[发明专利]一种快速检测溶菌酶的分子印迹光子晶体膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种溶菌酶分子印迹光子晶体膜，属于材料化学和分析检测领域。本发明将二氧化硅光子晶体微球与分子印迹技术结合，制备了具有反蛋白石结构的对三溶菌酶蛋白质分子特异性识别和结合的分子印迹光子晶体膜。随着结合的溶菌酶蛋白质分子数量增加，膜上的大孔结构发生变化，导致制备的分子印迹光子晶体膜的布拉格衍射波长红移。根据制备的分子印迹光子晶体凝胶膜对溶菌酶的光谱响应变化，本发明可以实现对样品中溶菌酶浓度的快速检测。该方法具有高灵敏度和选择性、低检出限的优点，可以作为一种生物传感器用于生物样品中溶菌酶蛋白质分子的快速检测。

技术领域

本发明属于材料化学和分析检测技术领域，涉及一种快速检测溶菌酶的分子印迹光子晶体膜及其制备方法和应用，可用于生物传感及光学器件。

背景技术

溶菌酶(Lysozyme)是一种分子量为14.3KDa，只含有129个氨基酸的单链小分子蛋白质。溶菌酶具有在人体中血清和体液溶菌酶水平异常与白血病、肾病、结膜炎、脑膜炎等多种疾病有关。溶菌酶在人体体内的含量具有重要的生理意义，已成为临床诊断中的一项重要临床指标。目前，溶菌酶检测方法的研究已经取得了很多成果，但仍存在样品预处理复杂、选择性低、耗时、成本等问题。因此，制备基于分子印迹光子晶体膜的生物传感器快速检测溶菌酶是一种优秀的解决办法。

分子印迹技术(molecularly imprinted technique,MIT)，是指以某一目标分子作为模板，利用单体与模板分子结合在交联剂的作用下，经过去除模板制备得到对目标分子具有特异选择性聚合物的技术。光子晶体是指由两种或两种以上具有不同介电常数(折射率)的材料在空间结构中按照一定的周期顺序排列所形成的具有有序结构的材料。光子晶体具有特有的布拉格衍射作用，它的布拉格衍射峰的波长受介质材料的折射率与晶格参数的影响，可以作为传感材料。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种快速检测溶菌酶的分子印迹光子晶体膜及其制备方法和应用。

本发明将分子印迹技术与光子晶体结合，通过氢氟酸刻蚀去除光子晶体模板，得到了溶菌酶分子印迹的反蛋白石结构光子晶体膜。本发明制备的溶菌酶分子印迹的光子晶体膜结合了两种技术的优点，当通过分子印迹作用特异结合模板溶菌酶时，会引起膜上孔穴结构变化，就能将分子的特异结合过程转换成可读的光学信号，从而达到检测目标分析物的目的。此外，在入射角一定的情况下，膜的衍射峰位置与其内部孔穴有关，当孔穴结构变化就会导致衍射峰的位移。膜上孔穴结合的溶菌酶分子越多，位移越明显，根据这一现象可以建立溶菌酶对衍射峰位移的方程，快速检测样品中的溶菌酶含量。

本发明提供一种快速检测溶菌酶的分子印迹光子晶体膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硅片除杂清洗后处理，得到亲水化基质；

(2)将单分散二氧化硅微球分散到无水乙醇中，形成胶体分散体系，将步骤(1)制备的亲水化基质以一定角度插入二氧化硅微球溶液中，采用垂直自组装的方法，恒温静置至乙醇完全挥发，得到光子晶体模板；

(3)将聚甲基丙烯酸甲酯薄膜清洗后覆盖在步骤(2)得到的光子晶体模板上；

(4)依次将模板分子、功能单体和交联剂溶于磷酸盐缓冲溶液中，充分混合后得到预聚合溶液；

(5)将引发剂和加速剂加入到步骤(4)的预聚合溶液中，分散后得到前驱体溶液；吸取一定量的前驱体溶液注入PMMA薄膜与硅片的缝隙中，直到溶液在毛细管和大气压的作用下充满PMMA和硅片之间的空隙，水浴聚合反应，得到溶菌酶分子印迹光子晶体膜；

(6)将步骤(5)制备得到的溶菌酶分子印迹光子晶体膜浸泡于氢氟酸溶液中，去除二氧化硅微球，得到反蛋白石结构的分子印迹光子晶体水凝胶印迹膜；

(7)将步骤(6)得到的反蛋白石结构的分子印迹光子晶体水凝胶印迹膜进行洗脱，直到完全除去溶菌酶模板蛋白质，制备得到的分子印迹光子晶体膜。