新型核殼印跡聚合物的制備及其在分析傳感中的應(yīng)用.pdf

1、分子印跡聚合物(MIPs)因具有對模板分子的專一識別性能和穩(wěn)定性高、易于制備、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，已在樣品前處理與傳感分析等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其中，核-殼結(jié)構(gòu)的 MIPs(即在核層顆粒表面進(jìn)行分子印跡形成印跡殼層)不僅具有更高的印跡位點(diǎn)利用率及更快的傳質(zhì)、識別速率，而且更便于在MIPs中引入多種性能(如：熒光等)，所以備受青睞。本論文以二氧化硅、量子點(diǎn)等納米粒子為核支撐材料，制備了多種新型的核-殼MIPs微球，借助量子點(diǎn)、有機(jī)熒光染料等的

2、光學(xué)特性，發(fā)展了高靈敏度、高選擇性的分子印跡熒光傳感器，用于復(fù)雜基質(zhì)中有機(jī)小分子污染物和蛋白質(zhì)的快速、靈敏和可視化檢測。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.中空二氧化硅核-殼印跡微球的制備及其對雌二醇的識別分析
　　結(jié)合表面印跡和中空多孔聚合物制備技術(shù)，通過簡單的一步修飾，將乙烯基三乙氧基硅烷引入到聚苯乙烯(PS)表面，然后溶解去掉 PS核，形成了中空的二氧化硅(SiO2)，以其為支撐材料，雌二醇為模板分子，采用表面印跡法制備了單分

3、散、形貌規(guī)則的中空分子印跡聚合物微球(H-MIPs)，用于識別和萃取雌二醇。中空核-多孔殼結(jié)構(gòu)含有深入到微球內(nèi)部且與外界相通的大量孔道，可使目標(biāo)分子方便的進(jìn)出微球骨架上的特異性結(jié)合位點(diǎn)，從而克服了以往僅有表面的印跡空穴有效的缺點(diǎn)；大大加快了識別速率、提高了結(jié)合位點(diǎn)的使用率、增加了 MIPs的印跡容量，并且提高了單位質(zhì)量MIPs的結(jié)合容量。利用該H-MIPs實(shí)現(xiàn)了對牛奶樣品中雌二醇的高效濃縮和選擇性分離，結(jié)合HPLC-UV，獲得檢測限和定

4、量限分別為4.6和15.3μg/L，回收率94.8–97.0％。該操作簡單、有效的H-MIPs策略提供了一種簡單、可行的制備中空核-殼印跡聚合物的方法，為后續(xù)的核-殼印跡聚合物傳感研究打下了良好基礎(chǔ)。
　　2.二氧化硅包埋量子點(diǎn)的核-殼印跡微球的制備及其對2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)增強(qiáng)型比率熒光檢測
　　發(fā)展了二氧化硅包埋量子點(diǎn)(QD)的核-殼結(jié)構(gòu)印跡聚合物微球傳感器，基于光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移(PET)實(shí)現(xiàn)了對2,4-二氯

5、苯氧乙酸(2,4-D)農(nóng)殘的增強(qiáng)型比率熒光檢測。將紅色熒光QD首先包埋于SiO2納米粒子中，然后在其表面通過溶膠-凝膠過程引入綠色的有機(jī)熒光染料 NBD并以2,4-D為模板分子制得印跡層，以NBD為檢測信號源、QD為參比信號源，利用該雙發(fā)射比率熒光強(qiáng)度的變化作為分析信號。在2,4-D存在并隨著濃度增大時(shí)，NBD的熒光峰隨之增強(qiáng)，而QD的峰保持不變，熒光顏色由原來的橙紅色逐漸向綠色過渡，能夠可視化檢測2,4-D。該印跡比率熒光傳感器對2,

6、4-D具有高選擇性和高靈敏度，印跡因子為4.97，線性范圍為0.4–100μmol/L，檢測限為0.14μmol/L，湖水和自來水樣品中加標(biāo)回收率在95.0–110.1%之間。這種簡單、可靠、靈敏的可視化傳感分析策略對復(fù)雜基質(zhì)中痕量小分子有機(jī)污染物的快速、高選擇分析檢測具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　3.二氧化硅為核的核-殼印跡微球的制備及其對藻藍(lán)蛋白的猝滅型比率熒光檢測
　　發(fā)展了二氧化硅為核的核-殼結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)印跡聚合物微球傳感

7、器，基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)對藻藍(lán)蛋白(PC)進(jìn)行了猝滅型比率熒光檢測。以熒光蛋白PC為模板分子，有機(jī)熒光染料NBD為檢測信號源，通過溶膠-凝膠聚合制備了PC印跡的比率熒光微球，NBD和PC分別作為能量供體和受體。在PC存在的情況下，經(jīng)FRET過程，NBD的部分能量轉(zhuǎn)移到PC，使得NBD的熒光峰強(qiáng)度降低，而 PC的熒光峰增強(qiáng)，利用兩熒光發(fā)射峰的強(qiáng)度比值來檢測 PC。這種印跡比率熒光傳感器對 PC具有極高的識別特異性，其印跡因子高

8、達(dá)9.1，線性范圍為1–250 nmol/L，檢測限低至0.14 nmol/L，湖水和海水樣品中加標(biāo)回收率為93.8–110.2%。該研究為復(fù)雜基質(zhì)中痕量藻藍(lán)蛋白的分析檢測提供了快速、高選擇、高靈敏的新方法，提出了一種有效的蛋白質(zhì)印跡新策略，為發(fā)展基于FRET機(jī)制的檢測體系提供了一條行之有效的新思路。
　　4.量子點(diǎn)為核的核-殼印跡納米傳感器的構(gòu)建及其對蛋白質(zhì)的熒光檢測
　　構(gòu)建了量子點(diǎn)為核的核-殼印跡納米傳感器用于對蛋白質(zhì)

9、的熒光檢測，從而發(fā)展了一種普適性的蛋白質(zhì)印跡策略。以巰基乙酸和谷胱甘肽共同作為穩(wěn)定劑的量子點(diǎn)(QD)直接作為功能單體，藻藍(lán)蛋白(PC)為模板分子，多巴胺(DA)為交聯(lián)劑，通過多巴胺的自聚合制備了印跡微球，基于電子轉(zhuǎn)移誘導(dǎo)的熒光猝滅進(jìn)行檢測。該傳感器具有超薄的印跡殼層(約3 nm)響應(yīng)快速，一旦結(jié)合PC在16 s內(nèi)熒光即顯著降低，檢測限為0.075μM，在0.8–8.0μM范圍內(nèi)線性良好，印跡因子為7.3，海水和湖水樣品中加標(biāo)回收率90.

10、8–110.1%。采用同樣的制備方法，以牛血紅蛋白(BHb)為模板分子，獲得BHb印跡納米微球傳感器，線性范圍0.3–5.0μM，檢測限0.069μM，印跡因子4.2，牛尿中加標(biāo)回收率97.0–103.0%，結(jié)果滿意。一方面，該印跡策略直接使用功能化的QD為功能單體，有效避免了繁瑣的QD表面修飾過程；印跡過程利用DA的自聚合，大大簡化了印跡過程，并且能夠提供親水和生物相容性的MIPs，從而克服蛋白質(zhì)印跡的局限和提高印跡性能；而且，反應(yīng)能

11、在比較溫和的水溶液中進(jìn)行，避免使用大量有機(jī)試劑，整個過程環(huán)保友好。另一方面，通過以PC和BHb作為模型分子進(jìn)行印跡，有望發(fā)展有效、通用的蛋白質(zhì)印跡方法，通過合理選擇利用傳統(tǒng)的配體和功能單體，或者通過巧妙設(shè)計(jì)和合成新型功能單體，為蛋白質(zhì)印跡提供新思路，推動分子印跡/蛋白質(zhì)相關(guān)的研究工作。
　　5.量子點(diǎn)為核的核-殼印跡納米傳感器的構(gòu)建及其用于對硝基苯酚的熒光檢測
　　構(gòu)建了量子點(diǎn)為核的核-殼印跡納米傳感器，用于對硝基苯酚的高選

12、擇高靈敏熒光檢測，從而發(fā)展了一種簡便快捷的表面印跡傳感新策略。首先采用可聚合的表面活性劑—2-氨基乙基甲基丙烯酸酯鹽酸鹽(AMA)通過靜電作用對量子點(diǎn)(QDs)進(jìn)行表面修飾，將修飾后的 QDs作為核支撐材料兼熒光信號源，然后以4-NP為模板分子、丙烯酰胺為功能單體、雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，通過容易操作、條件溫和的自由基聚合，直接在QDs表面形成超薄的印跡殼層(約4 nm)，進(jìn)而得到核-殼結(jié)構(gòu)的分子印跡納米傳感器。當(dāng)4-NP存在和濃度增加時(shí)，

13、QDs與4-NP之間的電子轉(zhuǎn)移過程導(dǎo)致QDs的熒光顯著猝滅，據(jù)此該傳感器能夠?qū)?-NP進(jìn)行檢測，檢測限可達(dá)0.051μmol/L。同時(shí)，該印跡傳感器對4-NP具有優(yōu)異的識別選擇性，印跡因子為9.1；用于海水和湖水樣分析，三個濃度的加標(biāo)回收率在92.7–109.2%之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差低于4.8%。該簡單、快速、可靠的印跡傳感方法在對復(fù)雜環(huán)境水樣中痕量對硝基苯酚的高效測定方面有良好的應(yīng)用前景。另一方面，該研究為發(fā)展以量子點(diǎn)為核的分子印跡傳感