溶膠-凝膠分子印跡生物傳感器的構(gòu)建及其對小分子物質(zhì)識別的研究.pdf

1、壓電石英晶體生物傳感器，也叫做石英晶體微天平(Quartz CrystalMicrobalance，QCM)，是目前新興的一種檢測分析技術(shù)，由石英晶體及其表面的金屬薄層電極組成(其中石英晶體為換能元件，各種生物分子為敏感元件)。壓電傳感器因其結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、響應(yīng)范圍廣等優(yōu)點，并且結(jié)合了電子學(xué)、分子生物學(xué)等多學(xué)科的最新技術(shù)，已經(jīng)在環(huán)境監(jiān)測、生命科學(xué)、食品衛(wèi)生及醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域得到了深入探討和大規(guī)模應(yīng)用。
　　 分子印跡技術(shù)(mo

2、lecularly imprinted technique，MIT)又稱為分子印記技術(shù)、分子烙印技術(shù)，是一種制備對目標(biāo)印跡分子具有專一識別性能聚合物(molecularly imprinted polymers，M1Ps)的技術(shù)。分子印跡聚合物因?qū)δ０宸肿拥牧Ⅲw結(jié)構(gòu)具有“記憶”功能，被人們譽為可以高度選擇識別模板分子的“萬能的分子識別材料”。由于以上優(yōu)勢，分子印跡技術(shù)在生物傳感器、色譜分離、固相萃取以及藥物分子篩選等方面發(fā)揮著越來越重要

3、的作用。
　　 基于以上特點，本文將石英晶體微天平與分子印跡技術(shù)結(jié)合，構(gòu)建新型的壓電分子印跡生物傳感器，用于目標(biāo)分子的檢測。本論文主要研究工作如下：
　　 第二章以組氨酸為模板分子，探索了一種構(gòu)建組氨酸壓電分子印跡生物傳感器的方法，較成功的實現(xiàn)了組氨酸的快速檢測，論證了分子印跡技術(shù)與石英晶體微天平技術(shù)結(jié)合以制備具有專一識別性與高度靈敏性的生物傳感器的可行性，并對該方法制備的傳感器的性能進(jìn)行了初步的考察與研究；用不同組成及

4、配比的溶膠-凝膠來制備分子印跡聚合物薄膜，通過考察其對模板分子組氨酸的QCM響應(yīng)值，獲得了3ml TEOS，100ulPTMOS，300ulMTMOS，250ulAPTMS為最佳組合的溶膠-凝膠配比；同時，對實驗條件進(jìn)行了優(yōu)化，得到了最適宜溫度為25℃及最適宜pH為7.4；另外，選擇甘氨酸、色氨酸、甲硫氨酸為干擾物，考察了該印跡生物傳感器選擇性，實驗表明三種干擾物的選擇因子分別為：0.105、0.079和0.263，這說明該印跡傳感器對

5、模板分子組氨酸的頻率響應(yīng)值比對其它三種干擾物的頻率響應(yīng)值要大的多，能夠有效的區(qū)分模板分子和干擾物質(zhì)，從而證明了該傳感器具有良好的選擇性。
　　 第三章著重將理論應(yīng)用于實際，采用溶膠-凝膠自組裝的方法在在石英晶體微天平表面(QCM)制備分子印跡聚合物(MIPs)，構(gòu)建了溶膠-凝膠自組裝葡萄糖分子印跡生物傳感器，實現(xiàn)了對模板分子葡萄糖的檢測，并對該傳感器的性能進(jìn)行了更加深入的研究：通過考察不同組成及配比的溶膠-凝膠對模板分子葡萄糖的

6、響應(yīng)值，獲得了溶膠-凝膠最佳配比為：3ml TEOS，260ul PTMOS，260ul APTMS，200ul OTMS，200ul MTMOS；同時，對一系列不同濃度的葡萄糖進(jìn)行了響應(yīng)性能的分析，考察了其響應(yīng)量與濃度之間的關(guān)系，并進(jìn)行線性擬合，結(jié)果表明葡萄糖濃度在1×10-4到3×10-3M范圍內(nèi)與QCM測定的頻率響應(yīng)量有線性關(guān)系，其線性擬合回歸方程為y=3.0004x+1.1543，相關(guān)系數(shù)RSD為0.9991，這表明此線性關(guān)系良

7、好，并具有較低的檢測限：3×10-5 M(S/N=3)；另外，優(yōu)化了實驗條件，得到了最適宜溫度為25℃及最適宜pH為7.0；同時，以尿酸和抗壞血酸為干擾物，考察了該葡萄糖印跡傳感器的抗干擾性能，分析其QCM頻率變化響應(yīng)值，發(fā)現(xiàn)對模板分子葡萄糖的響應(yīng)比對干擾物的響應(yīng)明顯大很多，兩種干擾物的選擇性因子Kit分別為0.170和0.252，說明葡萄糖傳感器對模板分子的選擇性良好；此外，對該溶膠-凝膠印跡膜傳感器的穩(wěn)定性進(jìn)行了考察，發(fā)現(xiàn)石英晶體金