综述:电合成分子印迹聚合物在电化学传感中的关键评述:优势与挑战

【字体: 时间:2025年09月14日 来源:Current Opinion in Electrochemistry 6.9

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  本综述系统评述了电合成分子印迹聚合物(e-MIPs)在电化学传感领域的最新进展,重点分析其高选择性、稳定性及可控制备(electropolymerization)优势,同时指出其在重现性、电化学稳定性和模板去除等方面的瓶颈。文章还探讨了人工智能(AI)、可穿戴传感等新兴技术的融合应用,为领域发展提供前瞻性视角。

  

电合成分子印迹聚合物(e-MIPs)作为一种新兴的人工受体,近年来在电化学传感领域引起广泛关注。其通过电聚合技术直接在电极表面构建分子识别位点,显著提升了传感器的灵敏度、稳定性和制备效率。与传统合成方法相比,e-MIPs避免了批次间差异,且更易于与电化学 transducer 集成,促进电子快速传输并缩短响应时间。

Principles of MIPs and their combination with electrochemical sensors

分子印迹聚合物(MIPs)是通过模板引导聚合形成的人工受体,对目标分子具有高度特异性。制备过程包括功能单体与模板分子在溶剂中通过共价或非共价键形成预聚合复合物,再经聚合和模板去除后留下具有精确空间结构的印迹空腔。e-MIPs 将这一过程与电化学技术结合,实现了对聚合物厚度、结构和结合位点位置的精确控制。

Recent Advances and Breakthroughs in e-MIP Design Strategies

近两年来,e-MIPs 在界面工程、材料复合和信号放大策略方面取得显著进展。研究者通过引入纳米材料(如碳纳米管、金属纳米粒子)和 hybrid polymer systems 增强导电性和识别能力。人工智能(AI)技术被用于优化单体选择和聚合条件,而可穿戴传感器平台则拓展了 e-MIPs 在实时监测中的应用前景。

eMIPs Advantages and Persistent Challenges/Limitations

e-MIPs 的核心优势在于制备简便、成本低廉、可适配多种电极构型(如丝网印刷电极、铅笔石墨电极)。然而,其仍面临模板去除不完全、聚合物在电化学循环中的降解、非特异性结合以及长期稳定性不足等问题。这些因素限制了其在真实环境中的实际应用。

Comparative Evaluation of Electrochemical Techniques in e-MIP Sensing

在 e-MIP 传感中,循环伏安法(CV)常用于表征聚合过程和模板去除,但可能引发聚合物损伤。差分脉冲伏安法(DPV)和方波伏安法(SWV)因高灵敏度而适用于低浓度检测。电化学阻抗谱(EIS)则擅长监测界面变化,但数据分析较为复杂。

Conclusions and Outlook

e-MIPs 作为电化学传感中的新兴识别元件,展现出替代天然生物受体的潜力。未来研究需聚焦于提高重现性、解决模板泄漏问题、增强抗污染能力,并推动其在环境监测、临床诊断和食品安全等领域的商业化应用。多学科交叉与技术创新将是实现其实际突破的关键。

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