[发明专利]基于磁性表面分子印迹聚合物的阻抗型电化学传感器构建及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于磁性表面分子印迹聚合物的阻抗型电化学传感器的构建方法及其在蛋白质检测中的应用，属于电化学传感技术领域。

背景技术

受抗体形成机制的启发，人们合成了以模板分子为导向、功能单体交联聚合的仿生聚合物，这类聚合物被称为分子印迹聚合物（MIPs）。MIPs具有与模板分子在空间结构以及官能团上相互匹配、能形成多重作用位点的识别空腔，可以特异性识别目标分子。MIPs的机械性强、稳定性高、易规模化生产且成本低，克服了生物分子的稳定性差、价格昂贵、不易大规模生产等缺点。传统的块体印迹法传质速率慢、结合容量低、模板分子进出识别位点困难，为了克服这些缺点，人们在各种固体基质特别是纳米材料表面制备分子印迹聚合物，即表面分子印迹。表面分子印迹聚合物的印迹位点在或接近印迹聚合物表面，模板分子容易洗脱，传质速率快，结合动力学易平衡，结合容量明显提高。Fe₃O₄纳米粒子（NPs）具有制备方法简单、磁性强、低毒、生物相容性好等优点，是分子印迹聚合物的良好载体，广泛用于各种传感界面的构建。磁性表面分子印迹聚合物集合了表面分子印迹聚合物和磁性纳米材料的优势，常用于从复杂基质中选择性识别、分离和富集分析物。

多巴胺（3,4-二羟基苯）含有大量包括儿茶酚、氨基、羧基、π–π键等在内的非共价键功能基团，具有良好的生物相容性和氧化聚合能力，可以在各种无机和有机材料表面形成粘附层，近年来，广泛用于抗体、酶和血红蛋白等生物物质的固定化，是一种良好的生物固定材料及分子印迹单体。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于磁性表面分子印迹聚合物的阻抗型电化学传感器构建及应用。将磁性纳米粒子、表面分子印迹聚合和多巴胺的优良特性结合起来，为MIPs的制备提供了绿色环保的新方法和新途径，也使传感界面的构建更简便。

本发明是这样来实现的：以血红蛋白为模板分子，多巴胺为单体，利用多巴胺的自聚合性能和良好的粘附能力，在磁性纳米粒子表面合成了分子印迹聚合物。洗脱血红蛋白后，制备了对血红蛋白具有良好识别作用的磁性表面分子印迹聚合物，在磁场的作用下将其固定在磁性玻碳电极表面，构建了基于磁性分子印迹聚合物的血红蛋白传感界面，应用于对血红蛋白的检测。

采用分子印迹技术，以多巴胺为功能单体、血红蛋白（Hb）为模板分子、Fe₃O₄ NPs为支撑材料，氯铂酸的氧化性使多巴胺氧化聚合为聚多巴胺（PDA），同时，多巴胺的还原性使得氯铂酸原位还原为PtNPs，PDA 的强粘附性将Hb 和PtNPs 一起固定于Fe₃O₄纳米粒子表面，一步合成了含有Hb的磁性表面分子印迹聚合物（Fe₃O₄/PDA-PtNPs-Hb），用十二烷基硫酸钠溶液洗脱模板分子Hb后，制得含有特异性识别Hb的磁性表面分子印迹聚合物（Fe₃O₄/PDA-PtNPs/MIPs）。利用磁性将Fe₃O₄/PDA-PtNPs/MIPs固定于磁性玻碳电极表面，制成可用于识别检测Hb的传感器。当样品中含有Hb时，传感界面的Fe₃O₄/PDA-PtNPs/MIPs特异性识别Hb于印迹空腔内，由于蛋白质的导电性能差，传感界面的阻抗增加，据此构建了基于磁性表面分子印迹聚合物的阻抗型电化学传感器，为蛋白质的高灵敏和选择性检测提供了普适性平台，具有良好的应用前景。

本发明采用以下技术方案：

（1）Fe₃O₄磁性纳米粒子的制备：     将1.35克六水合三氯化铁溶解在40 mL乙二醇溶液中，再加入1.0克聚乙二醇和3.6克三水合醋酸钠；将上述混合溶液超声并搅拌1小时后，转移到聚四氟乙烯高压反应釜中，于180 oC加热6小时，收集的产物分别用乙醇和超纯水清洗三次，用真空干燥箱于60 oC干燥12小时，即制得粒径80-120 nm的Fe₃O₄磁性纳米粒子；