分子印迹技术在电化学传感领域的应用研究进展

程寿年, 任书芳, 冯润妍, 王庆涛*, 郑志祥

(1.西北师范大学化学化工学院,甘肃兰州 730070;2.甘肃政法大学,甘肃省证据科学技术研究与应用重点实验室,司法鉴定中心,甘肃兰州 730070)

1 前言

分子印迹技术(Molecular Imprinting Technology,MIT)起源于上世纪八十年代的免疫学领域[1]，该技术是受生物抗体与抗原专一性特异识别机制启发，制备针对靶向目标分子的人工合成受体，即分子印迹聚合物(Molecule Imprinting Polymers，MIPs)。与天然的生物分子识别体系如单克隆抗体或受体相比，MIPs除具有特异选择性外，还具独特的物理、化学、机械性能，高稳定性以及制备简单等特点，被广泛应用于包括样品预处理/色谱分离(固相萃取、整体柱色谱等)、化学/生物传感分析检测(电化学、荧光、表面等离子体共振、晶体微天平、纳米悬臂梁等)，以及靶向给药、生物和化学试剂纯化、分子催化等领域[2 - 4]。其中，分子印迹技术在电化学传感领域的应用，极大地促进了分析化学和电分析化学的发展。

目前，大多数MIPs是由含乙烯基有机物或丙烯酸为功能单体，在交联剂、引发剂、光或热等诱导作用下进行自由基聚合而成。与这些功能单体不同，具有电化学活性的功能单体适用于制备具有导电性的MIPs系统。这些MIPs将电化学活性特点与分子选择性识别功能相结合，在高灵敏度、特异选择性电化学传感器方面获得了广泛的应用[5]。分子印迹电化学传感器兼具分子印迹技术的预定性和特异性识别性与电化学技术的高灵敏度、结构简单、方便快速、生产成本低、易于小型化等特点，使得分子印迹传感器在环境监测[6]、生物医药[7,8]、食品安全[12 - 14]等领域获得了广泛应用。然而，由电活性功能单体制备的MIPs本体为有机聚合物，具有一定的电化学惰性，其导电性和电催化活性相对较差，这严重影响了依靠电子传输传递信号的电化学传感对目标分析物的响应性和检测灵敏度。因此设计和开发适用于电化学传感的MIPs新制备技术和策略，提高MIPs导电性，加快电子传输速率，提高传感器灵敏度和选择性成为分子印迹电化学传感领域的研究热点。

2 传统分子印迹聚合物制备技术在电化学传感中的应用

传统MIPs制备技术，例如溶胶-凝胶法(Sol-Gel)、沉淀聚合法、乳液聚合法、电化学聚合法等近年来也广泛应用于电化学传感领域。例如，用Sol-Gel法在玻碳电极(GCE)表面制备的识别天冬氨酸(Asp)对映体的分子印记膜，成为对非活性手性化合物对映体识别检测的潜在分析平台[15]。沉淀聚合法具有成本低、制备简单、产率高、反应体系不需要加入稳定剂等特点。Bakhtiar等人[16]以2-苯基苯酚为模板，苯乙烯为功能单体，二乙烯基苯为交联剂，采用非共价方法通过沉淀聚合制备了用于从环境样品中选择性提取2-苯基苯酚的MIPs。该MIPs已成功用于从血清和河水中提取2-苯基苯酚。乳液聚合法具有聚合速度快、产品分子量高、水为介质利于传热、高收率、单分散聚合等优点[17 - 19]。但是在聚合过程中，MIPs表面会残留表面活性剂，造成MIPs印迹空腔减少[20]。目前在非水介质的乳液聚合、无皂乳液聚合、核壳乳液聚合、超浓乳液聚合等乳液聚合新技术发展十分迅速。Liu等人[21]通过微乳液聚合将MIPs固定在金属有机骨架(MOFs)材料和CdSe/ZnS量子点(QDs)表面，用CdSe/ZnS QDs纳米晶体作为荧光元件，MOFs作为印迹基质滴涂在电极表面，从而构造用于奶粉中吡咯啉的高选择性和灵敏检测光电传感器。电聚合法具有操作装置简单、方便快速，特别是膜厚可以通过调整电流、电位、时间、圈数等控制，聚合物膜厚均匀且再现性高，能够合成各种结构和性能不同的功能性导电聚合物膜[22 - 24]。目前采用电聚合法制备分子印迹电化学传感器十分广泛[25 - 30]。例如，以石墨烯(Gr)黑色磷光量子点为导电载体，通过电化学聚合吡咯用于检测维生素C(VC)的分子印迹电化学传感器，检测限达到3.3 μmol/L，可应用于饮料中VC的检测[31]。以苯胺为功能单体，还原氧化石墨烯(RGO)和三苯胺为导电载体，通过电聚合法制备的选择性检测双氯芬酸(DCF)的电化学传感器，已成功应用于药物和尿液中DCF的分析[32]。电聚合法的制备过程相比其它聚合技术方便快速，但是同时聚合所用的功能单体需为导电聚合物。目前导电聚合物一般有聚吡咯、聚噻吩以及聚苯胺等，种类较少。同时电化学聚合技术要求较高，针对不同的导电聚合物，电聚合时所需的电聚合条件也有差别，并且需要掺杂阴离子来平衡聚合过程中产生的正电荷，而阴离子的浓度会对聚合物的形貌与导电性产生巨大影响。因此电聚合法存在不少挑战，需要继续深入探索。

3 特殊分子印迹技术与策略在电化学传感中的应用

3.1 表面分子印迹技术在电化学传感中的应用

针对应用于电化学传感中的MIPs，由于传统印迹方法制备的聚合物的比表面积相对较低，印迹位点有限，而且大量印迹位点嵌埋在聚合物基质内部，模板分子不易从高度交联的非均质刚性聚合物结构中洗脱，目标分析物可及性差[33]。更重要的是，针对复配有纳米增敏材料的复合MIPs，负责电子传输的增敏纳米材料往往被包埋在非均质刚性聚合物内部，致使电子传输受阻，电极动力学差[34,35]，造成传感器的灵敏度低，响应性差。表面分子印迹技术可以有效解决上述问题。表面分子印迹技术通过控制模板定位在材料表面，或材料表面附近创建更有效的识别位点来制备材料，因此，表面分子印迹一方面可以创造大量有效识别位点，提高识别效率，另一方面，洗脱过程中可以更充分移除模板分子。通过表面分子印迹技术制备的MIPs在具有高选择性、高亲合力、快速吸附动力学和良好的重现性的同时，还具有结合速度快、结合容量高、印迹效率高等优点。尤其当目标分析物为大分子，如蛋白质、细胞和病毒时，因为大分子庞大的尺寸通常会阻碍目标分析物的洗脱和重新结合，而表面印迹法制备MIPs克服了上述问题，这为大分子印迹提供了良好的分析检测技术平台。

例如，Wang等人[36]利用表面分子印迹在镀金的硅片上，以羟基为端基的烷基硫醇自组装单分子膜为基质材料，以目标蛋白质分子为模板，制备了用于蛋白质检测的电化学传感器。表面印迹方法有效避免了蛋白质的聚集和形成超分子结构。硫醇分子可以通过硫-金属键与电极表面紧密结合，形成均匀有效的定位；蛋白质通过疏水相互作用和静电力吸附在金表面，不存在强烈的化学绑定，既可以有效洗脱，又可以避免聚集和团聚。电位测量表明，在存在干扰分子的情况下，该传感器可以快速、选择性检测肌红蛋白或血红蛋白分子[36]。通过在电极表面修饰MoS2和Au纳米颗粒(Au NPs)作为传感基底，利用前列腺特异性抗原(PSA)为模板，与4-巯基硼酸形成表面印迹位点。所构建的用于精确检测PSA的表面分子印迹传感器具有宽的线性检测范围(1.0×10-4～1.0×104ng/mL)和低的检出限(0.03 pg/mL)[37]。该传感器具有良好的选择性、重复性和稳定性，在肿瘤标志物的检测中具有良好的应用前景。使用牛血清白蛋白(BSA)作为固定在SiO2纳米颗粒表面的模板蛋白合成的表面印迹MIPs，由于特异识别位点位于MIPs表面，因此显示出对目标蛋白质优异选择性和识别能力[38]。采用一种新型的表面印迹技术即分级印迹制备蛋白质印迹材料，可以从人血清蛋白质组中选择性消耗人血清白蛋白[39]。与通过本体聚合制备的MIPs相比，分级印迹技术制备的MIPs显示出优异的选择性、高亲合能力、快速的吸附动力学和良好的合成再现性等优点。表面分子印迹还可以通过两步法制备，首先在材料的内部通道中进行聚合，然后在表面上形成由FeO6八面体的三聚体组成的材料，具有超四面体结构(MIL 100)印迹膜。该表面印记膜的选择性吸附使材料的催化性能提高了约1.5倍，成为废水中去除邻苯二甲酸酯的潜在的功能性材料[40]。

软平板印刷技术是一种较典型的表面印迹材料技术，通常用于传感通过表面下印迹空腔受阻的生物大分子。该方法在概念上较简单，但实际制备过程中需严格控制制备工艺。其具体过程包括：首先利用自组装工艺制备一个自组装阵列聚合物模板；然后将该模板压印在一个部分聚合的聚合物膜上，并保持静止直到聚合完全；最后移除模板洗出模板分子，表面留下印迹空腔[41,42]。用聚二甲基硅氧烷制作模板，将其放置在细菌浴中进行自组装；环氧树脂与环戊酮混合制成MIPs宿主基质，将基质液旋涂在玻璃基板上，然后将自组装模板压入宿主基质薄膜中，用紫外线固化；用葡萄糖作为模板和客体分子的去除介质，模板和大肠杆菌被清洗去除，留下表面印迹空腔用于石英晶体微天平传感器检测大肠杆菌[43]。

另一方面，表面分子印迹也存在一些问题，如基材的表面积非常有限，以至于最终产生的压印空腔总量受限[44,45]。因此，开发并制备大表面积的基板是提高表面印迹性能的重要研究方向[46]。

3.2 纳米分子印迹技术在电化学传感中的应用

近年来，纳米分子印迹技术的发展引起了广泛关注，与传统技术制备的MIPs相比，纳米结构分子印迹聚合物(N-MIPs)，表现出显著的改进特性，大大提高了印迹材料的结合位点、位点可及性、结合能力及结合动力学。在分离吸附、传感检测等领域获得了广泛的应用[47,48]。目前，制备N-MIPs的常用技术是固相合成法。在传统制备MIPs的方法中模板分子分散在液体介质中，而固相合成法将模板分子固定在一定的固体载体上，随后对印迹颗粒进行亲和性纯化。该方法可以在短时间内高效可靠地得到N-MIPs[49 - 51]。固相合成法制备的N-MIPs具有高亲和力、单分散分布的结合位点、特异性和高亲和力，具有不存在残余模板分子，宽pH值、温度和压力范围内优异的稳定性，固定化模板可以重复利用的优点[52]。Li等人[53]提出一种利用蛋白质分子印迹和表面结合位点制备聚合物纳米线的技术。首先，将模板蛋白分子固定在纳米孔氧化铝的孔壁上，用丙烯酰胺和N,N′-亚甲基双丙烯酰胺的混合物填充纳米孔。然后，用过硫酸铵氧化引发聚合反应。通过化学溶解去除氧化铝膜后，将蛋白分子印迹在聚合物纳米线表面，形成结合位点。使用功能化的玻璃珠为固体载体，丙烯酰胺为功能单体制得的直径约100 nm的MIPs纳米颗粒锚定在聚氯乙烯(PVC)基质中制备印迹膜，可以检测浓度低至1 nmol/L的可卡因[54]。Xie等人[55]开发了识别2，4，6-三硝基甲苯(TNT)分子的分子印迹SiO2纳米管。由于管壁的超薄厚度只有15 nm，大多数识别位点位于管壁的内、外表面，并且靠近两个表面，提供了更好的位点可及性和较低的马斯特拉斯法阻力。此外，纳米管的最大吸收能力几乎是体块颗粒的3.6倍。类似的，将组胺模板固定在衍生化的玻璃珠上，以甲基丙烯酸为功能单体，在紫外光作用下诱发聚合制备了高亲和力和特异性的MIPs，所构筑的离子选择电极电位传感器，具有可以在短响应时间内对真实样品中的组胺进行无标签定量检测。该传感器可以在葡萄酒和鱼基质中选择性地量化组胺，检测限为1.12×10-6mol/L，线性范围在1.0×10-6～1.0×10-2mol/L之间，响应时间低于20 s，成为食品工业中组胺直接定量的一种有前途的工具[56]。

使用传统的制备技术也可以得到纳米级别的MIPs，但需要精心筛选优化工艺条件[57]。例如，将功能单体(MAA)与模板分子乙醇混合，以二乙烯苯为交联剂，2,2′偶氮二异丁腈为自由基引发剂，80 ℃水浴中加热10 h后，80 ℃减压干燥过夜，以去除模板分子，得到直径为10～70 nm的MIPs颗粒。与多壁碳纳米管(MWCNTs)混合后用粘结剂滴涂在铂片电极上构筑了乙醇气体传感器。在分子印迹聚合物的制备中，交联剂/单体的比例和乙醇的体积对传感器的选择性和响应时间有重要影响。另外，聚合物胶粘剂的类型对传感复合材料的选择性起着至关重要的作用。在乙基纤维素、聚环氧氯丙烷、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为胶粘剂是最佳选择。传感器的响应时间较短(约1 min)。该传感器在浓度0.65～45.0 ppm范围内呈线性响应，检出限为0.5 ppm，并且传感器的响应具有可逆性[57]。

通过使用纳米技术和表面化学，合成了接近于表面的具有固定的形状和大小的印迹位点的N-MIPs，与传统的块体MIPs相比，N-MIPs大大提高了模板去除效率和对目标分析物的分子识别能力与结合动力学。分子印迹与纳米技术的结合大大提高了识别各种分析物的灵敏度和选择性，包括小分子和大蛋白等生物大分子，如DNA和病毒等。纳米印迹结构具有较大的比表面积，能够暴露出更多的结合位点来吸引目标分析物，这将推动具有广阔应用前景的分子印迹材料的发展。

3.3 多模板分子印迹技术在电化学传感中的应用

一般来说，MIPs的制备主要涉及单一种类模板分子/离子。然而，基于单一模板的MIPs限制了MIPs同时识别和去除多个目标物的应用。多模板分子印记是指同时使用两种或多种目标物作为模板，在一个单一的聚合物材料上，产生多种类型的识别位点，以达到不同种类的物质可以同时识别、提取、分离与检测的目的，从而可以大大提高MIPs的使用效率。例如，在一个固定相上同时分离几种化合物，大大提高了分离效率，同时节约了成本；在分析药物配方时，将MIPs合并到多种模板中的检测器上，将能够检测环境系统中的多种可能的污染物[58]。以布洛芬、萘普生、酮洛芬、双氯芬酸和氯菲酸为模板，制备的用于从污水中去除酸性药物的多模板MIPs对这5种酸性药物具有良好的选择性与亲和力[59]。

这种多模板印迹系统为同时识别、富集、测定和去除多目标分析物提供了巨大的应用潜力，为目标物质监测和清除提供了高效的技术方法。但同时需要注意的是，由于每个模板的结合位点的数量被稀释，多模板MIPs的印迹效果是多个目标模板的印迹性能的平衡，因此多模板MIPs的选择性比单模板合成的MIPs的选择性低。

3.4 多功能单体分子印迹技术在电化学传感中的应用

近年来，非共价方法在分子印迹中的应用最为广泛。目标模板分子和功能单体之间的非共价结合可以通过多点相互作用来增强。因此，开发同时使用两个或两个以上功能单体，与模板分子在不同区域形成多位点互补的相互作用是提高印迹效率、结合能力和特异选择性的有效手段。例如，Li等人[60]采用单锅Sol-Gel聚合法，以氟诺氟沙星为模板分子，氨基丙基三乙氧基硅烷和甲基丙氧基三甲氧基硅烷为单体，四甲基正硅酸盐为交联剂，设计了一种具有高吸附能力和高选择性的磁性表面印迹聚合物。双功能单体MIPs的吸附能力为312.08 μg/mg，选择因子为5.41。与单功能单体MIPs相比，双功能单体MIPs具有更好的萃取性能，可成功地应用于湖水中诺氟沙星的萃取。另外，以邻苯二胺和l-赖氨酸为双功能单体，以莫西沙星为模板分子，通过电聚合法在基于氧化石墨烯(GO)修饰的GCE上制备的MIPs，通过双功能单体印迹产生了多点协同作用，一方面增强了功能单体与模板分子结合力，另一方面，不同位点的作用也提高了印迹膜的选择性。该传感器已成功应用于检测人体尿液样品中的莫西沙星，具有良好的选择性和稳定性，为免疫分析和临床应用提供了一种有前景的工具[61]。Li等人[62]利用Sol-Gel法制备的Ag和N共掺杂的ZnO(Ag-N@ZnO)，通过超声负载在活性炭上，以多聚胺和间苯二酚作为双功能单体，以农药氯氰菊酯为模板，采用原位电化学方法制备的MIPs薄膜，其聚合物骨架中含有双单体，使MIPs结构的印迹位点类型更加多样化，并通过不同单体的协同作用增强结合和亲和力。该传感器检测氯氰菊酯的浓度范围为2.0×10-13～8.0×10-9mol/L，检测限为6.7×10-14mol/L。

双/多功能单体印迹是进一步提高MIPs的选择性的良好的技术策略，是印迹各种分析物特别是大分子印迹的有效方法。然而，如何合理选择和合理组合市面上现有的多种功能单体，精心设计和合成新的功能单体，以及如何有效利用它们的协同效应制备理想的MIPs还需要不断探索。

3.5 替代模板分子印迹技术在电化学传感中的应用

近年来，替代印迹策略得到了越来越多的应用。例如，利用替代分子印迹技术和磁分离技术开发的快速特异性识别花色苷的MIP，选择类似于花青素-3-O-芸香苷结构的芦丁作为替代模板，分别以4-乙烯基吡啶和乙腈为功能单体和溶剂，在磁性载体的表面上形成分子印迹层，以制备替代磁性分子MIPs。替代分子印迹聚合物显示出较短的动力学平衡时间、高选择性、对花青素具有较好的吸附能力和结合力，为今后进一步应用于花青素的分离纯化提供了基础[63]。Sun等人[64]利用替代模板印迹技术，开发了一种经济有效制备MIPs的方法。利用线性聚合物聚苯乙烯作为高分子聚醚剂，以石榴皮鞣素为替代模板，合成了可识别石榴多酚的MIPs。制得的石榴皮鞣素-MIPs对石榴多酚具有显著的选择性。利用替代模板进行分子印迹的另一个原因是模板分子结构中缺少能够结合或固定用的官能团。例如，在利用固相合成法制备N-MIPs时，由于可卡因结构没有适合于固相固定化的官能团，因此选择其结构相近的类似物苯甲酰芽子碱(可卡因代谢物)作为替代模板进行印迹，其结构中具有与固定相相结合的氢键作用[65]。该传感器能够在检测时重新结合可卡因，具有较宽的检测范围和较低的检测限，并且还具有结合其他可卡因代谢物的能力。受分子结构限制，TNT在溶液中的溶解度有限，作为分子印迹的模板分子，其浓度过低影响印迹位点的形成，而采用与其结构相近，但溶解度较高的苦味酸作为模板分子可以大大提高溶液中模板分子的浓度[65]。更重要的是，苦味酸中的羟基与功能单体之间的氢键提供了更有效的印迹空腔的形成。所制备的丙烯酰胺/聚苯胺/Gr分子印迹传感器检测TNT时，MIPs提供了π-供体-受体作用以及氢键相互作用，大大提高了传感器的特异识别性和灵敏度[66]。

替代模板印迹技术为一些印迹困难的目标分析物的提取与检测提供了可能性，但是替代印迹技术由于使用替代模板所制备的MIPs无法在结合位点与形状大小上与目标分子完全对应，所以灵敏度与检测限会有所降低。

4 分子印迹电化学传感器

4.1 电流型分子印迹电化学传感器

电流型分子印迹传感器是基于传感器识别目标分析物前后所引起的电流变化进行检测，常用的有伏安法和安培法。

常用的伏安测试方法包括线性扫描伏安法(LSV)、循环伏安法(CV)、方波伏安法(SWV)和阳极溶出伏安法(ASV)等。对于LSV和CV，电位随时间呈线性变化。而微分脉冲伏安法(DPV)和SWV的电位扫描在矩形脉冲或方波振荡中都是恒定的增量，由于采用了程控电流采样，可以提供比LSV和CV更好的灵敏度和信噪比。事实上，电流型电化学传感器的信号取决于电化学活性物质的传质速率。近年来，随着纳米技术和纳米材料的快速发展，将纳米材料应用于MIP电化学传感器的导电载体，不仅可以增大MIPs的活性表面积和有效活性位点，而且可以大幅度地提高分子印迹薄膜的导电性与电子传质速率，从而提高MIPs传感器的灵敏度和响应性。因此，纳米材料，例如碳基纳米材料：Gr、碳纳米管(CNTs)、碳基量子点(C-QDs)，金属纳米材料、金属氧化物纳米材料、半导体纳米材料以及金属有机物框架材料等被广泛应用于分子印迹电化学传感器导电载体材料。例如，Gr在电化学传感器中应用的检测机制是基于分子吸附引起纳米通道上传导性得到改善，从而提高载流子浓度[17]。在石墨化的GCE表面采用单体混合物原位聚合法制备的一种高灵敏度青蒿素分子印迹传感器。在最佳条件下，该传感器表现出高选择性，灵敏度和与其类似物的交叉反应性，对青蒿素的检出限为2.0 nmol/L，具有较高的重复性和稳定性。将Sol-Gel-MIPs与MWCNTs结合也可以增强传感器信号，因为MWCNTs的纳米结构具有大的表面积、强的吸附能力和独特的电子转移性能，L-半胱氨酸伏安传感器的检测限为2.3 nmol/L，在水、血清或药物样品中未观察到交叉反应[67]。用Au NPs做导电载体，聚PANI印迹膜修饰GCE用于快速检测三聚氰胺的分子印迹电化学传感器，利用示差脉冲伏安法(DPV)检测限达到了1.39×10-6μmol/L[68]。Li等人[69]基于可逆加成断裂链转移聚合技术，制备了一种固定在Gr上的Fe3O4纳米珠的新型分子印迹电化学传感器(Fe3O4-MIP@RGO)。该传感器通过结合17β-E2前后的响应电流变化，对17β-E2表现出高选择性和敏感度。这些纳米材料在分子印迹电化学传感器中的应用很大程度上改进和提高了传感器的检测性能。然而，这种MIPs与纳米材料集成传感器的设计和制造需要考虑材料和制造的成本，以便能够适应大规模制造和实际样品应用。此外，这些传感器需要在复杂环境和真实样本等实际应用中接受检验，否则它们将在商业应用中面临巨大挑战。

对于非电活性分子，需要借助氧化还原标记物作为探针进行间接检测目标物，如铁氰酸钾和乙烯基二茂铁等作为电解质系统的信号探针来间接检测目标材料。例如，用模板置换吸附在MIPs结合位点上的铁氰化物就被用来测定Asp的浓度[70]。在特定的相互作用后，聚合物会发生形态改变，导致氧化还原探针扩散速率的变化，从而表现出法拉第电流的变化[71]。东莨菪素在金电极上电聚合制备的转铁蛋白的分子印迹纳米膜传感器利用的也是类似的原理。通过CV法和SWV法以及表面等离子共振检测转铁蛋白，传感器的响应取决于分子印迹膜和氧化还原铁氰化物的渗透性变化[72]。还有一种情况，电化学探针被固定在聚合物基体中。Udomsap等人[73]使用乙烯基功能化的二茂铁作为单体，其能够与苯并芘(BaP)模板形成芳香叠加作用，因为Fe3+对可逆氧化的环境非常敏感，因此当BaP被识别后，芳香叠加相互作用致使二茂铁氧化还原性能发生改变，并造成能被检测到的电流的变化。利用这种方法，MIPs能够检测浓度为90 nmol/L的BaP[73]。

4.2 电导型分子印迹电化学传感器

电导型分子印迹传感器具有原理简单、操作便捷的优点，但同时其稳定性受制备和洗脱过程影响较大，容易造成所制备传感器选择性不足的缺点[74]。用光聚合法在丝网印刷电极表面原位聚合制备的含有琥珀酸氯霉素(ns-CAP)分子印迹位点的分子印迹膜，将修饰有分子印迹膜的丝网印刷电板与电导分析仪相连接，组装成检测HS-CAP残留的电导型传感器，传感器对HS-CAP分子具有良好的特异性识别能力，可对实际牛奶样品进行检测[75]。用于检测尿素的电导型生物传感器以新型的含氟功能化金纳米粒子(PF-HEG -Au NPs)作为基质。脲酶与这种含氟功能化的Au NPs混合，在戊二醛蒸气的作用下交联在交叉型电极表面，测定尿素底物的电导响应。这种(PF-HEG -Au NPs)纳米粒子修饰的传感器的灵敏度为198 μS/(mmol/L)，检测限为0.5 μmol/L[68]。

4.3 电位型分子印迹电化学传感器

电位型传感器以能斯特方程为基础理论依据，通过测量指示电极和参比电极之间的电位差值对待测物进行检测。该传感器的优势在于目标分子不需要通过扩散来穿过印迹膜，印迹分子无论大小都可以有响应，与尺寸无关[70,75 - 79]。例如，用于唾液酸(SA)的电位型传感器通过CNTs修饰GCE和SA印迹聚苯胺硼酸(PABA)膜制备。该检测策略利用了由硼酸-SA相互作用引起的电化学势的变化。印迹的PABA结合了SA的硼酸基团的功能和印迹效应，赋予了化学和空间识别能力。印迹因子为1.74。该传感器用于测定血清样品中的SA[80]。Anirudhan等人[81]开发了一种以MWCNTs为载体，基于离子印迹聚合物包合膜的新型电位传感器，用于痕量测定天然水样本中农药2,4-二氯苯氧基乙酸。传感器的响应范围为1.0×10-9～1.0×10-5mol/L，检测限为1.2×10-9mol/L。

4.4 电容型分子印迹电化学传感器

基于MIPs的电容型传感器，也被称为阻抗传感器[82,83]，电容型传感器是通过传感器识别前后电容的变化进行检测的传感器，具有高灵敏度的优点。基于电容检测的新型胆固醇生物传感器，是以胆固醇为模板，在金电极上通过2巯基苯并咪唑(2-MBI)的电聚合反应制备获得。经过实际样品检测发现，MIPs电容(MIPC)传感器对胆固醇表现出良好的选择性[84]。Najafi等人[85]开发了基于电聚合的MIPs用于硫喷妥钠检测的新型电容传感器。在硫喷妥钠(模板)的作用下，将苯酚电聚合在金电极上制备分子印迹膜。通过用乙醇水溶液洗涤从修饰电极表面除去模板分子。该传感器线性响应范围为3～20 mmol/L，检测限为0.6 mmol/L，在直接检测真实样品中获得了令人满意的结果。Vergara等人[86]制备的电容型传感器可以对吗啡进行高灵敏度和选择性的检测。使用含有1.0×10-4mol/L的p-氨基苯乙烯(p-AS)、5.0×10-5mol/L MBA交联剂和5.0×10-5mol/L吗啡与六氟四丁基铵(0.1 mol/L)的乙腈溶液，通过电聚合法制备MIPs传感膜，超声30 min后，混合物储存过夜，使p-AS和吗啡在冷藏条件下通过氢键预结合。通过分子印迹，整个聚合膜上都形成了吗啡特异性识别位点。该薄膜传感器对20～40×10-6mol/L浓度范围的吗啡溶液有线性反应，检测限为5.95×10-6mol/L。分子印迹电容传感器制作成本低廉，检测时不需要外加试剂，并可提供界面实时信号，具有高均匀性和低厚度的MIPs接收层，但对敏感膜的厚度及绝缘性要求较高。

5 展望

目前分子印迹技术在环境监测、生物医药、食品安全等领域中获得了广泛应用。该技术与电化学传感器相结合，用于特异选择性识别、高灵敏度分析检测领域，进一步拓宽了两者的应用范围，获得了很好应用效果。但是分子印迹电化学传感器仍然面临一些挑战。例如，制备过程中所使用的交联剂与功能单体种类较为单一，导电性较差导致所制备的电化学传感器灵敏度偏低。因此，未来需要进一步拓宽功能单体的选择范围，开发与目标分析物更加匹配、导电性更高的功能单体；由于分子印迹膜在识别过程中氢键起关键作用，而在水环境中水合能力会减弱氢键的作用力，使得识别过程局限在有机相中。因此使分子印迹传感器实现在水相和气相中识别将是一个重要的发展方向。目前分子印迹传感器技术在小分子领域研究已较为成熟，可以实现痕量测定，但是在如核苷酸、蛋白质等分子大分子领域中只能进行定性分析或半定量分析。因此在大分子领域需要进行更深入的探索。另外，由于聚合物本身是一种吸附剂，与非目标分子的相互作用是不可避免的。因此开发基于MIPs传感器的最大阻碍是MIPs与目标分析物的非特异性结合。因此对于分子印迹传感器的机理研究仍需投入更多努力。