论文部分内容阅读
复杂体系中目标物质的高效分离分析在生命科学、环境科学、医药学、材料科学等领域具有重要意义,同时也是分析化学面临的重要任务与挑战。针对复杂体系的分离分析,提高对目标物质的选择性,是解决其高效、快速分离分析的最有效途径之一。因此,亟需构建亲和力高、选择性好的分子识别体系,发展目标物质识别、捕获与分析的新方法与新材料。分子印迹聚合物(MIPs)是一种具有特异分子识别功能的新型人工合成材料,相比于生物识别体系,分子印迹聚合物具有结构稳定,易于制备,价格低廉等优势。本论文以分子印迹技术为基础,开展了针对小分子药物、蛋白质的新型磁性核壳型分子印迹材料的制备,以及生物分析应用探索研究。 (1)采用表面引发的可逆加成-断裂链转移聚合方法(si-RAFT),以氟喹诺酮类抗菌药恩诺沙星(ENRO)为模板,以Fe3O4磁性纳米颗粒为内核,成功制备了具有高选择性,且可实现快速分离的磁性核壳型表面分子印迹聚合物新材料。采用透射电镜、光电子能谱、X-射线衍射、红外、磁强计、热重分析等手段,对所制备的Fe3O4@MIP进行了表征。结果显示,基于RAFT的活性/可控聚合,在磁性Fe3O4@SiO2表面,成功构建了壳层均匀、结构清晰且厚度为40 nm的分子印迹聚合物层,易于模板分子的结合与解离。Fe3O4@MIP纳米颗粒具有超顺磁特性,其饱和磁化强度为17.3 emu/g,显示出良好的磁操控性能。竞争吸附研究表明,Fe3O4@MIP对氟喹诺酮类药物分子具有高亲和力和高选择性,显示出优异的族富集、分离特性,其选择性识别机理源于氟喹诺酮类化合物的哌嗪环结构在制备尺寸、大小匹配的MIPs空穴中发挥重要作用;此外,氟喹诺酮类化合物中电负性高的元素F、O、N属于质子受体,能与功能单体丙烯酸上的羧基氢形成氢键。Fe3O4@MIP显示出选择性高,吸附平衡快速和磁操控性良好等特性。以所制备的Fe3O4@MIP为固相萃取材料,与RP-HPLC分析相结合,实现了复杂生物样品人血清中四种氟喹诺酮药物的同时富集、分离与检测。 (2)基于抗原决定簇和取向可控的印迹策略,以生物大分子细胞色素C为模型蛋白质,以其羧基端的九肽HOOC-AYLKKATNE-NH2为模板,制备了核壳型表面分子印迹聚合物用于细胞色素C的选择性识别。采用表面印迹方法,以表面修饰有酮羰基的Fe3O4@SiO2为内核,通过固相多肽合成方法得到羧基端连接肼基的模板分子(NH2-NH-AYLKKATNE-NH2),进而通过肼基和酮羰基的反应形成腙键,将模板多肽取向可控地修饰到磁性纳米载体表面,通过多巴胺的表面聚合反应,构建出了分子印迹聚合物壳层。利用腙键对酸性溶液的敏感性,在酸性环境下洗脱去除模板分子,最后得到壳层轮廓清晰的核壳型纳米印迹材料。初步性能研究表明,该印迹材料显示出对模板九肽,以及细胞色素C蛋白的高选择性识别,印迹因子分别达到3.08和3.04。将通过后续实验,发展出一种蛋白质分子印迹的制备新方法与分离新材料。