分子印跡技術在電化學傳感領域的應用研究進展

程壽年, 任書芳, 馮潤妍, 王慶濤*, 鄭志祥

(1.西北師范大學化學化工學院,甘肅蘭州 730070;2.甘肅政法大學,甘肅省證據科學技術研究與應用重點實驗室,司法鑒定中心,甘肅蘭州 730070)

1 前言

分子印跡技術(Molecular Imprinting Technology,MIT)起源于上世紀八十年代的免疫學領域[1]，該技術是受生物抗體與抗原專一性特異識別機制啟發，制備針對靶向目標分子的人工合成受體，即分子印跡聚合物(Molecule Imprinting Polymers，MIPs)。與天然的生物分子識別體系如單克隆抗體或受體相比，MIPs除具有特異選擇性外，還具獨特的物理、化學、機械性能，高穩定性以及制備簡單等特點，被廣泛應用于包括樣品預處理/色譜分離(固相萃取、整體柱色譜等)、化學/生物傳感分析檢測(電化學、熒光、表面等離子體共振、晶體微天平、納米懸臂梁等)，以及靶向給藥、生物和化學試劑純化、分子催化等領域[2 - 4]。其中，分子印跡技術在電化學傳感領域的應用，極大地促進了分析化學和電分析化學的發展。

目前，大多數MIPs是由含乙烯基有機物或丙烯酸為功能單體，在交聯劑、引發劑、光或熱等誘導作用下進行自由基聚合而成。與這些功能單體不同，具有電化學活性的功能單體適用于制備具有導電性的MIPs系統。這些MIPs將電化學活性特點與分子選擇性識別功能相結合，在高靈敏度、特異選擇性電化學傳感器方面獲得了廣泛的應用[5]。分子印跡電化學傳感器兼具分子印跡技術的預定性和特異性識別性與電化學技術的高靈敏度、結構簡單、方便快速、生產成本低、易于小型化等特點，使得分子印跡傳感器在環境監測[6]、生物醫藥[7,8]、食品安全[12 - 14]等領域獲得了廣泛應用。然而，由電活性功能單體制備的MIPs本體為有機聚合物，具有一定的電化學惰性，其導電性和電催化活性相對較差，這嚴重影響了依靠電子傳輸傳遞信號的電化學傳感對目標分析物的響應性和檢測靈敏度。因此設計和開發適用于電化學傳感的MIPs新制備技術和策略，提高MIPs導電性，加快電子傳輸速率，提高傳感器靈敏度和選擇性成為分子印跡電化學傳感領域的研究熱點。

2 傳統分子印跡聚合物制備技術在電化學傳感中的應用

傳統MIPs制備技術，例如溶膠-凝膠法(Sol-Gel)、沉淀聚合法、乳液聚合法、電化學聚合法等近年來也廣泛應用于電化學傳感領域。例如，用Sol-Gel法在玻碳電極(GCE)表面制備的識別天冬氨酸(Asp)對映體的分子印記膜，成為對非活性手性化合物對映體識別檢測的潛在分析平臺[15]。沉淀聚合法具有成本低、制備簡單、產率高、反應體系不需要加入穩定劑等特點。Bakhtiar等人[16]以2-苯基苯酚為模板，苯乙烯為功能單體，二乙烯基苯為交聯劑，采用非共價方法通過沉淀聚合制備了用于從環境樣品中選擇性提取2-苯基苯酚的MIPs。該MIPs已成功用于從血清和河水中提取2-苯基苯酚。乳液聚合法具有聚合速度快、產品分子量高、水為介質利于傳熱、高收率、單分散聚合等優點[17 - 19]。但是在聚合過程中，MIPs表面會殘留表面活性劑，造成MIPs印跡空腔減少[20]。目前在非水介質的乳液聚合、無皂乳液聚合、核殼乳液聚合、超濃乳液聚合等乳液聚合新技術發展十分迅速。Liu等人[21]通過微乳液聚合將MIPs固定在金屬有機骨架(MOFs)材料和CdSe/ZnS量子點(QDs)表面，用CdSe/ZnS QDs納米晶體作為熒光元件，MOFs作為印跡基質滴涂在電極表面，從而構造用于奶粉中吡咯啉的高選擇性和靈敏檢測光電傳感器。電聚合法具有操作裝置簡單、方便快速，特別是膜厚可以通過調整電流、電位、時間、圈數等控制，聚合物膜厚均勻且再現性高，能夠合成各種結構和性能不同的功能性導電聚合物膜[22 - 24]。目前采用電聚合法制備分子印跡電化學傳感器十分廣泛[25 - 30]。例如，以石墨烯(Gr)黑色磷光量子點為導電載體，通過電化學聚合吡咯用于檢測維生素C(VC)的分子印跡電化學傳感器，檢測限達到3.3 μmol/L，可應用于飲料中VC的檢測[31]。以苯胺為功能單體，還原氧化石墨烯(RGO)和三苯胺為導電載體，通過電聚合法制備的選擇性檢測雙氯芬酸(DCF)的電化學傳感器，已成功應用于藥物和尿液中DCF的分析[32]。電聚合法的制備過程相比其它聚合技術方便快速，但是同時聚合所用的功能單體需為導電聚合物。目前導電聚合物一般有聚吡咯、聚噻吩以及聚苯胺等，種類較少。同時電化學聚合技術要求較高，針對不同的導電聚合物，電聚合時所需的電聚合條件也有差別，并且需要摻雜陰離子來平衡聚合過程中產生的正電荷，而陰離子的濃度會對聚合物的形貌與導電性產生巨大影響。因此電聚合法存在不少挑戰，需要繼續深入探索。

3 特殊分子印跡技術與策略在電化學傳感中的應用

3.1 表面分子印跡技術在電化學傳感中的應用

針對應用于電化學傳感中的MIPs，由于傳統印跡方法制備的聚合物的比表面積相對較低，印跡位點有限，而且大量印跡位點嵌埋在聚合物基質內部，模板分子不易從高度交聯的非均質剛性聚合物結構中洗脫，目標分析物可及性差[33]。更重要的是，針對復配有納米增敏材料的復合MIPs，負責電子傳輸的增敏納米材料往往被包埋在非均質剛性聚合物內部，致使電子傳輸受阻，電極動力學差[34,35]，造成傳感器的靈敏度低，響應性差。表面分子印跡技術可以有效解決上述問題。表面分子印跡技術通過控制模板定位在材料表面，或材料表面附近創建更有效的識別位點來制備材料，因此，表面分子印跡一方面可以創造大量有效識別位點，提高識別效率，另一方面，洗脫過程中可以更充分移除模板分子。通過表面分子印跡技術制備的MIPs在具有高選擇性、高親合力、快速吸附動力學和良好的重現性的同時，還具有結合速度快、結合容量高、印跡效率高等優點。尤其當目標分析物為大分子，如蛋白質、細胞和病毒時，因為大分子龐大的尺寸通常會阻礙目標分析物的洗脫和重新結合，而表面印跡法制備MIPs克服了上述問題，這為大分子印跡提供了良好的分析檢測技術平臺。

例如，Wang等人[36]利用表面分子印跡在鍍金的硅片上，以羥基為端基的烷基硫醇自組裝單分子膜為基質材料，以目標蛋白質分子為模板，制備了用于蛋白質檢測的電化學傳感器。表面印跡方法有效避免了蛋白質的聚集和形成超分子結構。硫醇分子可以通過硫-金屬鍵與電極表面緊密結合，形成均勻有效的定位；蛋白質通過疏水相互作用和靜電力吸附在金表面，不存在強烈的化學綁定，既可以有效洗脫，又可以避免聚集和團聚。電位測量表明，在存在干擾分子的情況下，該傳感器可以快速、選擇性檢測肌紅蛋白或血紅蛋白分子[36]。通過在電極表面修飾MoS2和Au納米顆粒(Au NPs)作為傳感基底，利用前列腺特異性抗原(PSA)為模板，與4-巰基硼酸形成表面印跡位點。所構建的用于精確檢測PSA的表面分子印跡傳感器具有寬的線性檢測范圍(1.0×10-4～1.0×104ng/mL)和低的檢出限(0.03 pg/mL)[37]。該傳感器具有良好的選擇性、重復性和穩定性，在腫瘤標志物的檢測中具有良好的應用前景。使用牛血清白蛋白(BSA)作為固定在SiO2納米顆粒表面的模板蛋白合成的表面印跡MIPs，由于特異識別位點位于MIPs表面，因此顯示出對目標蛋白質優異選擇性和識別能力[38]。采用一種新型的表面印跡技術即分級印跡制備蛋白質印跡材料，可以從人血清蛋白質組中選擇性消耗人血清白蛋白[39]。與通過本體聚合制備的MIPs相比，分級印跡技術制備的MIPs顯示出優異的選擇性、高親合能力、快速的吸附動力學和良好的合成再現性等優點。表面分子印跡還可以通過兩步法制備，首先在材料的內部通道中進行聚合，然后在表面上形成由FeO6八面體的三聚體組成的材料，具有超四面體結構(MIL 100)印跡膜。該表面印記膜的選擇性吸附使材料的催化性能提高了約1.5倍，成為廢水中去除鄰苯二甲酸酯的潛在的功能性材料[40]。

軟平板印刷技術是一種較典型的表面印跡材料技術，通常用于傳感通過表面下印跡空腔受阻的生物大分子。該方法在概念上較簡單，但實際制備過程中需嚴格控制制備工藝。其具體過程包括：首先利用自組裝工藝制備一個自組裝陣列聚合物模板；然后將該模板壓印在一個部分聚合的聚合物膜上，并保持靜止直到聚合完全；最后移除模板洗出模板分子，表面留下印跡空腔[41,42]。用聚二甲基硅氧烷制作模板，將其放置在細菌浴中進行自組裝；環氧樹脂與環戊酮混合制成MIPs宿主基質，將基質液旋涂在玻璃基板上，然后將自組裝模板壓入宿主基質薄膜中，用紫外線固化；用葡萄糖作為模板和客體分子的去除介質，模板和大腸桿菌被清洗去除，留下表面印跡空腔用于石英晶體微天平傳感器檢測大腸桿菌[43]。

另一方面，表面分子印跡也存在一些問題，如基材的表面積非常有限，以至于最終產生的壓印空腔總量受限[44,45]。因此，開發并制備大表面積的基板是提高表面印跡性能的重要研究方向[46]。

3.2 納米分子印跡技術在電化學傳感中的應用

近年來，納米分子印跡技術的發展引起了廣泛關注，與傳統技術制備的MIPs相比，納米結構分子印跡聚合物(N-MIPs)，表現出顯著的改進特性，大大提高了印跡材料的結合位點、位點可及性、結合能力及結合動力學。在分離吸附、傳感檢測等領域獲得了廣泛的應用[47,48]。目前，制備N-MIPs的常用技術是固相合成法。在傳統制備MIPs的方法中模板分子分散在液體介質中，而固相合成法將模板分子固定在一定的固體載體上，隨后對印跡顆粒進行親和性純化。該方法可以在短時間內高效可靠地得到N-MIPs[49 - 51]。固相合成法制備的N-MIPs具有高親和力、單分散分布的結合位點、特異性和高親和力，具有不存在殘余模板分子，寬pH值、溫度和壓力范圍內優異的穩定性，固定化模板可以重復利用的優點[52]。Li等人[53]提出一種利用蛋白質分子印跡和表面結合位點制備聚合物納米線的技術。首先，將模板蛋白分子固定在納米孔氧化鋁的孔壁上，用丙烯酰胺和N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺的混合物填充納米孔。然后，用過硫酸銨氧化引發聚合反應。通過化學溶解去除氧化鋁膜后，將蛋白分子印跡在聚合物納米線表面，形成結合位點。使用功能化的玻璃珠為固體載體，丙烯酰胺為功能單體制得的直徑約100 nm的MIPs納米顆粒錨定在聚氯乙烯(PVC)基質中制備印跡膜，可以檢測濃度低至1 nmol/L的可卡因[54]。Xie等人[55]開發了識別2，4，6-三硝基甲苯(TNT)分子的分子印跡SiO2納米管。由于管壁的超薄厚度只有15 nm，大多數識別位點位于管壁的內、外表面，并且靠近兩個表面，提供了更好的位點可及性和較低的馬斯特拉斯法阻力。此外，納米管的最大吸收能力幾乎是體塊顆粒的3.6倍。類似的，將組胺模板固定在衍生化的玻璃珠上，以甲基丙烯酸為功能單體，在紫外光作用下誘發聚合制備了高親和力和特異性的MIPs，所構筑的離子選擇電極電位傳感器，具有可以在短響應時間內對真實樣品中的組胺進行無標簽定量檢測。該傳感器可以在葡萄酒和魚基質中選擇性地量化組胺，檢測限為1.12×10-6mol/L，線性范圍在1.0×10-6～1.0×10-2mol/L之間，響應時間低于20 s，成為食品工業中組胺直接定量的一種有前途的工具[56]。

使用傳統的制備技術也可以得到納米級別的MIPs，但需要精心篩選優化工藝條件[57]。例如，將功能單體(MAA)與模板分子乙醇混合，以二乙烯苯為交聯劑，2,2′偶氮二異丁腈為自由基引發劑，80 ℃水浴中加熱10 h后，80 ℃減壓干燥過夜，以去除模板分子，得到直徑為10～70 nm的MIPs顆粒。與多壁碳納米管(MWCNTs)混合后用粘結劑滴涂在鉑片電極上構筑了乙醇氣體傳感器。在分子印跡聚合物的制備中，交聯劑/單體的比例和乙醇的體積對傳感器的選擇性和響應時間有重要影響。另外，聚合物膠粘劑的類型對傳感復合材料的選擇性起著至關重要的作用。在乙基纖維素、聚環氧氯丙烷、聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯中，以甲基丙烯酸甲酯作為膠粘劑是最佳選擇。傳感器的響應時間較短(約1 min)。該傳感器在濃度0.65～45.0 ppm范圍內呈線性響應，檢出限為0.5 ppm，并且傳感器的響應具有可逆性[57]。

通過使用納米技術和表面化學，合成了接近于表面的具有固定的形狀和大小的印跡位點的N-MIPs，與傳統的塊體MIPs相比，N-MIPs大大提高了模板去除效率和對目標分析物的分子識別能力與結合動力學。分子印跡與納米技術的結合大大提高了識別各種分析物的靈敏度和選擇性，包括小分子和大蛋白等生物大分子，如DNA和病毒等。納米印跡結構具有較大的比表面積，能夠暴露出更多的結合位點來吸引目標分析物，這將推動具有廣闊應用前景的分子印跡材料的發展。

3.3 多模板分子印跡技術在電化學傳感中的應用

一般來說，MIPs的制備主要涉及單一種類模板分子/離子。然而，基于單一模板的MIPs限制了MIPs同時識別和去除多個目標物的應用。多模板分子印記是指同時使用兩種或多種目標物作為模板，在一個單一的聚合物材料上，產生多種類型的識別位點，以達到不同種類的物質可以同時識別、提取、分離與檢測的目的，從而可以大大提高MIPs的使用效率。例如，在一個固定相上同時分離幾種化合物，大大提高了分離效率，同時節約了成本；在分析藥物配方時，將MIPs合并到多種模板中的檢測器上，將能夠檢測環境系統中的多種可能的污染物[58]。以布洛芬、萘普生、酮洛芬、雙氯芬酸和氯菲酸為模板，制備的用于從污水中去除酸性藥物的多模板MIPs對這5種酸性藥物具有良好的選擇性與親和力[59]。

這種多模板印跡系統為同時識別、富集、測定和去除多目標分析物提供了巨大的應用潛力，為目標物質監測和清除提供了高效的技術方法。但同時需要注意的是，由于每個模板的結合位點的數量被稀釋，多模板MIPs的印跡效果是多個目標模板的印跡性能的平衡，因此多模板MIPs的選擇性比單模板合成的MIPs的選擇性低。

3.4 多功能單體分子印跡技術在電化學傳感中的應用

近年來，非共價方法在分子印跡中的應用最為廣泛。目標模板分子和功能單體之間的非共價結合可以通過多點相互作用來增強。因此，開發同時使用兩個或兩個以上功能單體，與模板分子在不同區域形成多位點互補的相互作用是提高印跡效率、結合能力和特異選擇性的有效手段。例如，Li等人[60]采用單鍋Sol-Gel聚合法，以氟諾氟沙星為模板分子，氨基丙基三乙氧基硅烷和甲基丙氧基三甲氧基硅烷為單體，四甲基正硅酸鹽為交聯劑，設計了一種具有高吸附能力和高選擇性的磁性表面印跡聚合物。雙功能單體MIPs的吸附能力為312.08 μg/mg，選擇因子為5.41。與單功能單體MIPs相比，雙功能單體MIPs具有更好的萃取性能，可成功地應用于湖水中諾氟沙星的萃取。另外，以鄰苯二胺和l-賴氨酸為雙功能單體，以莫西沙星為模板分子，通過電聚合法在基于氧化石墨烯(GO)修飾的GCE上制備的MIPs，通過雙功能單體印跡產生了多點協同作用，一方面增強了功能單體與模板分子結合力，另一方面，不同位點的作用也提高了印跡膜的選擇性。該傳感器已成功應用于檢測人體尿液樣品中的莫西沙星，具有良好的選擇性和穩定性，為免疫分析和臨床應用提供了一種有前景的工具[61]。Li等人[62]利用Sol-Gel法制備的Ag和N共摻雜的ZnO(Ag-N@ZnO)，通過超聲負載在活性炭上，以多聚胺和間苯二酚作為雙功能單體，以農藥氯氰菊酯為模板，采用原位電化學方法制備的MIPs薄膜，其聚合物骨架中含有雙單體，使MIPs結構的印跡位點類型更加多樣化，并通過不同單體的協同作用增強結合和親和力。該傳感器檢測氯氰菊酯的濃度范圍為2.0×10-13～8.0×10-9mol/L，檢測限為6.7×10-14mol/L。

雙/多功能單體印跡是進一步提高MIPs的選擇性的良好的技術策略，是印跡各種分析物特別是大分子印跡的有效方法。然而，如何合理選擇和合理組合市面上現有的多種功能單體，精心設計和合成新的功能單體，以及如何有效利用它們的協同效應制備理想的MIPs還需要不斷探索。

3.5 替代模板分子印跡技術在電化學傳感中的應用

近年來，替代印跡策略得到了越來越多的應用。例如，利用替代分子印跡技術和磁分離技術開發的快速特異性識別花色苷的MIP，選擇類似于花青素-3-O-蕓香苷結構的蘆丁作為替代模板，分別以4-乙烯基吡啶和乙腈為功能單體和溶劑，在磁性載體的表面上形成分子印跡層，以制備替代磁性分子MIPs。替代分子印跡聚合物顯示出較短的動力學平衡時間、高選擇性、對花青素具有較好的吸附能力和結合力，為今后進一步應用于花青素的分離純化提供了基礎[63]。Sun等人[64]利用替代模板印跡技術，開發了一種經濟有效制備MIPs的方法。利用線性聚合物聚苯乙烯作為高分子聚醚劑，以石榴皮鞣素為替代模板，合成了可識別石榴多酚的MIPs。制得的石榴皮鞣素-MIPs對石榴多酚具有顯著的選擇性。利用替代模板進行分子印跡的另一個原因是模板分子結構中缺少能夠結合或固定用的官能團。例如，在利用固相合成法制備N-MIPs時，由于可卡因結構沒有適合于固相固定化的官能團，因此選擇其結構相近的類似物苯甲酰芽子堿(可卡因代謝物)作為替代模板進行印跡，其結構中具有與固定相相結合的氫鍵作用[65]。該傳感器能夠在檢測時重新結合可卡因，具有較寬的檢測范圍和較低的檢測限，并且還具有結合其他可卡因代謝物的能力。受分子結構限制，TNT在溶液中的溶解度有限，作為分子印跡的模板分子，其濃度過低影響印跡位點的形成，而采用與其結構相近，但溶解度較高的苦味酸作為模板分子可以大大提高溶液中模板分子的濃度[65]。更重要的是，苦味酸中的羥基與功能單體之間的氫鍵提供了更有效的印跡空腔的形成。所制備的丙烯酰胺/聚苯胺/Gr分子印跡傳感器檢測TNT時，MIPs提供了π-供體-受體作用以及氫鍵相互作用，大大提高了傳感器的特異識別性和靈敏度[66]。

替代模板印跡技術為一些印跡困難的目標分析物的提取與檢測提供了可能性，但是替代印跡技術由于使用替代模板所制備的MIPs無法在結合位點與形狀大小上與目標分子完全對應，所以靈敏度與檢測限會有所降低。

4 分子印跡電化學傳感器

4.1 電流型分子印跡電化學傳感器

電流型分子印跡傳感器是基于傳感器識別目標分析物前后所引起的電流變化進行檢測，常用的有伏安法和安培法。

常用的伏安測試方法包括線性掃描伏安法(LSV)、循環伏安法(CV)、方波伏安法(SWV)和陽極溶出伏安法(ASV)等。對于LSV和CV，電位隨時間呈線性變化。而微分脈沖伏安法(DPV)和SWV的電位掃描在矩形脈沖或方波振蕩中都是恒定的增量，由于采用了程控電流采樣，可以提供比LSV和CV更好的靈敏度和信噪比。事實上，電流型電化學傳感器的信號取決于電化學活性物質的傳質速率。近年來，隨著納米技術和納米材料的快速發展，將納米材料應用于MIP電化學傳感器的導電載體，不僅可以增大MIPs的活性表面積和有效活性位點，而且可以大幅度地提高分子印跡薄膜的導電性與電子傳質速率，從而提高MIPs傳感器的靈敏度和響應性。因此，納米材料，例如碳基納米材料：Gr、碳納米管(CNTs)、碳基量子點(C-QDs)，金屬納米材料、金屬氧化物納米材料、半導體納米材料以及金屬有機物框架材料等被廣泛應用于分子印跡電化學傳感器導電載體材料。例如，Gr在電化學傳感器中應用的檢測機制是基于分子吸附引起納米通道上傳導性得到改善，從而提高載流子濃度[17]。在石墨化的GCE表面采用單體混合物原位聚合法制備的一種高靈敏度青蒿素分子印跡傳感器。在最佳條件下，該傳感器表現出高選擇性，靈敏度和與其類似物的交叉反應性，對青蒿素的檢出限為2.0 nmol/L，具有較高的重復性和穩定性。將Sol-Gel-MIPs與MWCNTs結合也可以增強傳感器信號，因為MWCNTs的納米結構具有大的表面積、強的吸附能力和獨特的電子轉移性能，L-半胱氨酸伏安傳感器的檢測限為2.3 nmol/L，在水、血清或藥物樣品中未觀察到交叉反應[67]。用Au NPs做導電載體，聚PANI印跡膜修飾GCE用于快速檢測三聚氰胺的分子印跡電化學傳感器，利用示差脈沖伏安法(DPV)檢測限達到了1.39×10-6μmol/L[68]。Li等人[69]基于可逆加成斷裂鏈轉移聚合技術，制備了一種固定在Gr上的Fe3O4納米珠的新型分子印跡電化學傳感器(Fe3O4-MIP@RGO)。該傳感器通過結合17β-E2前后的響應電流變化，對17β-E2表現出高選擇性和敏感度。這些納米材料在分子印跡電化學傳感器中的應用很大程度上改進和提高了傳感器的檢測性能。然而，這種MIPs與納米材料集成傳感器的設計和制造需要考慮材料和制造的成本，以便能夠適應大規模制造和實際樣品應用。此外，這些傳感器需要在復雜環境和真實樣本等實際應用中接受檢驗，否則它們將在商業應用中面臨巨大挑戰。

對于非電活性分子，需要借助氧化還原標記物作為探針進行間接檢測目標物，如鐵氰酸鉀和乙烯基二茂鐵等作為電解質系統的信號探針來間接檢測目標材料。例如，用模板置換吸附在MIPs結合位點上的鐵氰化物就被用來測定Asp的濃度[70]。在特定的相互作用后，聚合物會發生形態改變，導致氧化還原探針擴散速率的變化，從而表現出法拉第電流的變化[71]。東莨菪素在金電極上電聚合制備的轉鐵蛋白的分子印跡納米膜傳感器利用的也是類似的原理。通過CV法和SWV法以及表面等離子共振檢測轉鐵蛋白，傳感器的響應取決于分子印跡膜和氧化還原鐵氰化物的滲透性變化[72]。還有一種情況，電化學探針被固定在聚合物基體中。Udomsap等人[73]使用乙烯基功能化的二茂鐵作為單體，其能夠與苯并芘(BaP)模板形成芳香疊加作用，因為Fe3+對可逆氧化的環境非常敏感，因此當BaP被識別后，芳香疊加相互作用致使二茂鐵氧化還原性能發生改變，并造成能被檢測到的電流的變化。利用這種方法，MIPs能夠檢測濃度為90 nmol/L的BaP[73]。

4.2 電導型分子印跡電化學傳感器

電導型分子印跡傳感器具有原理簡單、操作便捷的優點，但同時其穩定性受制備和洗脫過程影響較大，容易造成所制備傳感器選擇性不足的缺點[74]。用光聚合法在絲網印刷電極表面原位聚合制備的含有琥珀酸氯霉素(ns-CAP)分子印跡位點的分子印跡膜，將修飾有分子印跡膜的絲網印刷電板與電導分析儀相連接，組裝成檢測HS-CAP殘留的電導型傳感器，傳感器對HS-CAP分子具有良好的特異性識別能力，可對實際牛奶樣品進行檢測[75]。用于檢測尿素的電導型生物傳感器以新型的含氟功能化金納米粒子(PF-HEG -Au NPs)作為基質。脲酶與這種含氟功能化的Au NPs混合，在戊二醛蒸氣的作用下交聯在交叉型電極表面，測定尿素底物的電導響應。這種(PF-HEG -Au NPs)納米粒子修飾的傳感器的靈敏度為198 μS/(mmol/L)，檢測限為0.5 μmol/L[68]。

4.3 電位型分子印跡電化學傳感器

電位型傳感器以能斯特方程為基礎理論依據，通過測量指示電極和參比電極之間的電位差值對待測物進行檢測。該傳感器的優勢在于目標分子不需要通過擴散來穿過印跡膜，印跡分子無論大小都可以有響應，與尺寸無關[70,75 - 79]。例如，用于唾液酸(SA)的電位型傳感器通過CNTs修飾GCE和SA印跡聚苯胺硼酸(PABA)膜制備。該檢測策略利用了由硼酸-SA相互作用引起的電化學勢的變化。印跡的PABA結合了SA的硼酸基團的功能和印跡效應，賦予了化學和空間識別能力。印跡因子為1.74。該傳感器用于測定血清樣品中的SA[80]。Anirudhan等人[81]開發了一種以MWCNTs為載體，基于離子印跡聚合物包合膜的新型電位傳感器，用于痕量測定天然水樣本中農藥2,4-二氯苯氧基乙酸。傳感器的響應范圍為1.0×10-9～1.0×10-5mol/L，檢測限為1.2×10-9mol/L。

4.4 電容型分子印跡電化學傳感器

基于MIPs的電容型傳感器，也被稱為阻抗傳感器[82,83]，電容型傳感器是通過傳感器識別前后電容的變化進行檢測的傳感器，具有高靈敏度的優點。基于電容檢測的新型膽固醇生物傳感器，是以膽固醇為模板，在金電極上通過2巰基苯并咪唑(2-MBI)的電聚合反應制備獲得。經過實際樣品檢測發現，MIPs電容(MIPC)傳感器對膽固醇表現出良好的選擇性[84]。Najafi等人[85]開發了基于電聚合的MIPs用于硫噴妥鈉檢測的新型電容傳感器。在硫噴妥鈉(模板)的作用下，將苯酚電聚合在金電極上制備分子印跡膜。通過用乙醇水溶液洗滌從修飾電極表面除去模板分子。該傳感器線性響應范圍為3～20 mmol/L，檢測限為0.6 mmol/L，在直接檢測真實樣品中獲得了令人滿意的結果。Vergara等人[86]制備的電容型傳感器可以對嗎啡進行高靈敏度和選擇性的檢測。使用含有1.0×10-4mol/L的p-氨基苯乙烯(p-AS)、5.0×10-5mol/L MBA交聯劑和5.0×10-5mol/L嗎啡與六氟四丁基銨(0.1 mol/L)的乙腈溶液，通過電聚合法制備MIPs傳感膜，超聲30 min后，混合物儲存過夜，使p-AS和嗎啡在冷藏條件下通過氫鍵預結合。通過分子印跡，整個聚合膜上都形成了嗎啡特異性識別位點。該薄膜傳感器對20～40×10-6mol/L濃度范圍的嗎啡溶液有線性反應，檢測限為5.95×10-6mol/L。分子印跡電容傳感器制作成本低廉，檢測時不需要外加試劑，并可提供界面實時信號，具有高均勻性和低厚度的MIPs接收層，但對敏感膜的厚度及絕緣性要求較高。

5 展望

目前分子印跡技術在環境監測、生物醫藥、食品安全等領域中獲得了廣泛應用。該技術與電化學傳感器相結合，用于特異選擇性識別、高靈敏度分析檢測領域，進一步拓寬了兩者的應用范圍，獲得了很好應用效果。但是分子印跡電化學傳感器仍然面臨一些挑戰。例如，制備過程中所使用的交聯劑與功能單體種類較為單一，導電性較差導致所制備的電化學傳感器靈敏度偏低。因此，未來需要進一步拓寬功能單體的選擇范圍，開發與目標分析物更加匹配、導電性更高的功能單體；由于分子印跡膜在識別過程中氫鍵起關鍵作用，而在水環境中水合能力會減弱氫鍵的作用力，使得識別過程局限在有機相中。因此使分子印跡傳感器實現在水相和氣相中識別將是一個重要的發展方向。目前分子印跡傳感器技術在小分子領域研究已較為成熟，可以實現痕量測定，但是在如核苷酸、蛋白質等分子大分子領域中只能進行定性分析或半定量分析。因此在大分子領域需要進行更深入的探索。另外，由于聚合物本身是一種吸附劑，與非目標分子的相互作用是不可避免的。因此開發基于MIPs傳感器的最大阻礙是MIPs與目標分析物的非特異性結合。因此對于分子印跡傳感器的機理研究仍需投入更多努力。