為簡(jiǎn)便、快速、高效，適于現(xiàn)場(chǎng)快速監(jiān)測(cè)?？赏ㄟ^加標(biāo)方法，或者利用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，校正結(jié)果，扣除非特異性吸附產(chǎn)生的影響，從而進(jìn)一步增加方法的精確度。

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Determination of Preservatives in Food Using a Molecularly Imprinted Photonic Crystal Gel Sensor

GU Hang1,PAN Yan-guang1,HUANG Zhen-jian1,ZHU De-rong2*, HUANG Yan-mei1,ZENG Qing-song1,SUN Hui1*

(1.College of Environmental Science and Engineering,Guangzhou University,Guangzhou 510006,China；2.School of Pharmacy,Guangdong Medical University,Dongguan 523808，China)

An inverse opal structural molecular imprinted photonic crystal(MIPC) sensor was established by combining the responsive photonic crystal and molecular imprinting techniques.The 3-D opal structure was obtained by vertical deposition self-assembly of monodisperse silica nanospheres which were prepared by St?ber method.MIPC was obtained after removing SiO2nanospheres and imprinted molecules.Scanning electron microscope showed that the MIPC possessed a highly ordered 3-D macroporous structure.The recognition for target analytes could be directly transferred into readable optical signals through a fiber optic spectrometer.The factors,such as eluate,pH value,sample matrix and molecular imprinted polymer(MIP) synthesis conditions,were optimized to improve the recognition ability and sensing properties of MIPC sensor.The MIPC sensor showed a good selectivity to ethyl paraben against interferons(2-hydroxy isobutyric acid,benzocaine and procaine) studied.Under the optimized conditions,the shift value of Bragg Diffraction peak of MIPC sensor was linearly related with the concentration of ethyl paraben.The sensor could be re-used with well performance,and the quantitation limit is 83 mg/L.The MIPC sensor could be applied directly and conveniently in monitoring of the target analytes in complex samples with good accuracy and sensitivity,and there is no need for sample processing.So it is suitable for on-site rapid screening and detection.

molecular imprinting; photonic crystal; sensor; ethyl paraben

2017-04-18;

2017-05-18

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21477026 ); 廣東省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2014A030313525);廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(201607010295); 國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目(201511078008)

10.3969/j.issn.1004-4957.2017.08.013

O657.3；S482.294

A

1004-4957(2017)08-1023-06

*通訊作者：孫 慧，博士，教授，研究方向：環(huán)境分析，Tel：020-39366943，E-mail:cherrysunhui@aliyun.com 朱德榮，博士，副教授，研究方向：電化學(xué)，Tel：0769-22896559，E-mail:drzhu123@aliyun.com