PS微孔板表面功能化改性研究

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聚苯乙烯(PS)微孔板是酶联免疫反应(ELISA)试剂盒最主要的基材,已经被广泛应用于体外诊断检测领域。未经改性的PS微孔板与蛋白的结合只依靠疏水相互作用的非特异性物理吸附,所固定的蛋白吸附量少且难以控制,蛋白容易脱落,试剂盒长时间储存容易失效。蛋白吸附量与PS表面的化学成分、润湿性等物化性质密切相关,赋予PS表面一定的功能基团至关重要。因此,对PS微孔板进行表面改性,制备能高效吸附蛋白的功能化PS微孔板具有重要意义。本文通过不同气体等离子体处理对PS微孔板进行了表面改性,制备了易于吸附固定蛋白的PS微孔板。采用三种气体Air,Ar以及N2分别对PS微孔板进行等离子体处理,改变等离子体处理时间及处理功率,研究了不同气体等离子体处理的反应机理和处理条件对微孔板结构与性能的影响。结果表明,等离子体处理技术可以有效改善PS微孔板表面的润湿性,Air等离子体处理在100 s、300 W时亲水性最优,而Ar,N2等离子体处理在100 s、500 W时亲水性最优。Air,Ar,N2等离子体处理都会在PS微孔板表面引入含氧极性基团,并且对材料表面产生不同程度的刻蚀,改性后微孔板的吸光度值仍满足酶联免疫测试中PS微孔板的使用要求。通过等离子体处理将丙烯酰胺接枝到PS微孔板上得到PS-g-NH2微孔板,再将4-(N-马来酰亚胺基甲基)环己烷-1-羧酸琥珀酰亚胺酯(SMCC)进一步接枝在PS微孔板表面,制备了PS-g-SMCC微孔板,研究了反应机理与改性前后微孔板的表面性质以及改性对蛋白吸附性能的改善情况。研究表明,PS微孔板表面成功接枝了丙烯酰胺与SMCC。最佳等离子体处理条件为300 s、500 W,此条件下PS微孔板表面达到超亲水状态,表面N元素的含量从0增加到3.39%,表面O元素的含量从0.77增加到18.17%。等离子体处理对PS微孔板的吸光度几乎没有影响,满足酶联免疫反应测试对微孔板吸光度的要求。当SMCC的浓度为5 mg/m L时,牛血清蛋白的吸附量达到最大,为903.08 ng/cm~2,比未处理的PS微孔板提高了2.93倍。通过等离子体处理制得PS-g-NH2微孔板,再通过化学反应将生物素接枝于PS微孔板表面,制备了PS-g-Biotin微孔板,利用生物素、亲和素的特异性结合进行了ELISA实验,研究了反应机理与改性前后微孔板的表面性质以及改性对蛋白吸附性能的改善情况。结果表明,接枝生物素后,PS微孔板表面出现了S元素,对比PS-g-NH2微孔板,N、O元素的含量均发生了变化,PS微孔板表面成功接枝了生物素。另外PS-g-Biotin微孔板的吸光度满足酶联免疫反应测试的要求。当生物素的浓度为15 mg/m L时,牛血清蛋白的吸附量达到301.16 ng/cm~2,比未处理的PS微孔板提高了36.42%。
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