基于硅溶胶凝胶分子印迹的新型传感器研究

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分子印迹聚合物是一种对模板分子具有专一识别性能的材料。因其制备过程简单,性能稳定、成本低等优点,已被广泛应用于分子识别、药物传输、固相萃取等领域。表面分子印迹聚合法,是在传统的分子印迹聚合物制备方法的基础上发展起来的。该方法是以某种材料为基底,然后在其表面进行聚合反应,使得大部分的结合位点位于材料的表面,克服了传统制备方法中大部分结合位点位于聚合物内部的缺陷,大大提高了有效结合位点的数量,改善了模板分子的洗脱效率以及印迹聚合物的识别性能。金纳米粒子(AuNPs)具有良好的导电性和拉曼增强效应。但将AuNPs用于目标物检测时,并不对目标分子具备选择性。因此,本论文以AuNPs为基底,在其表面制备分子印迹聚合物,然后将所制备的材料用于传感器的构建,实现复杂体系中目标分子的高灵敏度和高选择性检测。主要研究内容如下:(1)以L-苯丙氨酸(L-Phe)为模板分子,在AuNPs表面包覆了一层分子印迹聚合物,得到材料MIP-AuNPs,并将其用于表面增强拉曼散射(SERS)传感器。为了获得较好的拉曼增强效应,对包覆在AuNPs表面分子印迹层的厚度进行优化。实验结果表明,我们制备的SERS传感器对目标分子L-Phe具有较高的灵敏度,较宽的线性范围。当L-Phe浓度在1.0×10-8-1.0×10-4 mol/L时,检测到的拉曼信号呈现良好的线性关系,线性相关系数(R2)为0.975。(2)以海洛因为模板分子,合成了分子印迹聚合物包覆的AuNPs(Au-MIPs)。将Au-MIPs修饰在玻碳电极表面,并利用差分脉冲伏安法,实现对目标分子海洛因的检测。实验结果表明,当海洛因溶液浓度在3.0×10–8-1.0×10-5 mol/L范围内时,检测到的电化学信号呈现良好的线性,线性相关系数(R)高达0.998,检测限(LOD)为1.0×10–8 mol/L。此外,我们还将其成功应用于牛血清样品中海洛因分子的测定,回收率在96.7-104.1%之间。(3)海洛因为脂肪族叔胺,可以作为发光材料Ru(bpy)32+的共反应物,在电化学的作用下产生光信号。而且,我们还发现:Au-MIPs具有使Ru(bpy)32+的ECL信号增强的作用。因此,基于Ru(bpy)32+的增强型ECL,我们开发了一种新型电化学发光传感器,用于海洛因分子的快速检测。在电极的修饰过程中,为了实现Ru(bpy)32+的固定化,采用电化学沉积法,使Ru(bpy)32+沉积在电极表面,然后将Au-MIPs继续修饰在Ru(bpy)32+表面。所制备的电化学发光传感器有着很好的灵敏度,LOD达到8.1×10-16 mol/L,当海洛因溶液浓度在1.0×10–15-3.0×10-12 mol/L范围内时,检测到的ECL信号强度呈现出良好的线性,线性相关系数(R2)为0.995。目前,该传感器已成功应用于唾液样品中海洛因的检测。
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