[发明专利]一种智能响应性聚合物修饰的多孔膜材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及材料分析化学、生物化学和有机化学领域，提供一种智能响应性聚合物修饰的多孔膜材料及其制备方法，该多孔膜材料包括多孔膜和接枝到所述多孔膜的孔道内表面的智能响应性聚合物。制备方法主要利用原子转移自由基聚合反应机制，将智能响应性聚合物接枝到多孔膜的孔道内表面得到多孔膜材料。通过皮安计测量孔道电流的变化最终实现了对环磷酸腺苷及其类似物超灵敏性检测，对生物、化学和材料学，尤其是生物传感领域及生物分离领域都有着十分重要的理论和实际意义。

技术领域

本发明涉及智能响应性聚合物在无机多孔膜材料表面的修饰。同时还进一步涉及该聚合物修饰的多孔膜材料在检测环磷酸腺苷中的应用。和常规的同位素标记、色谱分离和质谱检测的方法相比，聚合物修饰的多孔膜材料在检测磷酸腺苷时，具有检测灵敏度高，检测速度快，操作简便，成本低廉的优点。非常适用于复杂生物体系中快速动态地监测环磷酸腺苷含量变化，并对其类似物磷酸腺苷做出一定区分。

背景技术

环磷酸腺苷(cAMP)是细胞内参与调节物质代谢和生物学功能的重要物质，是生命信息传递的第二信使。在体内可以促进心肌细胞的存活，增强心肌细胞抗损伤、抗缺血和缺氧能力；促进钙离子向心肌细胞内流动，增强磷酸化作用，促进兴奋-收缩偶联，提高心肌细胞收缩力，增加心输出量；同时还扩张外周血管，降低心脏射血阻抗，减轻心脏前后负荷，增加心排出量，改善心功能。从而对心脏起到营养心肌、正性肌力、舒张血管、抗血小板凝聚和抗心律失常的作用。

环磷酸腺苷(cAMP)在临床上主要用于治疗心功能不全、心绞痛和心肌梗死。尤其是对洋黄类强心药中毒或不敏感的患者。进入细胞的环磷腺苷在发挥生物学效应后被磷酸二酯酶降解成5-腺苷-5′-磷酸(5-AMP)失去活性，进而被分解成腺苷和磷酸。它是在人体内广泛存在的一种具有生理活性的重要物质，由三磷酸腺苷在腺苷环化酶催化下生成，能调节细胞的多种功能活动。作为激素的第二信使，在细胞内发挥激素调节生理机能和物质代谢作用，能改变细胞膜的功能，促使网织肌浆质内的钙离子进入肌纤维，从而增强心肌收缩，并可促进呼吸链氧化酶的活性，改善心肌缺氧，缓解冠心病症状及改善心电图。此外，对糖、脂肪代谢、核酸、蛋白质的合成调节等起着重要的作用。因此，对于生物体内cAMP的动态监控和定量研究成为了生命科学中的热点问题。目前对于磷酸腺苷的检测，主要采用的方法是利用放射元素如³²P或³H在生物代谢过程中进行标记，先进行色谱分离，然后通过放射图谱或质谱技术进行定性或者定量的检测。然而，上述方法存在费时费力的缺点，且由于生物体系复杂检测灵敏度不高，另外具有放射性危险。因此，当我们在研究过程中重点关注其动态变化的浓度而不是具体结构时，该方法的就难以满足快速检测的要求。综上所述，开发对生物体内痕量的环磷酸腺苷具有高选择性和高灵敏度的传感器，对于进一步研究细胞内信号通路的组成及机理有着重要的意义。本发明受生物体内细胞膜离子通道的启发，通过表面引发—原子转移自由基聚合的方法，将对环磷酸腺苷具有响应性的智能聚合物修饰到多孔膜的孔道内，以构建仿生人工离子通道，并制备出具有选择性、响应性和可控性的传感器件。环磷酸腺苷通过纳米通道时，与孔道内表面修饰的智能聚合物的结合造成后者构象发生剧烈变化，从而导致孔道有效直径变小，通过皮安计测量孔道电流的变化最终实现了对环磷酸腺苷及其类似物的超灵敏性检测，对生物、化学和材料学，尤其是生物传感领域及生物分离领域都有着十分重要的理论和实际意义本发明受生物体内细胞膜离子通道的启发，通过表面引发—原子转移自由基聚合的方法，将对环磷酸腺苷具有响应性的智能聚合物修饰到多孔膜的孔道内，以构建仿生人工离子通道，并制备出具有选择性、响应性和可控性的传感器件。环磷酸腺苷通过纳米通道时，与孔道内表面修饰的智能聚合物的结合造成后者构象发生剧烈变化，从而导致孔道有效直径变小，通过皮安计测量孔道电流的变化最终实现了对环磷酸腺苷及其类似物超灵敏性检测，对生物、化学和材料学，尤其是生物传感领域及生物分离领域都有着十分重要的理论和实际意义。

发明内容