基于电化学方法制备分子印迹聚合物膜的表面等离子共振传感器的研究

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表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感技术是一种新兴生化检测技术,广泛应用于生物、化学、环境领域的检测工作。SPR传感器具有免标记、实时监测、响应快、高灵敏度的优点。分子印迹物(Molecularly Imprinted Polymers,MIPs)作为人工合成的材料,模拟自然界抗原-抗体识别功能,利用聚合过程中MIPs内形成孔穴的识别位点对模板分子进行选择性识别。由于MIPs具有识别性能好,可以在酸、碱,有机溶剂等较为严苛的环境中使用,因此成为SPR传感器芯片识别单元制备的最佳方法之一。同时MIPs制备成本低,且重复使用性好,有望替代天然抗原抗体、表面固定酶等价格昂贵的实验试剂和传统的SPR传感器芯片识别单元的修饰方法。本文基于分子印迹技术,采用电化学方法制备了不同目标物的分子印迹膜,与SPR传感器联用,研究的主要内容和结果如下:1.采用连续聚合的方法,以吡咯为功能单体,睾酮素为模板分子在乙腈溶液中制备了针对睾酮素的分子印迹膜。采用过氧化法将印迹膜置于0.2mol/L的Na2HPO4溶液中,恒电位+1.3V条件下2min,之后通入乙腈将模板分子洗脱出来。SPR传感器对印迹膜的性能进行检测,结果表明该印迹膜对目标分子睾酮素具有较高的灵敏度;对结构相似、浓度较高的黄体酮样品(10-5mol/L)进行选择性检测,结果表明该印迹膜选择性良好。2.由于连续聚合方法中存在洗脱模板分子困难的问题,一般的洗脱方法很难将模板分子洗脱出来。因此,需要新的方法对印迹膜的制备过程进行改善。以吡咯为功能单体,睾酮素为模板分子采用多步方式进行电聚合的方法在乙腈溶液中制备了针对睾酮素的多孔的印迹膜。SPR检测结果表明,在模板分子与功能单体摩尔比例为1:8的条件下,通过多步方式进行电聚合制备的印迹膜,模板分子可以有效地从印迹膜中洗脱出来,并保持印迹膜具有良好的识别功能。SPR传感器检测结果表明该印迹膜对睾酮素分子具较高的灵敏度,选择性实验结果进一步表明该印迹膜对与睾酮素分子结构相似的分子具有良好的识别能力。采用SPR对印迹膜在缓冲溶液中对睾酮素分子的识别能力进行检测。结果表明随着缓冲溶液中离子强度的增加,吸附睾酮素样品过程中SPR角度响应值增加,这表明印迹膜在较高离子强度缓冲溶液中溶胀程度增加,睾酮素分子更容易进入印迹膜。3.本文首次采用电聚合方法,以3-氨基苯硼酸为功能单体在SPR传感器芯片上原位制备了血红蛋白和牛血清蛋白的分子印迹膜。电镜表征结果显示,采用该方法制备的印迹膜表面具有纳米尺寸的多孔通道,保证了目标蛋白在识别过程中能够有效地进入印迹膜内部,与识别位点作用。通过调整pH值、离子强度条件,获得针对目标蛋白的最佳吸附条件。SPR检测结果表明,该方法制备的血红蛋白印迹膜和牛血清蛋白的印迹膜,对目标蛋白具有较高的灵敏度及良好的选择识别性能。该印迹膜制备过程简单,成膜易于控制,具有良好的稳定性。
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