From“stars”to nano:Porous poly(ethylene glycol)hydrogel films and nanosheets as a versatile platform for sensing and nanofabrication

The use of bioinert materials is crucially important for medicine and bioengineering.The most popular systems in this context are oligo-and poly(ethylene glycols)(OEGs and PEGs),applied generally in different forms as bulk materials,thin films,and functional molecular groups.Here,I review the fabrication,properties,and applications of porous hydrogel PEG films(PHFs)and nanosheets(PHNs)formed by thermally activated crosslinking of amino-and epoxy-terminated,star-branched PEG oligomers with variable molecular weight.These systems possess various useful characteristics,including tunable thickness and porosity,hydrogel properties,bioinertness,robustness,and extreme elasticity.They can serve as the basis for composite materials,advanced nanofabrication,and lithography,bioinert supports for high-resolution transmission electron microscopy,susceptible elements in micro-electromechanical systems,and basic building blocks of temperature,humidity,chemical,and biological sensors.Representative examples of the respective applications are provided.Even though these examples span a broad field-from nanoengineering to biosensing,the applications of the PHFs and PHNs are certainly not limited to these cases but can be specifically adapted and extended to other fields,such as tissue engineering and drug delivery,relying on versatility and tunability of these systems.

A novel cell-impermeable fluorescent zinc sensor containing poly(ethylene glycol) chain

A novel cell-impermeable zinc sensor was synthesized by incorporating poly（ethylene glycol） （PEG） to N-（8-quinolyl）-p- aminobenzenesulfonamide （HQAS） group. The polymeric zinc sensor combines both valuable features of HQAS and PEG. The HQAS of the sensor has the similar functions to TSQ, and exhibits a good fluorescence response to Zn^2＋ but poor fluorescence responses to other metal ions. The PEG chain can prevent the sensor to permeate healthy cell membrane. The stained experirnents with the yeast cells as model showed that the sensor cannot stain the healthy yeast cells, but only the damaged or died yeast cells. These results indicated the novel zinc probe was a typical cell-impermeable zinc sensor.

基于石墨烯的毒死蜱分子印迹电化学传感器的制备及对毒死蜱的测定

利用分子印迹技术,以马来松香丙烯酸乙二醇酯为交联剂,使用自由基热聚合法在石墨烯修饰的玻碳电极表面合成毒死蜱（CPF）分子印迹聚合膜,制得了CPF分子印迹电化学传感器。采用循环伏安法、线性扫描伏安法和电化学交流阻抗法等,考察了此CPF分子印迹膜的电化学性能。在最佳检测条件下,传感器的峰电流与CPF浓度在2.0×10^-7-1.0×10^-5mol/L范围内呈线性关系,线性方程为Ip（μA）=^-7.1834-0.2424C（μmol/L）,相关系数r2=0.9959,检出限为6.7×10^-8mol/L（S/N=3）。构建了CPF分子印迹电化学传感器的动力学吸附模型,测得印迹传感器的印迹因子β=2.59,结合速率常数k=12.2324 s。传感器表现出良好的重现性和稳定性,并成功用于实际水样和蔬菜样品中CPF的测定,加标回收率为94.1%-101.4%。

基于电聚合的苯巴比妥分子印迹电化学传感器的制备及其应用研究

以马来松香丙烯酸乙二醇酯（EGMRA）为交联剂，甲基丙烯酸为功能单体，在玻碳电极表面电聚合了一种对苯巴比妥分子具有专一性识别的聚合膜。在最佳实验条件下，采用循环伏安法（CV）、差分脉冲伏安法（DPV）及电化学交流阻抗法（EIS）对印迹传感器的性能进行研究。实验结果表明：该印迹传感器对苯巴比妥具有快速响应、专一性识别和高灵敏度的特点，且苯巴比妥的浓度在8．0×10^-7-1．0×10^-4mol／L范围内与DPV电流信号呈良好的线性关系，相关系数（r）为0．9983。检出限（S／N=3）为5．4×10-mol／L。将此印迹传感器应用于实际样品中苯巴比妥的检测，加标回收率为95．7％～105．0％。

基于纳米氧化铜修饰的异戊巴比妥的新型电化学传感器的制备与应用

在纳米氧化铜修饰的玻碳电极表面电聚合一种能够快速检测尿液中异戊巴比妥（AMB）的分子印迹敏感膜,研究了该敏感膜的最佳成膜条件及最佳工作条件.通过扫描电子显微镜（SEM）、循环伏安（CV）和电化学交流阻抗法（EIS）研究了印迹膜的表面形貌及性能.电化学实验结果表明,纳米氧化铜能提高传感器对AMB的灵敏度.在最佳实验条件下,铁氰化钾分子探针的差分脉冲伏安（DPV）峰电流响应值与AMB的浓度在1.0×10-7-1.4×10-4mol/L范围内呈现良好的线性关系（线性相关系数R=0.9966）;检出限为2.1×10-9mol/L（S/N=3）.此印迹传感器可用于尿液中AMB的检测,加标回收率为94.00%-104.67%.

呋喃妥因分子印迹电化学传感器的制备及应用

以甲基丙烯酸为功能单体,呋喃妥因为模板分子,马来松香丙烯酸乙二醇酯（EGMRA）为交联剂,在玻碳电极表面制备了呋喃妥因分子印迹膜。采用循环伏安（CV）法、差分脉冲伏安（DPV）法及交流阻抗（EIS）法对印迹膜进行表征。实验表明,DPV法测定的氧化峰电流与呋喃妥因浓度在8.0×10-8~5.0×10-6 mol/L范围内呈良好的线性关系（R=0.9939）,检出限为6.5×10-8 mol/L。该传感器用于呋喃妥因肠溶片的测定,其回收率为96.6%~101.6%。

基于石墨烯掺杂金纳米粒子的灭除威分子印迹电化学传感器的制备与性能研究

以灭除威（XMC）为模板分子,甲基丙烯酸（MAA）为功能单体,合成的马来松香丙烯酸乙二醇酯（EGMRA）为交联剂,在石墨烯掺杂金纳米粒子修饰玻碳电极表面合成分子印迹膜,研制了测定XMC的分子印迹电化学传感器.采用扫描电镜（SEM）对传感膜的形貌进行表征,通过循环伏安法（CV）、电化学阻抗谱法（EIS）和差示脉冲伏安法（DPV）对传感器的性能进行研究.DPV测试表明,XMC的浓度在1.0×10-7～2.0×10-5 mol·L-1范围内呈良好线性关系,相关系数（r）为0.997 9,检出限（S/N=3）为1.5×10-8 mol·L-1.选择性识别实验结果表明,XMC印迹敏感膜的印迹因子（β）达到2.94,相对于干扰物的选择因子（α）均大于1,对与XMC结构相似的速灭威的选择因子达到2.39,说明该印迹膜对XMC具有良好的选择性.识别过程动力学研究结果表明,石墨烯掺杂金纳米粒子分子印迹传感器的动力学结合速率常数k为73.05 s.将此传感器应用于蔬菜样品的加标回收检测,加标回收率为95.4％～ 108.0％.

钯纳米粒子修饰的三甲氧苄啶分子印迹膜传感器的制备及其识别性能研究

采用N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为功能单体、钯纳米粒子为掺杂剂、马来松香丙烯酸乙二醇酯为交联剂,在玻碳电极上热聚合具有三甲氧苄啶(TMP)识别性能的钯纳米材料修饰的分子印迹传感膜。采用扫描电镜及红外光谱对合成的钯纳米材料、印迹传感膜的形貌及其结构进行了表征;采用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)对钯纳米粒子掺杂的印迹电极与无掺杂电极的电化学性能进行了研究。结果表明,纳米粒子掺杂的印迹电极与无掺杂电极的表面形貌及电化学性能明显不同。差分脉冲伏安法(DPV)表征结果表明,TMP的浓度在5.0×10^(-7)~4.0×10^(-3)mol/L范围内与脉冲峰电流呈良好的线性关系(R=0.9995),检出限为3.2×10^(-8)mol/L(S/N=3)。此钯纳米粒子掺杂的印迹传感器具有较高的灵敏度。即时电流测定结果表明,新诺明(SMZ)、磺胺嘧啶(SDZ)、葡萄糖(Glu)、尿素(Urea)对三甲氧苄啶(TMP)的测定不产生干扰。将此印迹传感器用于实际样品中TMP的检测,加标回收率为96.8%~102.0%。

乙二醇检测系统底层系统设计

管道输送乙二醇时,需要检测其是否泄露。采用液位传感器测量乙二醇液位,同时根据乙二醇影响空气温度和湿度的性质,辅以温湿度传感器测量周围空气的温度和湿度,采用GSM MODEM进行无线传输实现数据交互,采用STC12C5412AD单片机作为系统的控制单元。实验表明系统工作准确可靠,操作方便,对于检测具有稳定化学性质的液体和气体具有参考价值。

新诺明分子印迹膜传感器的制备及其识别性能研究

以马来松香丙烯酸乙二醇酯为交联剂，甲基丙烯酸为功能单体，磺胺甲曝唑为模板分子，在玻碳电极表面热聚合了一种磺胺甲嚼唑分子印迹聚合物传感膜。采用循环伏安法、差分脉冲伏安法及电化学交流阻抗法研究了敏感膜对磺胺甲嗯唑的响应特性。在优化的实验条件下，差分脉冲的峰电流与磺胺甲曙唑浓度分别在1．0×10^-6-1．6×10^-4mol／L及4．0×10^-4-1．4×10^-2mol／L范围内呈现良好的线性关系（线性相关系数分别为R=0．9989，R=0．9991），检出限（S／N=3）为3．0×10^-7mol／L。该印迹传感器选择性高，重现性好。将此印迹传感器对复方新诺明中磺胺甲嗯唑的含量进行了测定，回收率在95％一106％。

以马来松香丙烯酸乙二醇酯为交联剂的茶碱分子印迹膜电化学传感器的研究

利用分子印迹技术,以马来松香丙烯酸乙二醇酯为交联剂,丙烯酸为功能单体研制了测定茶碱的新型电化学传感器.以自由基热聚合的方式于玻碳电极表面制备茶碱分子印迹聚合物膜.通过循环伏安法、电化学交流阻抗法及计时电流法研究了传感器对茶碱的响应特性.结果表明,在最佳的实验条件下,传感器的峰电流与茶碱浓度在2.00×10-7～3.45×10-4mol/L范围内呈现出良好的线性关系(线性相关系数为0.9961),检出限(S/N=3)为1.00×10-7mol/L;该传感器的选择性高,稳定性和重现性好,将此传感器用于茶碱缓释片中茶碱的含量测定,回收率为95.6%～103.8%.

基于石墨烯掺杂金纳米粒子的速灭威分子印迹电化学传感器

以速灭威（MTMC）为模板分子,甲基丙烯酸（MAA）为功能单体,马来松香丙烯酸乙二醇酯（EGMRA）为交联剂,在石墨烯掺杂金纳米粒子修饰玻碳电极表面合成分子印迹膜,研制了测定MTMC的分子印迹电化学传感器。采用扫描电镜（SEM）对传感膜的形貌进行了表征,通过循环伏安法（CV）、电化学阻抗谱法（EIS）和差示脉冲伏安法（DPV）对传感器的性能进行了研究。DPV测试表明,MTMC的浓度在1.0×10-7~1.0×10-4mol/L范围内呈现良好的线性关系（线性相关系数为R=0.9936）,检出限2.9×10-8mol/L（S/N=3）。传感器应用于蔬菜样品的加标回收检测,回收率在93.4%~106.4%之间。

苯巴比妥分子印迹电化学传感器的制备及其性能研究

以马来松香丙烯酸乙二醇酯为交联剂，甲基丙烯酸为功能单体，偶氮二异丁腈为引发剂，苯巴比妥为模板分子，在玻碳电极表面热聚合了一种用于测定苯巴比妥的印迹聚合物传感膜。探索了传感器的最佳实验条件，并在此实验条件下，采用循环伏安法、差分脉冲伏安法及电化学交流阻抗法研究了传感器对苯巴比妥的响应特性。实验结果表明，传感器的峰电流响应值与苯巴比妥的浓度在3．0×10-6～1．0×10-4mol／L范围内呈现良好的线性关系（线性相关系数R=0．9976），检出限（S／N=3）为5．4×10-7mol／L。用此印迹传感器对苯巴比妥片中苯巴比妥的含量进行了测定，回收率在91．5％～107．5％。

纳米镍修饰的氧化铜掺杂的异戊巴比妥电化学传感器制备与应用

先将合成的纳米镍修饰裸玻碳电极,再在修饰电极表面热聚合一种以甲基丙烯酸为功能单体、马来松香丙烯酸乙二醇酯为交联剂、纳米氧化铜掺杂的异戊巴比妥分子印迹敏感膜。研究了印迹电极的最佳成膜条件及其最佳实验条件。采用循环伏安法（CV）和电化学交流阻抗法（EIS）对印迹传感器的电化学性能进行表征。使用红外光谱和扫描电镜分别探究此印迹敏感膜的结构及表面形貌。在最佳实验条件下,以K3Fe（CN）6为分子探针的差分脉冲伏安法（DPV）峰电流响应值与异戊巴比妥的浓度在6.5×10-8~1.8×10-4mol/L范围内呈现良好的线性关系（线性相关系数R=0.9986）;检出限为1.1×10-9mol/L（S/N=3）。传感器能用于猪肉中残留异戊巴比妥的检测,加标回收率在96.5%~103.2%之间。