[发明专利]一种聚合物刷修饰的分子压印光电化学传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚合物刷修饰的分子压印光电化学传感器及其制备方法和应用，分子压印光电化学传感器包括，电极基底；分子印迹层，附着于所述电极基底表面，所述分子印迹层具有多个模板位点，各模板位点对特定生物分析特异；以及，聚合物刷，所述聚合物刷占据所述分子印迹层的非模板位点部分；其中，所述聚合物刷的材料选自PEGMA及其衍生物中的一种。本发明通过表面引发的原子转移自由基聚合，在电极的压印PDA上引入聚合物刷，阻断非压印位点的官能团，减少PDA对蛋白质的非特异性吸附，从而提高MIP‑PEC传感器的定性分析能力。

技术领域

本发明属于光电化学传感器技术领域，具体涉及到一种聚合物刷修饰的分子压印光电化学传感器及其制备方法和应用。

背景技术

蛋白质是所有生物体的基本元素，在生理过程中发挥着重要作用。对其进行定性和定量分析具有重要意义。许多方法已被尝试用于蛋白质检测，包括分光光度法、荧光光谱法、质谱法、酶联免疫吸附法、电化学法等。作为电化学方法的一个分支，光电化学(PEC)传感具有检测灵敏度高、操作简单、易于小型化等优点。此外，作为PEC传感的激发源，光可以实现输入和输出信号的分离，这使得蛋白质检测的灵敏度大大提高。

为了实现光电极对不同蛋白质的有效识别，传统的方法是用抗体、DNA链等与蛋白质有良好选择性配对的生物大分子对光电极进行修饰。然而，由于生物大分子的环境稳定性差，其在蛋白质的PEC检测中的应用受到限制。为了取代生物大分子，研究人员将分子印迹聚合物(MIP)引入到蛋白质的PEC检测领域。MIP和PEC技术的结合(MIP-PEC)具有特异性识别强、稳定性好、易于设计和合成等优点。在MIP-PEC的蛋白质检测领域，MIP-PEC可分为基于无机单体的MIP-PEC和基于有机单体的MIP-PEC。

基于无机单体的MIP-PEC。SiO₂是最常见的无机单体，蛋白质被用作模板分子。在光电极表面，有机硅源在蛋白质分子的存在下水解产生SiO₂，完成分子印记过程。由于SiO₂具有良好的亲水性，可以避免对蛋白质的非特异性吸附。此外，电极上SiO₂的厚度随着有机硅源水解时间的延长而线性增加，这使得MIP层的厚度易于控制。但是，在SiO₂的合成过程中存在大量的有机溶剂，导致蛋白质模板的构象改变，从而降低了MIP-PEC传感器在检测过程中的识别能力。

基于有机单体的MIP-PEC。有机分子和蛋白质分别作为功能单体和模板分子。在光电极的表面，有机分子在蛋白质分子的存在下聚合，完成分子印记过程。在有机分子的聚合过程中，需要避免蛋白质的变性，所以温和的聚合条件是必不可少的。有机离子液体聚合和多巴胺聚合以其温和的条件而闻名，最近被用作MIP-PEC对蛋白质传感的功能单体。聚离子液体具有良好的溶解性、高导电性、可调整的结构和与模板分子的多个相互作用位点等优点。

此外，以前的工作发现，离子液体可以保护蛋白质结构，并且可以在低温下聚合，适合MIP-PEC检测，如离子液体BCPEimBr和PMIMBr。然而，大多数离子液体在聚合后呈凝胶状，压印位点容易变形，导致稳定性差。多巴胺(PDA)是多巴胺的聚合产物，表现出良好的压印稳定性、高生物相容性和对电极表面的强附着力。因此，多巴胺是一个合适的功能单体，保证了蛋白质模板的构象稳定性和压印点的稳定性。它已被应用于牛血红蛋白和人类血红蛋白的PEC检测。

然而，PDA表面丰富的活性官能团会导致被分析物和干扰物在非压印位点的吸附，这将使MIP-PEC的检测能力恶化。如何克服这一问题是值得思考的。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。