Highly sensitive ployion sensors based on functionalized magnetic nanoparticles

聚离子如肝素和鱼精蛋白等在临床医学领域有着广泛的应用。快速准确地检测其浓度 对安全有效地使用聚离子具有指导意义。然而现有的检测手段已经不能满足人们的需要， 开发新的能够直接检测聚离子的传感器已成为迫切的需要。 聚离子电极的出现使人们找到了一种能够快速简便地检测聚离子的手段。利用掺杂了 合适的离子交换剂的聚合物膜，电极能够对聚离子产生明显的电位响应。这种响应的机理 是聚离子通过萃取从样品溶液进入有机相，与有机相中的离子交换剂形成离子对，从而导 致膜电位的变化。理论表明，通过加快萃取过程，电极的灵敏度能够得到显著提高。实验 证明，利用旋转圆盘电极可以有效降低扩散层厚度并增强传质，从而使电极的灵敏度得到 提高。然而旋转圆盘电极的装置比较复杂且容易产生信号噪音。 功能化的纳米粒子能够均匀分散在样品溶液中从而促进纳米粒子上功能基团与样品 分析物之间的反应，这是因为其粒径较小能够降低扩散层厚度增强传质。在众多的纳米粒 子中，磁性纳米粒子具有磁响应的特性，在许多方面具有潜在的应用价值。本文中我们报 道一种利用磁性纳米粒子快速灵敏检测聚离子的电位型分析方法。 实验中采用共沉淀法合成了磁性纳米粒子，并采用油酸钠作为分散剂。功能化磁性纳 米粒子通过蒸发溶剂，利用长链分子的非共价结合力修饰。透射电镜照片显示磁性纳米粒 子粒径均匀，平均粒径约为25 nm。X 射线衍射证明磁性纳米粒子为四氧化三铁，且无其 它杂质存在，用德拜-休克尔公式计算得纳米粒子粒径约为25 nm，与透射电镜表征的结果 相符。红外光谱的结果表明，磁性纳米粒子表面成功地包覆了油酸分子以及离子交换剂与 增塑剂，从而使磁性纳米粒子表面功能化。最后通过对离子交换剂用量的考察，得到了最 佳的功能化磁性四氧化三铁纳米粒子。 将功能化磁性纳米粒子与聚合物膜电极结合，开发了一种新的聚离子电极，并在 0.05-50 μg mL-1 的浓度范围内检测鱼精蛋白。考察了聚合物敏感膜组成与反应时间的影响， 得到了最优的检测条件。使用最大电位变化速率对鱼精蛋白浓度的对数作图，得到了在 0.05-5 μg mL-1 的浓度范围内的线性关系，建立了标准工作曲线，其检出限为0.033 μg mL-1。 控制实验说明，只有在磁场与功能化磁性纳米粒子都存在的条件下，电极才会产生明显的 电位变化。利用此