本文關(guān)鍵詞： 分子印跡 核-殼 量子點(diǎn) 有機(jī)熒光染料 比率熒光　出處：《山東師范大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：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(SiO_2),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SiO_2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,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2,4-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,其印跡因子高達(dá)9.1,線性范圍為1 250nmol/l,檢測限低至0.14nmol/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)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3nm)響應(yīng)快速,一旦結(jié)合pc在16s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90.8 110.1%。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,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,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器提供了新思路,推動了基于MIPs和QDs等的復(fù)合材料印跡熒光傳感器的發(fā)展。
[Abstract]:鍒嗗瓙鍗拌抗鑱氬悎鐗，

本文編號：1462221