[发明专利]一种传感器的甲基苯丙胺分子识别敏感芯片及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于传感器芯片制备领域，具体涉及一种传感器的甲基苯丙胺分子识别敏感芯片及制备方法。

背景技术

甲基苯丙胺(Methampheatmine)属于苯丙胺类兴奋剂(Amphetaminetypestimulants)，因其原料外观为纯白结晶体，晶莹剔透，故被吸毒、贩毒者称为“冰”(Ice)。由于它的毒性剧烈，人们便称之为“冰毒”。它具有药物依赖性(主要是精神依赖性)、中枢神经兴奋、致幻、食欲抑制和拟交感效应等药理、毒理学特性，是联合国精神药品公约管制的精神活性物质。由于该毒品可一次成瘾，其商品名称为SPEED(快速丸)。甲基苯丙胺可造成精神偏执，行为举止咄咄逼人，并引发反社会及性暴力倾向，还可引起吸服者失眠、幻觉、情绪低落，同时严重损害内脏器官和脑组织，严重时导致肾机能衰竭及精神失常，甚至造成死亡。近年来，甲基苯丙胺在世界上不少国家和地区已成为主流毒品，制贩甲基苯丙胺的犯罪活动正日益猖獗。在国内，其滥用现象也在不断蔓延扩大。

在打击毒品犯罪的过程中，法庭科学工作者致力于将各种先进的分析技术手段或方法应用于对甲基苯丙胺分子的检测。目前应用于甲基苯丙胺分子检测的技术手段或方法较多目前采用的方法主要有薄层扫描法、气相色谱法(GC)、气相色谱/质谱法(GC/MS)、高效液相色谱、质谱法(HPLC/MS)。大多数气相色谱研究为了改善甲基苯丙胺及苯丙胺的色谱行为，常对其进行衍生化处理。衍生化试剂多采用进口、昂贵的试剂，所建方法适用性受限。薄层扫描法和高效液相色谱法相对于气相色谱法灵敏度较低。因此，上述方法均不适合犯罪现场快速检测的需要。在此背景下，国内外法庭科学工作者积极开发新的检测技术和样品预处理方法，不同途径进行种种努力，以寻求建立灵敏、准确、经济、快速的甲基苯丙胺在生物样品中的检测方法。在这方面，卓有成效的是生物传感器。生物传感器由识别元件和信号转换器组成，识别元件以适当的方式固定在转换器的表面，当待测分子与识别元件结合时，产生一个物理或化学信号，转换器将此信号转换成一个可定量的输出信号，通过监测输出信号实现对待测分子的实时测定。构成生物传感器的生物分子有酶、抗体、微生物、组织甚至完整的器官；转换器有电极、场效应晶体管、光纤、热敏电阻和压电晶体等。生物传感器由于其灵敏度高、选择性好、响应快、样品需求量少、可微型化等特点，受到广泛关注，在法庭科学中得到越来越多的应用，成为检测甲基苯丙胺的一种新颖的手段。例如，日本的Go Sakai等人研究成功了利用表面等离子体共振生物传感器通过溶液竞争法对甲基苯丙胺的快速检测。

但生物分子固有的缺陷，即对使用环境要求较高，难以长期保存等，使生物传感器在实际应用中遇到很多不易克服的障碍。同时，生物分子来源于生物活体，由于制备和纯化繁琐、昂贵，因此，识别元件难以得到也是限制生物传感器发展的一个重要因素。获得廉价、稳定的识别元件，是生物传感器进一步发展的关键之一。

分子印迹技术(Molecular Imprinting Technology，MIT)是模拟自然界所存在的分子识别作用，如酶与底物、抗体与抗原等，制备对某一特定目标分子具有特异选择性的聚合物，即分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymer，MIP)的过程。目前，分子印迹技术已成为高分子聚合物中储藏分子信息的有效手段，可以使聚合物在分子水平(层次)上对特定物质进行识别。分子印迹聚合物极为稳定，在较苛刻的条件如使用有机溶剂或高温情况下，也不会破坏它的识别能力。这些优势使分子印迹聚合物适合于作传感器的敏感材料。其中从应用角度，分子印迹聚合物又可分为不同的类型，分子印迹聚合物膜正是研制传感器关键器件的最佳选择。我们把以分子印迹聚合物作为敏感材料的传感器件称为分子印迹传感器(Molecular Imprinting Sensor，MIS)。分子印迹传感器能选择性地识别和结合印迹分子，并由信号转换器根据结合过程中物理化学参数的变化输出信号，而信号的强弱决定于印迹分子物质浓度的高低。因此，分子印迹聚合物以膜的形式固定在转换器表面作为传感器的识别元件，不但可以克服生物传感器在长期稳定性、恶劣物理化学环境(高温高压、强酸强碱)耐受性差的缺点，而且可以提高传感器的灵敏度和检测限。1991年，Mosbach等首次将分子印迹技术与传感器结合起来，将MIP作为识别元件，并申请了专利，现在已经有针对除草剂、药物、毒素、糖、核酸和氨基酸的衍生物等的分子印迹传感器。