计算机辅助设计三聚氰胺分子印迹聚合物

借助密度泛函理论(DFT)长程校正方法,以三聚氰胺(MAM)为印迹分子,甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,分别以二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)及二乙烯苯(DVB)为交联剂,以乙腈(ACN)、甲醇(MT)、乙醇(EA)、甲苯(TL)、四氢呋喃(THF)及二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,模拟了MAM与MAA单体分子印迹聚合物(MIPs)自组装体系的构型,讨论了MAM与MAA的成键作用位点,及其稳定复合物的印迹反应比例及印迹作用机理,依据结合能(△E)优化了交联剂和溶剂,并借助分子中原子理论(AIM)揭示了MAM与MAA印迹作用的本质.计算结果表明,MAM印迹分子三嗪环上的N与胺基上H均通过氢键与MAA单体进行印迹聚合反应,且在印迹反应比例为1∶6,以TL为溶剂时形成的MAM-MAA有序复合物结合能最低,构型最稳定;与TRIM及EGDMA交联剂相比,DVB与MAM结合能最低,更适宜作为MAM-MAA印迹聚合物的交联剂.本研究为MAM-MIPs合成时印迹比例、交联剂及溶剂的选择提供了理论依据.     

环丙沙星与三氟甲基丙烯酸分子印迹自组装体系的理论研究

采用量子化学长程校正方法, 以环丙沙星(CIP)为印迹分子, 三氟甲基丙烯酸(TFMAA)为功能单体, 研究了CIP与TFMAA单体分子印迹聚合物(MIPs)自组装体系的构型、 成键作用位点、 反应的结合能、 作用机理及其选择性. 计算结果表明, CIP印迹分子与TFMAA单体通过氢键形成分子结构互补的有序排列复合物, 当印迹分子与功能单体配比(印迹比例)为1: 6时, 其复合物能量最低; 通过模拟洗脱CIP后的复合物对恩诺沙星(ENR)、 诺氟沙星(NOR)、 氧氟沙星(OFL)再结合的结合能可以预测MIPs对CIP印迹分子的选择性, CIP与OFL共存时MIPs对CIP的选择性最好. 采用不同印迹比例, 测定聚合物对CIP的吸附量, 结果表明, 印迹比例为1: 6时, 聚合物吸附量最大, 且对OFL的选择因子最大, 实验结果与计算结果一致.     

生物传感器在新冠病毒检测中的应用

自新型冠状病毒肺炎(COVID-19)爆发以来,准确高效、快速便捷的新型冠状病毒(SARS-CoV-2)筛查越来越在疫情防控中体现出其重要性.传统的检测方法无法满足短时间内SARS-CoV-2大规模感染时的检测需求.生物传感技术具有灵敏度高、选择性好、低成本、易于微型化等优点,其检测时间短的优势还可用于开发即时检测设备,是临床诊断中实时检测SARS-CoV-2的潜在替代方案.本综述简要阐述了光学生物传感器、电化学生物传感器、可穿戴式生物传感器、磁性生物传感器、金纳米颗粒生物传感器以及适配体生物传感器的构建方法、工作原理,并总结了其在新冠病毒检测领域的最新应用.最后本综述对生物传感器在新冠病毒检测领域的技术瓶颈与未来的发展趋势进行了总结与讨论.     

Theoretical Researches on the Self-assembly System of Ciprofloxacin Imprinted Polymers

A molecular modeling approach was used to elucidate template-monomer interaction and the effect of solvent on the recognition of molecularly imprinted polymers (MIPs). Ciprofloxacin (CIP) was taken as the template molecule. The methacrylic acid (MAA), 4-vinyl pyridine (4-Vpy), acrylamide (AAM), and 2-(trifluoromethyl) acrylic acid (TFMAA) were taken as the functional monomers, respectively. Density functional theory (DFT) at the LC-WPBE/6-31g(d,p) level has been adopted to investigate the geometry optimization. The NBO charge and the binding energies of CIP with the monomers were carried out. The molecular imprinting mechanism of CIP and the monomers as well as the influence of solvent was also discussed. Results indicate that CIP and the monomers are matchable in steric structure and chemical groups lead to ordered compounds. The interaction between CIP and TFMAA is the strongest, and when the ratio of CIP-TFMAA is 1:6, the polymer has the lowest energy in toluene. The computational approach has been applied to provide details of interactions between CIP and the monomers. This research will hopefully shed light on the future study of CIP-MIPs.     

计算机辅助三聚氰胺分子印迹聚合物的制备

以三聚氰胺(MAM)为印迹分子,丙烯酰胺(AM)、甲基丙烯酸(MAA)、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)和衣康酸(IA)为功能单体,二乙烯基苯(DVB)、乙二醇双甲基丙烯酸酯(EGDMA)和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)为交联剂,采用量子化学密度泛函理论的长程校正方法模拟并探讨了MAM与4种功能单体的成键作用位点、成键数目、印迹反应摩尔比及印迹作用机理.依据结合能(ΔE)优化了功能单体和交联剂,并借助分子中原子理论(AIM)揭示了MAM与功能单体印迹作用的本质.计算结果表明,MAM通过氢键与4种功能单体以摩尔比1∶6进行印迹聚合,其中IA与MAM形成的复合物结合能最低,结构最稳定;与TRIM和EGDMA交联剂相比,DVB与MAM结合能最低,更适合作为MAM-IA印迹聚合物的交联剂.采用沉淀聚合法合成MAM分子印迹聚合物(MAM-MIPs)并测定其吸附性,当MAM与IA印迹摩尔反应比为1∶6时,以DVB为交联剂时制备的MAM-MIPs吸附性最好,其微球平均粒径为195 nm;Scatchard分析结果表明,在所研究的浓度范围内MIPs对印迹分子MAM的结合位点是等价的,其最大表观吸附量Qmax为20.79mg/g,离解平衡常数Kd为58.82 mg/L;与环丙氨嗪(CYR)、三聚氰酸(CYA)和三聚硫氰酸(TRI)在牛奶中的吸附量相比,MAM-MIPs对MAM表现出较强的特异吸附能力.     

基于星射状三苯胺敏化剂的分子设计

以性能优良的三苯胺星射状分子WD8为母体,通过密度泛函理论方法,探讨了取代基团在不同位置时,对母体分子电子性质、光谱性质和电荷传输性能的影响.结果表明,取代基团位置的不同,对分子的前线分子轨道组成基本没有影响.当2-氰基-3-呋喃基-丙烯酸基团取代位置由对位变为间位时,分子的吸收范围最大.当2-氰基-3-呋喃基-丙烯酸基团和1个吩噻嗪-苯基团取代位置由对位变为间位时,分子的EHOMO最大,ELUMO和Eg最小,分子的最大吸收波长最长.当2-氰基-3-呋喃基-丙烯酸基团和2个吩噻嗪-苯基团取代位置由对位变为间位时,分子的电荷传输性能最强.     

己烯雌酚分子印迹聚合物的合成及吸附性

以己烯雌酚（DES）为印迹分子,甲基丙烯酸（MAA）为功能单体,采用沉淀聚合法制备了DES分子印迹聚合物（DES-MIPs）。采用密度泛函理论LC-ωPBE/6-31G(d, p)方法,模拟优化DES和MAA作用的摩尔比例,并考察了DES印迹作用的机理。通过静态吸附、动态吸附、选择吸附、竞争吸附方法考察了DES-MIPs的亲和性与选择性。结果表明：DES与MAA之间通过氢键相互作用,当DES与MAA摩尔比为1∶5时,形成DES-MAA有序排列的复合物氢键数目最多（9）,结合能最低（-146.62 kJ/mol）。该条件下制备的DES-MIPs对DES的最大吸附量为60.17 mg/g,且其动力学吸附符合准二级动力学模型。在一元及二元吸附体系中,DES-MIPs对DES都具有优异的选择吸附性。     

Theoretical Study on Electronic and Charge Transfer Properties of Oligo[8]thiophene and Its Circular,Hooped, and Helical Derivatives

The novel linear, circular, hooped, and helical molecules based on oligo[8]thio- phene were theoretically studied for the applications of charge transfer devices. To investigate the influence of topology for oligo[8]thiophene derivatives, the geometry structures, frontier molecular orbital （FMO） energies, charge transport properties, and stability property were predicted by density functional theory methods. The calculated results reported herein show that the oligo[8]thiophene derivative with linear structure has smaller energy gap, and fused oligo[8]thiophene derivative with circular structure has the smallest reorganization energy among the designed molecules. We have also studied the stability properties of the designed molecules, and oligo[8]thiophene derivatives are more stable tharJ the fused oligo[8]thiophene derivatives.     

阿司匹林/淀粉/聚乙烯醇纳米纤维膜的制备及其缓控释性能研究

采用静电纺丝技术制备了阿司匹林(AS)/玉米淀粉(ST)/聚乙烯醇(PVA)复合纳米纤维膜.利用扫描电镜观察到纳米纤维成连续三维立体网状结构;红外光谱分析表明,AS,PVA和ST三者之间能够通过氢键相互作用;X-射线衍射分析结果表明,药物基本被包裹于纤维之中,但AS的含量对纤维表面形态有一定影响;体外溶出实验结果表明,通过调整AS的载入量及压片压力,可以调控药物的缓释时间;同时,改变PVA与ST比例,可以调控药物的释放速率.     

双氰胺与丙烯酰胺分子印迹聚合物制备的理论优化

以双氰胺(DCD)为印迹分子,丙烯酰胺(AM)为功能单体,分别以乙二醇双甲基丙烯酸酯(EGDMA)、二乙烯基苯(DVB)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)为交联剂,借助Gaussian 09软件,采用密度泛函理论(DFT)M06-2X方法模拟了DCD与AM的预作用构型,筛选最佳印迹物质的量比例;优化交联剂,揭示DCD与AM间印迹作用的本质.理论研究结果表明,最佳印迹物质的量比例为1∶5,PETA更适合作为双氰胺分子印迹聚合物(DCD-MIPs)的交联剂.以计算结果为指导采用沉淀聚合法制备了DCDMIPs,并进行性能研究.紫外光谱实验表明强吸收峰λ=216nm处印迹物质的量比例为1∶5的吸光度最大.吸附实验表明在最佳印迹比例时,以PETA为交联剂且使用量为9.5mmol时制备的DCD-MIPs的吸附量最大,其纳米微球平均粒径为185nm.Scatchard分析结果表明,在研究浓度范围内DCD-MIPs对DCD的结合位点是等价的,其最大表观吸附量Qmax为17.24mg/g,离解平衡常数Kd为65.59mg/L.本文制备的DCD-MIPs对DCD展现出较好的吸附性能,可应用于复杂基质中DCD的分离检测.