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    基于Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)的分子印跡電化學(xué)傳感器用于細(xì)交鏈孢菌酮酸的快速檢測(cè)

    2025-03-15 00:00:00劉明慧程夢(mèng)郭大凱韓錚聶冬霞
    分析化學(xué) 2025年2期
    關(guān)鍵詞:印跡電化學(xué)電極

    摘要 基于Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)催化循環(huán)放大策略,以對(duì)氨基苯甲酸(PABA)為功能單體、細(xì)交鏈孢菌酮酸(TeA)為模板分子,在Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)修飾的電極表面進(jìn)行電化學(xué)聚合,制備了分子印跡電化學(xué)傳感器用于TeA 的快速檢測(cè)。將納米花狀MoS2(MoS2 NFs)作為催化劑引入到具有混合價(jià)態(tài)的Fe-MOF(Fe2+/Fe3+)結(jié)構(gòu)中,顯著放大了MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 對(duì)過(guò)氧化氫(H2O2)的電化學(xué)響應(yīng)信號(hào)。在最優(yōu)條件下,此電化學(xué)傳感器對(duì)TeA 具有良好的選擇性和較高的靈敏度。TeA 濃度在0.001~10 μg/kg 范圍內(nèi)與電化學(xué)響應(yīng)信號(hào)呈良好的線(xiàn)性關(guān)系(R2=0.992),檢出限為0.3 ng/kg。將本方法用于水果中TeA 的測(cè)定,回收率為90.8%~110.8%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.9%~8.4%。本研究為農(nóng)產(chǎn)品中TeA 的快速識(shí)別提供了新策略。

    關(guān)鍵詞 分子印跡;Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+);電化學(xué)傳感器;細(xì)交鏈孢菌酮酸;催化循環(huán)放大

    細(xì)交鏈孢菌酮酸(Tenuazonic acid, TeA)是一種由鏈格孢屬真菌產(chǎn)生的真菌毒素,廣泛分布于谷物、蔬菜和水果等農(nóng)產(chǎn)品中[1]。TeA 的毒性在鏈格孢霉毒素中居首位[2],可導(dǎo)致動(dòng)物組織出血、運(yùn)動(dòng)功能障礙、循環(huán)衰竭、嚴(yán)重發(fā)育不良甚至休克和死亡[3]。目前, TeA 已被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(Food andDrug Administration, FDA)列入有毒化學(xué)物質(zhì)登記冊(cè)中[4],歐洲食品安全局(European Food Safety Authority,EFSA)將TeA 的毒理學(xué)關(guān)注閾值設(shè)定為每日1500 ng/(kg BW)[5],但國(guó)內(nèi)外尚未制定相關(guān)的TeA 限量標(biāo)準(zhǔn)??紤]到TeA 對(duì)人體健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)以及其帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失, TeA 檢測(cè)技術(shù)的研究應(yīng)值得關(guān)注。

    目前, TeA 的檢測(cè)方法主要有高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法(High performance liquid chromatography-massspectrometry, HPLC-MS)[6]、酶聯(lián)免疫吸附分析法[7]和側(cè)向流免疫層析試紙條法[8]等。然而, HPLC-MS法存在設(shè)備要求高以及操作復(fù)雜等缺點(diǎn);使用免疫分析方法則存在抗體穩(wěn)定性差和成本高等不足。近年來(lái),電化學(xué)傳感器憑借其靈敏度高、操作簡(jiǎn)單和成本低等特點(diǎn),在環(huán)境監(jiān)測(cè)[9]、生物醫(yī)學(xué)[10]和食品安全[11]等領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注,但是,關(guān)于TeA 的電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)的研究報(bào)道較少。Zhang 等[12]提出了一種基于納米花狀ZnO 修飾的電化學(xué)免疫傳感器用于水果中TeA 的快速檢測(cè)。

    近年來(lái),分子印跡聚合物(MIP)作為一種有效的識(shí)別元件在電化學(xué)傳感器中廣泛應(yīng)用[13]。MIP 是一種通過(guò)模板分子和功能單體聚合形成的高選擇性識(shí)別材料,去除模板分子后, MIP 會(huì)在聚合物中留下與目標(biāo)分子高度匹配的識(shí)別位點(diǎn),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)特定分析物的高靈敏檢測(cè)。采用原位電化學(xué)聚合方法制備MIP 可使電化學(xué)傳感器具有更高的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性以及可控的膜厚度等優(yōu)點(diǎn)[14]。但是,關(guān)于TeA 的MIP研究鮮有報(bào)道[15]。

    此外, TeA 在農(nóng)產(chǎn)品中含量低,為了實(shí)現(xiàn)其高靈敏檢測(cè),電化學(xué)傳感器的信號(hào)放大元件至關(guān)重要。金屬有機(jī)骨架(Metal-organic frameworks, MOFs)化合物的表面積、孔隙率和生物相容性均較高,是一種理想的電極基底材料[16]?;诨旌蟽r(jià)態(tài)的Fe-MOF 不僅含有大量的不飽和金屬位點(diǎn),還具有較好的催化循環(huán)特性,可顯著放大光/電化學(xué)信號(hào)[17-18]。金納米顆粒(AuNPs)由于具有高化學(xué)穩(wěn)定性、良好的導(dǎo)電性、易于合成和表面功能化等優(yōu)點(diǎn),與MOFs 材料復(fù)合后,將有利于進(jìn)一步提高傳感器的穩(wěn)定性和檢測(cè)靈敏度[16]。

    本研究提出了一種基于Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)納米材料的催化循環(huán)放大策略,并以過(guò)氧化氫(H2O2)為信號(hào)指示劑、TeA 為模板分子、對(duì)氨基苯甲酸(p-Aminobenzoic acid, PABA)為功能單體,通過(guò)電化學(xué)聚合法在Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)修飾的電極表面構(gòu)建了一種用于TeA 快速識(shí)別的分子印跡電化學(xué)傳感器(MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE)。將富含高活性邊緣位點(diǎn)的3D Au-MoS2 納米花作為催化劑引入到具有混合價(jià)態(tài)鐵(Fe2+/Fe3+)中心的MOF 結(jié)構(gòu)中,在其修飾電極表面形成了高效的Fe2+/Fe3+氧化還原催化循環(huán)界面,有效增強(qiáng)了H2O2 的電化學(xué)響應(yīng)信號(hào)。此分子印跡電化學(xué)傳感器制備簡(jiǎn)單,對(duì)TeA具有較高的靈敏度和選擇性,并成功應(yīng)用于水果樣品中TeA 的快速檢測(cè)。

    1 實(shí)驗(yàn)部分

    1.1 儀器與試劑

    Autolab 電化學(xué)工作站(瑞士萬(wàn)通公司);DZF-6050 真空烘箱(上海般諾生物科技有限公司);Sigma300 掃描電子顯微鏡(SEM,德國(guó)ZEISS 公司);Sigma 300 能譜儀(EDS,德國(guó)ZEISS 公司);JEM-F200 透射電子顯微鏡(TEM,日本JEOL 公司);K-Alpha X 射線(xiàn)光電子能譜儀(XPS,美國(guó)Thermo Scientific 公司);Ultima Ⅳ X 射線(xiàn)衍射儀(XRD,日本Rigaku 公司)。電化學(xué)測(cè)試均采用三電極體系:直徑3 mm 的玻碳電極(GCE)為工作電極,鉑絲為對(duì)電極,飽和甘汞電極為參比電極。

    H2O2(30%)、FeCl3·6H2O(99%)、2-氨基對(duì)苯二甲酸(NH2-BDC, 98%)、硫氰化鉀(KSCN, 98.5%)、十二烷基硫酸鈉(SDS, 99.8%)和PABA(99%)購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;檸檬酸鈉(Na3C6H5O7,98%)、HAuCl4?3H2O(99.9%)、MoO3(99.9%)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF, 99.5%)購(gòu)自上海麥克林生化科技有限公司;0.1 mol/L 磷酸鹽緩沖液(PBS, pH 5.6)購(gòu)自上海源葉生物科技有限公司;交鏈孢酚單甲醚(AME)、騰毒素(TEN)、桔霉素(CIT)、交鏈孢酚(AOH)、交鏈孢烯(ALT)、赭曲霉毒素A(OTA)、展青霉素(PAT)、玉米赤霉烯酮(ZEN)和TeA 購(gòu)自青島普瑞邦生物科技有限公司,純度均大于98%。

    1.2 實(shí)驗(yàn)方法

    1.2.1 Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)的合成

    采用水熱法[19]合成Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)。Fe2+/Fe3+-MOF 的制備過(guò)程如圖1A 所示, Au-MoS2 NFs的制備過(guò)程如圖1B 所示。將FeCl3·6H2O(5 mmol)和NH2-BDC(5 mmol)混合后溶解在16 mL DMF 中。將溶液轉(zhuǎn)移到30 mL 反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)(60 ℃, 12 h)。最后,將溶液轉(zhuǎn)移到真空烘箱中,在170 ℃下反應(yīng)12 h,獲得棕黃色的Fe2+/Fe3+-MOF 粉末。

    將1.10 g MoO3、1.80 g KSCN 和0.05 g SDS 依次加入到23 mL 超純水中。將混合溶液連續(xù)劇烈攪拌1.5 h,然后在水熱合成反應(yīng)釜內(nèi)加熱(180 ℃, 24 h)。溶液冷卻至室溫后,收集產(chǎn)物,并用超純水和乙醇洗滌3 次。最后,在80 ℃烘箱中干燥6 h,得到MoS2。將合成的MoS2(0.5 g)納米花分散在50 mL 超純水中,加熱并攪拌至沸騰后,依次添加HAuCl4(1 mL, 2%)和檸檬酸鈉(8 mL, 1%),攪拌10 min 后將溶液冷卻至室溫。離心,收集產(chǎn)品,用超純水洗滌4 次,在烘箱(60 ℃, 10 h)中干燥,得到Au-MoS2 NFs。

    將Fe2+/Fe3+-MOF(0.080 g)均勻分散在20 mL 超純水中,將Au-MoS2 NFs(0.050 g)緩慢加入到上述溶液中,攪拌30 min,得到Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)溶液。

    1.2.2 MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 電化學(xué)傳感器的制備

    將裸GCE 分別用1.0、0.3 和0.05 μm 的氧化鋁粉依次拋光成鏡面,用超純水沖洗后晾干。用超純水將Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)配制成1 mg/mL 的懸浮液。在處理好的電極表面滴涂2 μL 0.05% 的Nafion溶液,室溫下自然晾干后,用超純水沖洗電極表面,移取5 μL 上述懸浮液滴涂在GCE 表面,室溫下自然晾干,得到修飾電極Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE。

    以PAB 為功能單體、TeA 為模板分子,將Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)修飾電極浸入含1.5 mmol/LPABA 和1 mmol/L TeA 的PBS 緩沖液(pH 7.4, 0.01 mol/L)中進(jìn)行電化學(xué)聚合反應(yīng)(掃描速率:0.05 V/s;電位范圍:–0.5~1.0 V;掃描圈數(shù):10 圈)。電化學(xué)聚合反應(yīng)結(jié)束后,先用超純水沖洗電極,再浸入甲醇-PBS(5∶5, V/V, pH 7.4)洗脫液中15 min,去除模板分子,得到TeA 分子印跡電化學(xué)傳感器MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE,如圖1C 所示。非分子印跡傳感器NIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 的制備過(guò)程除不添加模板分子TeA 外,其余條件與制備MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 相同。

    1.2.3 電化學(xué)檢測(cè)

    以MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 為工作電極、飽和甘汞電極為參比電極、鉑絲為對(duì)電極進(jìn)行測(cè)試。在方波伏安法(SWV)的檢測(cè)中,以含有1 mol/L H2O2 的PBS 緩沖液(pH 5.6)為電解液,掃描電位為–0.1~–0.5 V,振幅為0.05 V。在循環(huán)伏安法(CV)和電化學(xué)交流阻抗法(EIS)的檢測(cè)中,均以含有0.1 mol/L KCl 的5 mmol/L [Fe(CN)6]3–/4– 溶液為電解液, CV 的掃描電位為–0.2~0.6 V,掃描速率為50 mV/s, EIS 的交變電壓為5 mV,頻率范圍為100 MHz~100 kHz。

    1.2.4 樣品預(yù)處理

    將草莓、葡萄、番茄和梨樣品(購(gòu)自上海市某超市)勻漿后,稱(chēng)取2.0 g 勻漿,加入10 mL 含1%甲酸的乙腈溶液,室溫下浸泡5 min 后,超聲提取30 min。以8000 r/min 離心5 min,收集上清液。取5 mL 上清液,氮?dú)獯蹈珊?,加? mL 超純水復(fù)溶。將所制備的MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 分子印跡傳感器插入待測(cè)樣品溶液中,吸附4 min 后,采用SWV 法測(cè)定其中的TeA 含量。

    2 結(jié)果與討論

    2.1 Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)的形貌和成分表征

    利用SEM 對(duì)Au-MoS2 NFs 納米材料的形貌進(jìn)行表征。如圖2A 所示, MoS2 由很多邊緣彎曲的2DMoS2 薄片堆疊而成,呈現(xiàn)出類(lèi)似球形的三維納米花狀結(jié)構(gòu)[20]。圖2B 的TEM 結(jié)果顯示, AuNPs 均勻分布在MoS2NFs 上。由元素分布圖(圖2C~2E)可以觀察到Mo、S、Au 的分布,進(jìn)一步證實(shí)了AuNPs 成功修飾在3D MoS2 上。

    Fe2+/Fe3+-MOF 的形貌如圖3A 所示,呈現(xiàn)出梭形十二面體結(jié)構(gòu)[21],并且分散均勻。對(duì)Fe2+/Fe3+-MOF進(jìn)行XPS 分析,其總譜(圖3B)顯示, Fe2+/Fe3+-MOF 主要是由Fe、O、N 和C 等元素組成。通過(guò)高分辨率XPS 光譜(圖3C)對(duì)Fe 的化學(xué)價(jià)態(tài)進(jìn)行了表征,可見(jiàn)Fe 2p 譜由2 個(gè)自旋軌道組成, Fe 2p3/2 峰和Fe 2p1/2峰分別位于717.6 和731.0 eV 處,分裂能為13.1 eV,是Fe 2p 的典型特征[22]。以上XPS 結(jié)果證實(shí)了Fe 元素以Fe2+和Fe3+的形式存在。此外,元素分布圖(圖3E~3G)也進(jìn)一步證實(shí)了Fe2+/Fe3+-MOF 中含有的Fe、O 和N 元素分布均勻。

    XRD 表征結(jié)果如圖3D 所示, Au-MoS2 的XRD 圖譜(曲線(xiàn)a)在2θ=14.1°、32.8°和58.3°處的衍射峰分別對(duì)應(yīng)于MoS2 的(002)、(100)和(110)晶面,在2θ=38.2°處的特征峰歸屬于金屬Au(111)晶面[23];Fe2+/Fe3+-MOF(曲線(xiàn)b)的XRD 圖譜顯示出一系列尖銳的衍射峰,與文獻(xiàn)[21]的特征峰一致,表明Fe2+/Fe3+-MOF 具有良好的晶體結(jié)構(gòu);在Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)納米復(fù)合材料的XRD 圖譜(曲線(xiàn)c)中仍可以觀察到Au-MoS2 和Fe2+/Fe3+-MOF 的特征峰,證明Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)納米復(fù)合材料的成功合成。

    此外,對(duì)Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)納米復(fù)合材料及MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)在模板分子洗脫前后的形貌進(jìn)行了表征。如圖4A 所示, Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)中納米花狀A(yù)u-MoS2 與Fe2+/Fe3+-MOF 均勻混合。經(jīng)過(guò)電化學(xué)聚合PABA 后,如圖4B 所示, Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)表面形成了致密且粗糙的分子印跡薄膜[24]。洗脫模板分子后, MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)的表面形成了大量空穴(圖4C)。

    2.2 修飾電極的電化學(xué)性能表征

    采用SWV 考察了MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 制備過(guò)程中不同電極的電化學(xué)性能。如圖5A所示, GCE 在H2O2(1 mol/L, pH 5.6)溶液中無(wú)電流響應(yīng)(曲線(xiàn)a);修飾Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)后,在–0.34 V 處出現(xiàn)明顯的H2O2 還原峰[25](曲線(xiàn)b),表明其對(duì)H2O2 有良好的催化效果;在Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)電極表面通過(guò)PABA 與TeA 的電聚合形成MIP 膜后, SWV 峰電流顯著下降(曲線(xiàn)c),這是由于MIP 膜阻礙了電子的傳遞及對(duì)H2O2 的催化氧化;洗脫模板分子后,峰電流顯著增強(qiáng)(曲線(xiàn)d),這是由于MIP 膜表面形成了印跡空穴;洗脫模板分子的MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 吸附0.1 μg/kg 的TeA 后,峰電流再次降低,這是因?yàn)橛≯E空穴特異性識(shí)別并結(jié)合了TeA(曲線(xiàn)e)。

    同時(shí),采用CV 對(duì)修飾電極的電化學(xué)行為進(jìn)行表征。如圖5B 所示,[Fe(CN)6]3–/4– 在GCE 上有一對(duì)對(duì)稱(chēng)的氧化還原峰(曲線(xiàn)a);將Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)修飾在電極表面(曲線(xiàn)b),峰電流明顯增大,表明Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)促進(jìn)了[Fe(CN)6]3–/4– 探針在電極表面的傳遞;繼續(xù)形成MIP 薄膜(曲線(xiàn)c),峰電流顯著下降,表明MIP 膜阻礙了電子傳遞;洗脫TeA 分子后(曲線(xiàn)d), MIP 膜表面形成印跡空穴,峰電流再次增加。重吸附TeA 分子后(曲線(xiàn)e),氧化還原峰降低,表明TeA 分子重新占據(jù)了印跡空穴。

    此外,在含有0.1 mol/L KCl 的5 mmol/L [Fe(CN)6]3–/4– 溶液中,利用EIS 對(duì)修飾電極的界面特性進(jìn)行了考察。Nyquist 曲線(xiàn)在高頻部分的半圓直徑大小對(duì)應(yīng)電極的電子傳輸阻抗(Rct)。如圖5C 所示,與GCE(曲線(xiàn)a, Rct=740 Ω)相比,修飾Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)納米材料后(曲線(xiàn)b, Rct=1528 Ω),阻抗明顯增大,表明納米材料阻礙了電荷傳輸效率;形成MIP 聚合物薄膜后(曲線(xiàn)c, Rct=7310 Ω),阻抗進(jìn)一步增大;洗脫TeA 后(曲線(xiàn)d, Rct=4055 Ω),因印跡位點(diǎn)暴露,阻抗降低;吸附TeA 分子后(曲線(xiàn)e, Rct=4485 Ω)阻抗再次增大,表明TeA 分子重新占據(jù)了印跡位點(diǎn)。EIS 表征結(jié)果與SWV 和CV 表征結(jié)果一致,均證實(shí)了TeA 分子印跡聚合物的成功制備。

    2.3 電化學(xué)檢測(cè)條件的優(yōu)化

    Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)的用量會(huì)直接影響電極的靈敏度和有效印跡位點(diǎn)的數(shù)量。對(duì)納米材料Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)的濃度(0.5、1.0、2.0 和3.0 mg/mL)進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著納米材料濃度逐漸變大, H2O2 的SWV 響應(yīng)信號(hào)增強(qiáng),當(dāng)材料濃度為1.0 mg/mL 時(shí),電化學(xué)信號(hào)達(dá)到最大,而后逐漸降低。因此,選擇1.0 mg/mL 為Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)最適濃度。

    此外, Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)的滴涂體積也會(huì)影響電化學(xué)響應(yīng)信號(hào)。當(dāng)Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)的滴涂體積在2~5 μL 范圍內(nèi)時(shí),電化學(xué)信號(hào)逐漸增加,當(dāng)?shù)瓮矿w積為5 μL 時(shí),信號(hào)最大,超過(guò)5 μL 后,信號(hào)下降。這是因?yàn)锳u-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)的滴涂體積過(guò)大時(shí),會(huì)形成較厚的膜,阻礙信號(hào)傳輸。因此,本研究中Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)的滴涂體積選用5 μL。

    H2O2 作為MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 電化學(xué)傳感器的指示信號(hào),其pH 值對(duì)傳感性能具有重要影響。對(duì)含有1 mmol/L H2O2 的PBS 溶液(pH 分別為5、5.6、6 和7.4)進(jìn)行考察(圖6A),結(jié)果表明,當(dāng)pH=5.6 時(shí)H2O2 的電化學(xué)響應(yīng)信號(hào)最強(qiáng)。因此,選擇pH=5.6 作為電解液最適pH 條件。

    考察了聚合液pH 值的影響。分別選擇pH 為4、5、6 和7.4 的PBS 溶液(0.01 mmol/L)作為聚合液,探究MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 電極在吸附0.1 μg/kg TeA 前后的H2O2 電流變化值(ΔI)。如圖6B所示,聚合液pH=7.4 時(shí), ΔI 最大。因此,選擇pH=7.4 的聚合液進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

    在分子印跡聚合物制備過(guò)程中,對(duì)聚合圈數(shù)(5、10、15 和20 圈)進(jìn)行了考察(圖6C)。結(jié)果表明,隨著聚合圈數(shù)增加, ΔI 逐漸增大。當(dāng)聚合圈數(shù)為10 時(shí)ΔI 最大,繼續(xù)增加聚合圈數(shù)后, ΔI 反而減小。這可能是因?yàn)檫^(guò)多的聚合圈數(shù)會(huì)造成分子印跡膜較厚,使得TeA 難以完全洗脫。因此,本研究選擇的聚合圈數(shù)為10 圈。

    選取模板分子(TeA)與功能單體(PABA)摩爾比例分別為1∶5、1∶10、1∶15 和1∶20 的聚合液進(jìn)行電聚合。如圖6D 所示, TeA 與PABA 比例為1∶15 時(shí)ΔI 最大。這可能是TeA 與PABA 比例較低時(shí), PABA因分子數(shù)目太少,導(dǎo)致有效識(shí)別位點(diǎn)較少;TeA 與PABA 比例過(guò)高時(shí),過(guò)量的PABA 會(huì)形成致密的膜,難以洗脫,從而減弱響應(yīng)信號(hào)。因此,模板分子與功能單體比例為1∶15 時(shí), MIP 膜的厚度和印跡孔穴的數(shù)量最合適。

    將聚合后的分子印跡電極浸泡在洗脫液中,考察洗脫時(shí)間(5、10、15、20、25 min)對(duì)ΔI 的影響。結(jié)果表明,隨著洗脫時(shí)間延長(zhǎng), ΔI 逐漸增大, 15 min 后趨于穩(wěn)定。因此,選擇15 min 作為最適宜的洗脫時(shí)間。

    將洗脫后的MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 置于0.1 μg/kg TeA 溶液中,分別吸附2、4、6、8 和10 min,結(jié)果表明,隨著吸附時(shí)間延長(zhǎng), ΔI 逐漸增大, 4 min 后趨于穩(wěn)定,表明TeA 吸附達(dá)到飽和。因此,選擇4 min 為最佳吸附時(shí)間。

    綜上,本研究選擇的最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件如下:Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)的濃度為1.0 mg/mL,滴涂體積為5 μL, H2O2 溶液的pH 值為5.6,電聚合液的pH 值為7.4,聚合圈數(shù)為10 圈, TeA 與PABA 的摩爾比為1∶15,洗脫時(shí)間為15 min,吸附時(shí)間為4 min。

    2.4 MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 的電化學(xué)分析性能

    在最佳實(shí)驗(yàn)條件下, MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 在不同濃度的TeA 溶液(0、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5、1、5 和10 μg/kg)中吸附4 min 后,在含有1 mol/L H2O2 的PBS 緩沖液(pH 5.6)中進(jìn)行SWV 檢測(cè)。如圖7A 所示,隨著TeA 濃度增大, SWV 電流信號(hào)逐漸減小。這是因?yàn)槲絋eA 后,MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 的印跡空穴被占據(jù),導(dǎo)致電子傳遞受阻。MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 吸附TeA 前后的電流變化值(ΔI)與TeA 濃度(在0.001~10 μg/kg 范圍內(nèi))的對(duì)數(shù)(lgC)呈良好的線(xiàn)性關(guān)系(圖7B),線(xiàn)性回歸方程為ΔI=6.3087 lgC+28.6954,相關(guān)系數(shù)R2=0.992,檢出限為0.3 ng/kg(S/N=3)。非印跡電化學(xué)傳感器(NIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE)的響應(yīng)信號(hào)較小,線(xiàn)性相關(guān)性較差,這是由于NIP 缺乏特異性的印跡空穴,不能有效識(shí)別TeA。

    與其它已報(bào)道的TeA 測(cè)定方法相比(表1),本研究制備的MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 憑借Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)的高效催化循環(huán)放大能力及分子印跡聚合物的高選擇性,表現(xiàn)出更寬的線(xiàn)性范圍和更高的靈敏度。

    2.5 MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 的選擇性和重現(xiàn)性

    通過(guò)對(duì)0.1 μg/kg 的TeA 和其它易于共存的干擾毒素AME、TEN、CIT、AOH、ALT、OTA、PAT、ZEN 及其混合溶液進(jìn)行測(cè)定,考察MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 的選擇性。如圖8A 所示, MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 對(duì)TeA 呈現(xiàn)明顯的電化學(xué)信號(hào)變化,而對(duì)其它真菌毒素?zé)o明顯響應(yīng),表明此分子印跡傳感器能夠選擇性識(shí)別TeA,并且對(duì)其它真菌毒素具有較強(qiáng)的抗干擾能力。另外, NIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 對(duì)TeA 及其它干擾物的電化學(xué)響應(yīng)信號(hào)較小。使用5 根獨(dú)立制備的電極檢測(cè)0.1 μg/kg TeA,響應(yīng)電流的RSD 為2.73%(圖8B),表明MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 具有良好的制備重現(xiàn)性。

    2.6 實(shí)際樣品檢測(cè)

    為了考察MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 傳感器的實(shí)用性,利用其檢測(cè)水果樣品中的TeA,并進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。向空白水果樣品中加入不同濃度的TeA(0.01、0.5 和1 μg/kg),測(cè)得的加標(biāo)回收率為90.8%~110.8%,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.9%~8.4%(表2),表明本方法可準(zhǔn)確檢測(cè)水果樣品中的TeA,具有良好的實(shí)用性。

    將制備的MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 用于實(shí)際水果樣品中TeA 的檢測(cè),每種樣品選取3 個(gè)陽(yáng)性樣本。如表3 所示,與超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(Ultra-high performance liquid chromatography-tandemmass spectrometry, UPLC-MS/MS)[27]檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較,兩種方法的檢測(cè)結(jié)果無(wú)顯著性差異,并且本方法的靈敏度更高,表明MIP/Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)/GCE 電化學(xué)傳感器可用于實(shí)際樣品中TeA 的快速測(cè)定。

    3 結(jié)論

    本研究以Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)為電極基底材料、PABA 為功能單體、TeA 為模板分子,通過(guò)電化學(xué)聚合法成功制備了一種基于Au-MoS2/MOF(Fe2+/Fe3+)催化循環(huán)放大策略的TeA 分子印跡傳感器。此傳感器具有高的選擇性、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性,在0.001~10 μg/kg 濃度范圍內(nèi)對(duì)TeA 具有較好的線(xiàn)性響應(yīng),檢出限為0.3 ng/kg,并成功用于水果樣品中TeA 的快速、靈敏、特異性檢測(cè)。

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