壬基酚分子印迹二维光子晶体水凝胶传感器

以聚苯乙烯二维光子晶体为模板,壬基酚(NP)为印迹分子,甲醇为溶剂,甲基丙烯酸为功能单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂(EGDMA),2,2-二乙氧基苯乙酮(DEAP)为引发剂,经紫外光引发聚合,得到了可特异性识别壬基酚的分子印迹二维光子水凝胶传感器.通过测量德拜衍射环直径(D)的变化(ΔD)来判断传感器的响应性能.实验结果表明,在壬基酚溶液中,水凝胶的体积膨胀导致凝胶中光子晶体的粒子间距增大,德拜衍射环直径减小.随着溶液中NP的浓度从0增加到1×10^?5 mol/L,德拜衍射环的直径减小了8.0 mm,相应的光子晶体的颗粒间距增加了25.1 nm.在1×10^-13～1×10^-8 mol/L范围内,德拜衍射环直径的变化与壬基酚浓度的对数值(lgc)呈线性关系,制备的传感器检出限低至1×10^?13 mol/L,具有较高的灵敏度、良好的特异性识别能力和稳定的可重复利用性,并且可以实现对壬基酚的可视化检测.     

磺胺二甲嘧啶分子印迹二维光子晶体水凝胶传感器的研究

以聚苯乙烯二维光子晶体为模板,磺胺二甲嘧啶为印迹分子,甲醇为溶剂,甲基丙烯酸为功能单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂,2,2-二乙氧基苯乙酮为引发剂,经紫外光引发低温聚合反应,用甲醇/乙酸(体积比9∶1)混合液洗脱除去印迹分子,制备得到能够特异性识别磺胺二甲嘧啶的分子印迹二维光子晶体水凝胶(MIPH).通过测试该水凝胶传感器在不同浓度的磺胺二甲嘧啶溶液中德拜环直径的变化,考察了其响应性能.实验结果表明,当磺胺二甲嘧啶的浓度从0增加到1×10~(-6)mol/L时,德拜环直径增加0.9 cm,相应的晶格间距减小46 nm.研究发现,当MIPH的交联度为10%,印迹分子与功能单体摩尔比为1∶75时,德拜环直径变化量最大.此外,该水凝胶传感器在浓度为10-6mol/L的磺胺二甲嘧啶类似物磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺异噁唑(SIZ)及其它抗生素四环素(TE)、罗红霉素(RM)溶液中,德拜环直径变化量分别为0.4,0.3,0.25和0.2 cm,可见该传感器具有良好的特异性识别功能.将该传感器用于模拟水样及兽用药片中磺胺二甲嘧啶的测定,均具有良好的响应性.     

高灵敏度二维光子晶体水凝胶Cu~(2+)传感器

以聚苯乙烯二维光子晶体阵列为模板,戊二醛为交联剂,制备了聚乙烯醇二维光子晶体水凝胶(PVA 2DPCH),再以巯基乙酸为酯化剂,通过聚乙烯醇(PVA)的巯基化改性,得到巯基化聚乙烯醇二维光子晶体水凝胶(PVA-SH 2DPCH).利用德拜环法,研究了PVA-SH 2DPCH对Cu~(2+)的响应行为.结果表明,PVA-SH 2DPCH对Cu~(2+)具有超灵敏响应,在Cu~(2+)溶液中,凝胶收缩,其德拜环直径(D)随Cu~(2+)浓度的增大而增大,当Cu~(2+)浓度由0增加至10-15 mol/L时,其德拜环直径即可增加0.45 cm,当浓度继续增大到10~(-7) mol/L时,其德拜环直径(ΔD)可增加0.85 cm.当Cu~(2+)浓度在10~(-15)～10~(-7) mol/L范围内时,PVA-SH2DPCH的德拜环直径变化(ΔD)与Cu~(2+)浓度(c)呈线性关系,其线性回归方程为ΔD=1.195+0.0493×logc,(ΔD, cm;c, mol/L),R~2=0.99899.以制备的PVA-SH 2DPCH为Cu~(2+)传感器,利用德拜环法表征溶液中Cu~(2+)的浓度,方法简单快速兼具无标记、可视化检测的特点,为现场实时检测Cu~(2+)提供了可能.     

糖蛋白印迹二维光子晶体水凝胶传感器的构建

制备了一种特异性识别糖蛋白的二维光子晶体分子印迹水凝胶。以刀豆蛋白A(Con A)为模板分子,甲叉双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,丙烯酰胺(AAm)与4-乙烯基苯硼酸为功能单体,N,N,N′,N′-四甲基乙二胺(TEMED)为引发剂,过硫酸铵(APS)为催化剂,在聚苯乙烯二维光子晶体(PC)表面产生聚合反应形成水凝胶,接着用10%的乙酸溶液洗脱模板分子,制备了可对Con A特异性识别的二维光子晶体分子印迹水凝胶(MIPs)传感器。结果表明,当MIPs的交联度为10%时,德拜环的直径变化最显著,对目标物的识别最灵敏。该传感器对Con A在0~0.5 mg/mL范围内具有良好的响应与识别能力,可用于目标物的富集和即时检测。同时,苯硼酸的引入,增加了印迹空穴的识别位点,进一步改善了印迹材料对糖类分子的特异识别性。该水凝胶传感器在卵清白蛋白(OVA)、牛血红蛋白(BHb)、溶菌酶(Lyz)、胰蛋白酶(Try)溶液中德拜环的直径变化远小于识别相同浓度的Con A引起的德拜环直径的变化,表现出良好的选择性。该方法操作简单,成本低廉,可重复使用,不需特殊仪器设备,可拓展到其它糖蛋白,实现糖类目标蛋白的即时快速检测。     

2,4,6-三氯酚分子印迹光子晶体水凝胶传感器的研究

以SiO2三维光子晶体为模板,2,4,6-三氯酚为印迹分子,甲醇为溶剂,甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸甲酯为交联剂,通过紫外光引发聚合,在2%氢氟酸溶液中去除光子晶体模板,0.015 mol/L NaOH溶液中洗脱印迹分子,制得2,4,6-三氯酚检测用分子印迹光子晶体水凝胶传感器。结果表明,传感器对2,4,6-三氯酚具有良好的响应与识别能力,在2,4,6-三氯酚浓度由0增加到6×10-4 mol/L过程中,吸收峰红移31 nm;浓度继续增加,吸收峰开始发生蓝移;当浓度增加到1×10-3 mol/L时,吸收峰蓝移56 nm,响应时间仅需要30 min。2,4,6-三氯酚分子印迹光子晶体水凝胶传感器具有高灵敏、高选择、易操作等优点,可实现对2,4,6-三氯酚的裸眼检测。     

基于聚丙烯酸二维光子晶体水凝胶的阳离子表面活性剂传感器

以聚苯乙烯二维光子晶体为模板,丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,2,2-二乙氧基苯乙酮为引发剂,紫外光引发聚合,制备聚丙烯酸二维光子晶体水凝胶(PAA 2D-PCH),利用德拜环法研究了其对阳离子表面活性剂的刺激响应行为.实验结果表明,在pH=7.4的磷酸盐缓冲溶液中,PAA 2D-PCH对阳离子表面活性剂有灵敏的响应,凝胶体积收缩,引起颗粒间距减小,德拜环直径增大,衍射波长蓝移,当氯化十六烷基吡啶(CPC)、溴化十六烷基吡啶(CPB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)浓度由0增加到4×10~(-3) mol/L时,德拜环直径分别增加了5.95、5.50、5.05 cm,颗粒间距分别减小了380、364、341 nm;而在阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂溶液中,PAA 2D-PCH的德拜环直径基本保持不变,表明其对阴离子型、非离子型和两性离子表面活性剂均无响应.该PAA 2D-PCH制备简单,有望作为传感器用于水体中阳离子表面活性剂的检测,无需复杂的仪器设备,操作方便、可重复利用,兼具可视化的特点.     

苯胺分子印迹光子晶体水凝胶传感器的研究

基于分子印迹与光子晶体技术,制备了一种高灵敏、特异性好的苯胺水凝胶光学传感器。以Stober法制作的SiO_2微球作为三维光子晶体模板,苯胺为印迹分子,甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸甲酯为交联剂,2,2-偶氮二异丁腈为光引发剂,在紫外光下引发聚合,并在三氯甲烷(加入适量乙醇)中洗脱印迹分子,最终得到具有对苯胺分子有传感功能的分子印迹光子晶体水凝胶传感器。实验结果表明,该传感器对苯胺分子具有良好的识别能力,当苯胺的浓度从0增加到1×10~(-4)mol/L时,通过光谱仪检测出的吸收峰偏移了42 nm。此外,该传感器在苯胺的结构类似物甲基苯胺的缓冲液的响应位移明显较小,表明该传感器具有良好的选择性。     

水相分子印迹光子晶体水凝胶传感器检测尿液中的痕量吗啡

结合水相分子印迹和光子晶体技术构建了吗啡分子印迹光子晶体水凝胶传感器,并成功用于生物样品中痕量吗啡的筛查.以吗啡为印迹模板,甲基丙烯酸为单体,乙二醇二甲基丙烯酸甲酯为交联剂,填充至二氧化硅光子晶体模板孔隙中进行共价型分子印迹聚合,在1％ HF溶液中除去光子晶体模板,并洗脱印迹模板分子,即可得到具有目标分子传感功能的分子印迹光子晶体水凝胶传感器.此传感器在水相环境中对吗啡分子的识别能力良好,可以在不需要标记的情况下,将目标分子的识别转变为衍射峰的位移,该光学信号通过传感器颜色的变化表现出来,吗啡浓度由10 pg/mL增加到1μg/mL过程中,衍射峰最大偏移达到38 nm,并且抗干扰能力强,检出限为0.1 μg/L,响应时间为40 s,可以重复使用.此检测平台不需要对样品进行处理,便可准确、灵敏、快速地检测复杂样品中的目标分析物.     

聚乙烯醇二维光子晶体水凝胶的制备及乙醇响应行为

以单分散的聚苯乙烯微球乳液为原料, 采用针尖注射法制备了聚苯乙烯二维光子晶体阵列, 采用聚乙烯醇填充二维光子晶体阵列, 以戊二醛为交联剂, 得到聚乙烯醇二维光子晶体水凝胶(PVA·2DPCH). 通过测定PVA·2DPCH在不同浓度的乙醇/水溶液中的德拜环直径(D)变化, 研究了PVA·2DPCH对乙醇的响应行为. 结果表明, 在乙醇体积分数为0~60%范围内, PVA·2DPCH对乙醇没有明显响应, 德拜环直径基本保持不变; 当乙醇体积分数超过60%时, PVA·2DPCH对乙醇表现出敏感响应, 其德拜环直径随乙醇体积分数的增大而增大, 响应时间仅需30 s; 在乙醇体积分数为60%~100%范围内, PVA·2DPCH的德拜环直径变化(ΔD)与乙醇体积分数(V_e)呈线性相关: 当60%≤V_e≤75%时, 其线性回归方程为ΔD=50.30V_e-31.74, r²=0.9734; 当75%<V_e≤100%时, 其线性回归方程为ΔD=111.14 V_e-74.03, r²=0.9902. 以制备的PVA·2DPCH为乙醇传感器, 利用德拜环法测定市售酒精消毒液中乙醇含量, 方法简单快速, 兼具无标记、 可视化检测的特点.     

分子印迹光子晶体传感芯片的制备及对邻苯二甲酸酯类化合物的检测

将光子晶体与分子印迹技术相结合,制备了一种反蛋白石结构的分子印迹光子晶体传感芯片,并将其应用于4种邻苯二甲酸酯类化合物的检测效果研究.分子印迹光子晶体传感芯片的制备过程包含3个步骤.首先,通过垂直沉降自组装方法制备SiO2蛋白石结构模版;随后,向蛋白石结构模板空隙中填充含有印迹分子邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)的预聚液,引发光聚合;最后,移除SiO2结构模版及印迹分子,得到对邻苯二甲酸酯类化合物具有特异性识别功能的分子印迹光子晶体传感芯片.结果表明,传感芯片对待测物分子的识别过程可通过布拉格方程转换为可读的光学信号,当4种待测物浓度从1×10-5 mol/L增大到1 mol/L时,最大衍射峰位置发生20～40 nm的红移,且检测过程仅需6 min.检测芯片高度交联的聚合物结构令其具有较高的稳定性和重复利用性,5次检测后,芯片仍保持较好的传感性能.     

Creatinine Imprinted Photonic Crystals Hydrogel Sensor

There is a demand for simple, selective, and efficient assays for the determination of clinically important metabolites such as creatinine for healthcare. Creatinine is the by-product of muscle energy metabolism and is excreted by the kidneys. To measure creatinine in the human serum, a creatinine imprinted photonic crystal hydrogel (CIPC hydrogel) for naked-eye detection is developed. CIPC hydrogel utilizes polystyrene-based two-dimensional (2D) photonic crystal colloidal arrays (PCs-array) embedded in the polyacrylamide hydrogel containing methacrylic acid which imprinted the creatinine template. The nanocavities in the hydrogel produced after the removal of the template bind to and recognize creatinine in the serum samples. The binding is selective and specific for creatinine. The binding is observed as shrinkage of the hydrogel volume and a decrease in the particle spacing which is monitored through changes in the Debye diffraction ring diameter and a visible blue-green to blue color shift. The binding event and the mechanism are investigated by molecular dockings. The CIPC sensor demonstrates a limit of detection (LOD) of 2.45 ± 1.6 µM, a linear detection range (25–500 µM), and recovery from 85.6 % to 99.9 % in the serum samples. CIPC hydrogel is available for the rapid and quantitative onsite detection of creatinine in the human serum sample.     

乙基膦酸分子印迹光子晶体传感器的研究

本研究结合光子晶体与分子印迹技术,制备了一种新颖有机磷毒剂光学传感器——三维分子印迹光子晶体(3D-MIPCs)凝胶膜.采用聚甲基丙烯酸甲酯胶体小球为光子晶体自组装阵列模板,以甲基丙烯酸羟乙酯和N-异丙基丙烯酰胺为混合单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯和N,N-亚甲基双丙烯酰胺为混合交联剂,正辛醇和乙腈混合溶液为溶剂,光聚得到印迹聚合物.该材料对乙基膦酸响应速度快、选择性高,其对目标分子的识别作用会导致衍射光谱图的改变.随着在EPA浓度从0.5 mmol/L增加到1.5 mmol/L的过程中,反射峰强度逐渐降低,降幅达到10％,并伴随明显红移.该材料为乙基膦酸检测提供了新的思路,在神经毒剂检测及监控等领域有应用前景.     

利巴韦林原位聚合分子印迹电化学传感器的研制

利用原位聚合分子印迹技术,以3-氨基苯硼酸(3-ABBA)为功能单体,利巴韦林(RIB)为目标分子,以硼酸和顺式二醇在不同酸碱度条件下可逆形成环内酯键为原理,在玻碳电极表面原位聚合形成利巴韦林分子印迹膜,研制了测定利巴韦林的分子印迹电化学传感器。采用循环伏安法(CV)和差分脉冲法(DPV)对印迹膜性能进行研究。DPV测试表明:在最优实验条件下,利巴韦林的浓度在5.0×10~(-8)~1.0×10~(-5)mol/L范围内与峰电流呈良好的线性关系,相关系数(r~2)为0.995 3,检出限(S/N=3)为1.5×10~(-8)mol/L。特异性实验表明制备的传感器对利巴韦林的选择性良好。该分子印迹电化学传感器可用于食品中利巴韦林的检测。     

Novel Potentiometric Sensor Based on Molecular Imprinted Polyacrylamide for the Determination of Shikimic Acid in Herbal Medicine

ABSTRACT

A novel potentiometric sensor based on a molecular imprinted polymer was developed for the determination of shikimic acid in herbal medicine. The imprinted polymer was synthesized via bulk polymerization of the functional monomer in the presence of trimethylolpropane triacrylate as the cross-linker with 2,2′-azo-bisisobutyronitrile as the initiator and shikimic acid as the template. The sensing membrane was constructed by the inclusion of imprinted polymer in the polyvinyl chloride matrix. The effect of the identity of the imprinted polymer on the potentiometric response was observed. The optimal imprinted polyacrylamide was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. The performance of the imprinted membrane based sensor, including the effects of pH, response time and selectivity coefficient, was investigated. The imprinted sensor exhibited a fast near-Nernstian response in the concentration range of 1?×?10^?5 to 1?×?10^?1?mol/L with a detection limit of 9?×?10^?6?mol/L. The analytical performance of the sensor supported the direct determination of shikimic acid in herbs, and the obtained results were validated by ultraviolet-visible absorption spectrophotometry. Advantages of the potentiometric sensor include enhanced sensitivity, high selectivity, long-term stability and low-cost fabrication, suggesting the device offers promise for the analysis of Chinese herbal medicine.     

基于石墨烯分子印迹电化学传感器测定芦丁

将石墨烯(GR)滴涂至裸Au电极表面,并以邻氨基酚为功能单体,芦丁为模板分子,制备了芦丁分子印迹膜电化学传感器,利用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)对制得的传感器进行了电化学性能研究,并且对制备条件和测定条件进行了优化。结果表明,与裸Au电极相比,该GR修饰的Au电极在[Fe(CN)_6]~(3-/4-)溶液中峰电流明显增大,显著提高了芦丁分子印迹传感器的灵敏度。在最优实验条件下,基于GR分子印迹电化学传感器在4.40×10~(-6)~2.80×10~(-4) mol/L范围内呈良好的线性关系,检测限为1.46×10~(-6) mol/L。用该传感器测定了黑茶中芦丁的含量,获得较好结果。     

基于抗原决定基的胰岛素分子印迹电化学传感器

采用抗原决定基法制备了胰岛素电化学分子印迹传感器.以胰岛素C端多肽作为模板分子,定向自组装在Au电极上,以邻苯二胺为功能单体,电化学聚合制备分子印迹聚合膜.以NaOH为洗脱液,洗脱模板分子,形成的与胰岛素C端多肽三维结构相匹配的分子印迹孔穴能特异性识别胰岛素.重吸附胰岛素分子后,以K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]为探针,通过测量探针在电极表面产生的电流大小实现胰岛素的间接测定.在1.0 × 10-14~5.0 × 10-13 mol/L浓度范围内,传感器的电流响应值与胰岛素浓度呈良好的线性关系,检出限为7.24 × 10-15 mol/L(3σ).此传感器具有较好的选择性和稳定性,并成功用于血清样品中胰岛素的测定.     

分子印迹聚合物修饰电化学晶体管检测抗坏血酸分子

以抗坏血酸(AA)为模板分子、邻苯二胺(o-PD)为功能单体,在金电极表面电聚合制备分子印迹聚合物膜(MIP),并以该MIP修饰的电极为栅极制备了具有高选择性、高灵敏度的AA电化学晶体管(OECT)传感器件。应用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)对分子印迹聚合物电极进行一系列的表征与检测。实验结果表明:以pH=5.2,浓度为0.2mol/L HAc-NaAc(体积比2.1∶7.9)的缓冲液为背景溶液,o-PD与AA的物质的量之比为1∶2,以0.5V/s的扫描速率在0~0.8V内扫描20圈,所得分子印迹膜电极性能最佳。应用以该分子印迹修饰电极作为栅极的电化学晶体管检测AA,得到AA浓度的检测限为0.3μmol/L,沟道电流与AA浓度在0.3~3μmol/L(低浓度)与3~100μmol/L(高浓度)这2个范围内成线性关系。