CN107490576B - 一种快速检测农药、毒素和纳米粒子的光子晶体水凝胶微球及其制备方法和应用 - Google Patents
一种快速检测农药、毒素和纳米粒子的光子晶体水凝胶微球及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107490576B CN107490576B CN201710732815.2A CN201710732815A CN107490576B CN 107490576 B CN107490576 B CN 107490576B CN 201710732815 A CN201710732815 A CN 201710732815A CN 107490576 B CN107490576 B CN 107490576B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- photonic crystal
- hydrogel
- microspheres
- microsphere
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 title claims abstract description 112
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 105
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 239000003053 toxin Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 231100000765 toxin Toxicity 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 108700012359 toxins Proteins 0.000 title abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 21
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical group [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 19
- 239000011022 opal Substances 0.000 claims description 18
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 17
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 17
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 17
- YACKEPLHDIMKIO-UHFFFAOYSA-N methylphosphonic acid Chemical compound CP(O)(O)=O YACKEPLHDIMKIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229960005091 chloramphenicol Drugs 0.000 claims description 16
- WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N chloramphenicol Chemical compound ClC(Cl)C(=O)N[C@H](CO)[C@H](O)C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N 0.000 claims description 16
- KWGRBVOPPLSCSI-UHFFFAOYSA-N d-ephedrine Natural products CNC(C)C(O)C1=CC=CC=C1 KWGRBVOPPLSCSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 15
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims description 14
- KWGRBVOPPLSCSI-WCBMZHEXSA-N pseudoephedrine Chemical compound CN[C@@H](C)[C@@H](O)C1=CC=CC=C1 KWGRBVOPPLSCSI-WCBMZHEXSA-N 0.000 claims description 14
- 229960003908 pseudoephedrine Drugs 0.000 claims description 14
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 13
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 13
- WTDRDQBEARUVNC-UHFFFAOYSA-N L-Dopa Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=C(O)C(O)=C1 WTDRDQBEARUVNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol dimethacrylate Substances CC(=C)C(=O)OCCOC(=O)C(C)=C STVZJERGLQHEKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- DBCAQXHNJOFNGC-UHFFFAOYSA-N 4-bromo-1,1,1-trifluorobutane Chemical group FC(F)(F)CCCBr DBCAQXHNJOFNGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 9
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical group F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229960004502 levodopa Drugs 0.000 claims description 8
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 7
- 239000010415 colloidal nanoparticle Substances 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 claims description 7
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical group NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 6
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 6
- QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N n-propan-2-ylprop-2-enamide Chemical compound CC(C)NC(=O)C=C QNILTEGFHQSKFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 5
- -1 imprint molecule Substances 0.000 claims description 5
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims description 5
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 claims description 4
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 3
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920005553 polystyrene-acrylate Polymers 0.000 claims description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 6
- 239000011806 microball Substances 0.000 claims 4
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims 1
- MHUWZNTUIIFHAS-CLFAGFIQSA-N dioleoyl phosphatidic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OCC(COP(O)(O)=O)OC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC MHUWZNTUIIFHAS-CLFAGFIQSA-N 0.000 claims 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims 1
- 239000012093 phosphatic buffer solution Substances 0.000 claims 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000499 gel Substances 0.000 abstract description 5
- 229940079593 drug Drugs 0.000 abstract description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- WTDRDQBEARUVNC-LURJTMIESA-N L-DOPA Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=C(O)C(O)=C1 WTDRDQBEARUVNC-LURJTMIESA-N 0.000 description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 7
- VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N dopamine Chemical compound NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 6
- KWGRBVOPPLSCSI-WPRPVWTQSA-N (-)-ephedrine Chemical compound CN[C@@H](C)[C@H](O)C1=CC=CC=C1 KWGRBVOPPLSCSI-WPRPVWTQSA-N 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 4
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 4
- RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N caffeine Chemical compound CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N=CN2C RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000004386 diacrylate group Chemical group 0.000 description 4
- HXITXNWTGFUOAU-UHFFFAOYSA-N phenylboronic acid Chemical compound OB(O)C1=CC=CC=C1 HXITXNWTGFUOAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 4
- PIZHFBODNLEQBL-UHFFFAOYSA-N 2,2-diethoxy-1-phenylethanone Chemical compound CCOC(OCC)C(=O)C1=CC=CC=C1 PIZHFBODNLEQBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000252506 Characiformes Species 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 229960003638 dopamine Drugs 0.000 description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- MGRVRXRGTBOSHW-UHFFFAOYSA-N (aminomethyl)phosphonic acid Chemical compound NCP(O)(O)=O MGRVRXRGTBOSHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GJKGAPPUXSSCFI-UHFFFAOYSA-N 2-Hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone Chemical compound CC(C)(O)C(=O)C1=CC=C(OCCO)C=C1 GJKGAPPUXSSCFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHQZDNQHLGFBRN-UHFFFAOYSA-N 5-ethenyl-1h-imidazole Chemical compound C=CC1=CNC=N1 MHQZDNQHLGFBRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2h-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 2
- WTDRDQBEARUVNC-ZCFIWIBFSA-N D-DOPA Chemical compound OC(=O)[C@H](N)CC1=CC=C(O)C(O)=C1 WTDRDQBEARUVNC-ZCFIWIBFSA-N 0.000 description 2
- LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N Isocaffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N(C)C=N2 LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011837 N,N-methylenebisacrylamide Substances 0.000 description 2
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002845 Poly(methacrylic acid) Polymers 0.000 description 2
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 2
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MXWJVTOOROXGIU-UHFFFAOYSA-N atrazine Chemical compound CCNC1=NC(Cl)=NC(NC(C)C)=N1 MXWJVTOOROXGIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960001948 caffeine Drugs 0.000 description 2
- VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N caffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1C=CN2C VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 229960002179 ephedrine Drugs 0.000 description 2
- GATNOFPXSDHULC-UHFFFAOYSA-N ethylphosphonic acid Chemical compound CCP(O)(O)=O GATNOFPXSDHULC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000011898 label-free detection Methods 0.000 description 2
- ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N n,n'-methylenebisacrylamide Chemical compound C=CC(=O)NCNC(=O)C=C ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 239000008055 phosphate buffer solution Substances 0.000 description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 2
- 238000011895 specific detection Methods 0.000 description 2
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 description 2
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 description 2
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 2
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 2
- ZFXYFBGIUFBOJW-UHFFFAOYSA-N theophylline Chemical compound O=C1N(C)C(=O)N(C)C2=C1NC=N2 ZFXYFBGIUFBOJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 229920002818 (Hydroxyethyl)methacrylate Polymers 0.000 description 1
- LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4-difluorophenoxy)pyridin-3-amine Chemical compound NC1=CC=CN=C1OC1=CC=C(F)C=C1F LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000003886 Glycoproteins Human genes 0.000 description 1
- 108090000288 Glycoproteins Proteins 0.000 description 1
- WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N Hydroxyethyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCCO WOBHKFSMXKNTIM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000007964 Organophosphate Poisoning Diseases 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DYAHQFWOVKZOOW-UHFFFAOYSA-N Sarin Chemical compound CC(C)OP(C)(F)=O DYAHQFWOVKZOOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- GRXKLBBBQUKJJZ-UHFFFAOYSA-N Soman Chemical compound CC(C)(C)C(C)OP(C)(F)=O GRXKLBBBQUKJJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001441724 Tetraodontidae Species 0.000 description 1
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 description 1
- MNLAVFKVRUQAKW-UHFFFAOYSA-N VR nerve agent Chemical compound CCN(CC)CCSP(C)(=O)OCC(C)C MNLAVFKVRUQAKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L sodium persulfate Substances [Na+].[Na+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 229950010357 tetrodotoxin Drugs 0.000 description 1
- CFMYXEVWODSLAX-QOZOJKKESA-N tetrodotoxin Chemical compound O([C@@]([C@H]1O)(O)O[C@H]2[C@@]3(O)CO)[C@H]3[C@@H](O)[C@]11[C@H]2[C@@H](O)N=C(N)N1 CFMYXEVWODSLAX-QOZOJKKESA-N 0.000 description 1
- CFMYXEVWODSLAX-UHFFFAOYSA-N tetrodotoxin Natural products C12C(O)NC(=N)NC2(C2O)C(O)C3C(CO)(O)C1OC2(O)O3 CFMYXEVWODSLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960000278 theophylline Drugs 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
- C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
- C08F220/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
Abstract
本发明属于药物检测技术领域，基于综合应用分子印迹、光子晶体、溶胶‑凝胶等纳米制备技术，构建了一种分子、纳米和微米层次上具有自表达特性的分子印迹水凝胶分散体系，在常温下将光子晶体水凝胶墨水涂覆在待检测区域，随着印记分子溶于溶剂，光子晶体水凝胶微球的光子带隙发生红移，颜色发生改变，即可证明待检测区域具有该水凝胶微球可检测的物质，该种微球可以应用于违禁农药、毒素和重金属量子点纳米粒子的检测。
Description
技术领域：
本发明属于药物检测技术领域，基于综合应用分子印迹、光子晶体、溶胶-凝胶、微流控等制备技术，构建了一种在纳米和微米层次上具有自表达特性的分子印迹水凝胶分散体系，该体系可以通过观察颜色变化快速定性以及半定量检测生物分子和纳米粒子，可应用于农药、毒素和纳米粒子的检测。
背景技术：
光子晶体是由介电常数不同的材料在空间上周期有序排列而成，使得光子晶体在纤维、反射镜、光开关、传感器、太阳能电池等领域得到了快速发展。光子晶体纳米粒子是一种具有优良性能的非线性光学材料，具有单分散性、粒径可控等特点，可以组成面心立方体的三维光子晶体，其特点是具有光子带隙和结构色。利用微流控技术制备出光子晶体微球作为载体在生物检测以及溶剂、湿度、pH的检测中得到了越来越多的运用。相对于其他形式的载体，光子晶体微球具有角度依赖性小、比表面积大以及物质交换迅速等优点。将带有印记分子空穴的水凝胶和光子晶体结合作为检测的载体，可以实现对目标分子的快速实时、专一、无标检测。
分子印迹技术是将印记分子与水凝胶前驱液混合均匀聚合后，洗脱印记分子，利用剩余水凝胶对印记分子进行检测。印记分子聚合物具有很高的特异性、灵敏度和可重复性以及高环境适应性等优点，近些年来，分子印迹相关的研究逐渐成为了研究的热点。如专利CN 101220167 A，所述方法为：将水凝胶MAA前驱体中加入茶碱和咖啡因，灌入蛋白石结构的 SiO2光子晶体中，去除SiO2模板和印记分子后，得到了对茶碱和咖啡因具有特异性检测的分子印迹水凝胶光子晶体薄膜，加入后颜色的变化可以肉眼识别。CN 101793996 B公开了一种水凝胶反蛋白石结构光子晶体薄膜，通过苯硼酸和葡萄糖分子间形成酯键使得薄膜颜色发生红移，实现了对葡萄糖的识别，但薄膜的制备不易携带且不易检测固体印记分子，这在一定程度上限制了其应用。
专利CN 102675531 A公开了一种可检测有机磷毒的分子印迹光子晶体，通过制备反蛋白石光子晶体水凝胶膜，可实现对有机磷毒剂沙林，梭曼，VX和R-VX的检测，但是通过反射峰强度的变化来判断，没有反射峰的位移不易观测。
专利CN 101279232 B公开了一种基于微流控技术的光子晶体微球制备方法，通过水相和油相的剪切作用得到大小均一的液滴，通过恒温挥发溶剂，得到微米级大小的蛋白石结构的光子晶体微球，适合作为药物载体或模板；专利CN106124493 A公开了一种将苯硼酸和水凝胶光子晶体微球结合起来检测葡萄糖、糖蛋白等，但是其布拉格反射的反射波小于20nm，颜色变化不大，不足以实现裸眼识别，仍需要仪器检测才能确定印记分子是否存在。
发明内容：
本发明的目的是提供一种可用于检测毒素、违禁农药和重金属量子点纳米粒子等物质的光子晶体水凝胶墨水的方法，其制备方法简单，易于携带，颜色变化明显可用于裸眼识别，识别速度快，重复性好。
本发明首先提供一种分子印记光子晶体水凝胶微球的制备方法，包括如下步骤：
A.光子晶体微球模板制备
将单分散的胶体纳米粒子粉末稀释于去离子水中进行超声震荡得到胶体纳米粒子溶胶，利用微流控技术或者注射器剪切将纳米粒子溶液在硅油中剪切成单分散液滴，将液滴置于烘箱中，使得胶体纳米粒子慢慢组装成蛋白石光子晶体结构，清洗，煅烧得到光子晶体微球模板；
B.光子晶体水凝胶微球制备
(1)水凝胶前驱液的配置
将单体、交联剂、印记分子、引发剂、溶剂1和去离子水混合，搅拌8-15h，其中需先将印记分子、单体、溶剂1和去离子水混合搅拌2-4h以充分形成氢键，然后再加入交联剂和引发剂进一步混合；
所述单体选自下列单体中的一种或它们的混合物：甲基丙烯酸、丙烯酸、丙烯酰胺、N- 异丙基丙烯酰胺、4-乙烯基咪唑、乙烯吡咯烷酮；
所述交联剂选自下列单体中的一种或它们的混合物：聚乙二醇二丙烯酸酯200～聚乙二醇二丙烯酸酯600、二甲基丙烯酸乙二醇酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺；
所述印记分子选自下列试剂中的一种或它们的混合物：L-Dopa、D-Dopa、四环素、氯霉素、麻黄碱、伪麻黄碱、阿特拉津、河鲀毒素、甲基膦酸、乙基膦酸、氨甲基膦酸，所述量子点为硒化镉CdSe、硫化镉CdS、碲化镉CdTe；
所述引发剂选自以下试剂的一种：过硫酸盐(如过硫酸铵、过硫酸钠或过硫酸钾)或偶氮二异丁腈、2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮；
所述溶剂1选自以下试剂的一种或两种：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺；
优选，单体、交联剂、印记分子、引发剂、溶剂1和去离子按照30～50：5～15：0.1～0.5： 0.4～1.6：30～50：5～15的质量比进行混合。
(2)光子晶体水凝胶微球的制备
将步骤A制得的光子晶体微球模板浸泡于浓硫酸和过氧化氢组成的溶液中进行亲水处理后，将其浸泡在步骤(1)制备得到的含有印记分子的水凝胶前驱液中，当水凝胶前驱液充分进入微球模板的空隙后，颜色从白色不透明到彩色半透明，进行紫外光照聚合，聚合后放入腐蚀液中刻蚀胶体粒子，放入分子印迹清洗液中洗去印记分子，得到所述光子晶体水凝胶微球；所述方法中缓冲溶液为磷酸盐的缓冲溶液或者Tris-HCl缓冲溶液。
优选，紫外光的强度为10mW/cm2-100mW/cm2，照射时间为10-30min。
优选，印记分子清洗液选自以下一种或两种以上的试剂：乙酸、二甲基亚砜、盐酸、氨水。
本发明另外提供一种含有前述方法制备得到的光子晶体微球的缓冲溶液，所述缓冲溶液为磷酸盐的缓冲溶液或者Tris-HCl缓冲溶液。
本发明另外提供一种检测毒素、违禁农药和重金属量子点纳米粒子的方法，其中，在常温下将前述的缓冲溶液涂覆在待检测区域，随着印记分子溶于溶剂，与水凝胶微球内部发生溶质交换，光子晶体水凝胶微球的光子带隙发生红移，颜色随印记分子浓度发生不同的改变，即可证明待检测区域具有该水凝胶微球可检测的物质以及半定量检测物质的量。
此外，本申请的申请人预料不到地发现了光子晶体微球特定制备原料与特定印迹分子分子之间的优选组配关系，具体例如：单体选自甲基丙烯酸、丙烯酸、4-乙烯基咪唑，交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯200～聚乙二醇二丙烯酸酯600，对应的检测对象为L-Dopa、D-Dopa、氯霉素、阿特拉津、甲基膦酸、乙基膦酸、氨甲基膦酸，硒化镉 CdSe、硫化镉CdS、碲化镉CdTe量子点；或者单体选自丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、乙烯吡咯烷酮，交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯、N,N-亚甲基双丙烯酰胺，对应的检测对象为四环素、麻黄碱、伪麻黄碱、河鲀毒素。优选，单体选自甲基丙烯酸，交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯，对应的检测对象为左旋多巴、甲基膦酸，最优选，制备步骤中的模板为SiO2光子晶体微球模板；单体选自丙烯酰胺和N-异丙基丙烯酰胺的混合物，交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯，检测对象为氯霉素或伪麻黄碱，最优选，制备步骤中的模板为聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸酯光子晶体微球模板；单体选自甲基丙烯酸，交联剂选自乙二醇二甲基丙烯酸酯，检测对象为硒化镉。
此外，本发明也提供一种前述方法制备得到的分子印迹光子晶体水凝胶微球的应用，其特征在于用于多巴胺类、含磷农药、抗生素、河豚毒素和量子点纳米粒子的检测。
本发明提供的一种用于可以检测毒素、农药以及重金属量子点纳米粒子等物质的光子晶体水凝胶墨水的方法，在常温下将光子晶体水凝胶墨水涂覆在待检测区域，随着印记分子溶于溶剂，光子晶体水凝胶微球的光子带隙发生红移，颜色发生改变，即可证明待检测区域具有该水凝胶微球可检测的物质。
本发明的方法可实现快速无标检测印记分子，并且颜色变化范围大，与浓度呈正相关，肉眼识别，方法简单，成本低廉，可重复性好。
附图说明：
图1为甲基膦酸分子印迹水凝胶光子晶体微球检测过程的示意图。
图2为实施例1光子晶体水凝胶微球检测L-Dopa前后光纤光谱反射峰变化。
具体实施方式：
实施例1：
(一)以SiO2光子晶体为模板的左旋多巴分子印迹水凝胶微球制备
A：将单分散280nm的SiO2纳米粒子和水配成15％质量分数的水溶胶；。利用微流道装置或者注射器在硅油中剪切形成大小均一的液滴，将液滴置于60℃的烘箱中12h，SiO2慢慢排列成密排六方蛋白石光子晶体结构，用石油醚多次清洗得到纯净的SiO2光子晶体微球，置于马弗炉中升温至800℃持续煅烧3h，得到所述光子晶体微球模板。
B：配置含多巴胺水凝胶前驱液：称取0.01g左旋多巴印迹分子，4ml甲基丙烯酸、3ml 无水甲醇和1ml去离子水混合3h，加入2ml二甲基丙烯酸乙二醇酯和0.04g2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮，用氮气除氧10min。将步骤A得到的所述光子晶体微球模板浸入食人鱼溶液6h，去离子水清洗3次进行亲水处理，用氮气吹干后放入多巴胺水凝胶前驱液中，当水凝胶前驱液充分进入微球模板空隙中，颜色从白色变成彩色半透明，置于紫外灯下曝光 20min，得到聚甲基丙烯酸水凝胶微球。
将含有左旋多巴水凝胶的SiO2微球浸泡在1％氢氟酸中12h，最终形成含左旋多巴的反蛋白石光子晶体水凝胶，通过10％质量分数的乙酸溶液洗涤3次，置于0.1M pH＝7.0的PBS 缓冲溶液中得到左旋多巴分子印迹反蛋白石水凝胶光子晶体微球。
(二)印迹分子的检测
将B中得到的水凝胶光子晶体微球置于不同浓度的左旋多巴溶液中，发现在不同浓度的左旋多巴溶液中，微球颜色发生不同程度的红移，浓度越大，红移越多，反射峰最大红移为 102nm，最低检测限为10nM/ml，整个过程在3min之内完成；
在黑纸上涂上左旋多巴粉末，将水凝胶微球分散液均匀涂覆在待检测物质周围，随着印迹分子溶于溶剂，与水凝胶微球内部发生溶质交换光子晶体水凝胶微球的光子带隙发生红移，颜色随印记分子浓度发生不同的改变，即可证明待检测区域具有该水凝胶微球可检测的物质以及半定量检测物质的量。
实施例2：
(一)以SiO2光子晶体为模板的甲基膦酸分子印迹水凝胶微球制备
A：将单分散312nm的SiO2纳米粒子和水配成17％质量分数的水溶胶；。利用微流道装置或者注射器在硅油中剪切形成大小均一的液滴，将液滴置于65℃的烘箱中11h，SiO2慢慢排列成密排六方蛋白石光子晶体结构，用石油醚多次清洗得到纯净的SiO2微球，置于马弗炉中升温至700℃持续4h，得到所述光子晶体微球模板。
B：配置含甲基膦酸水凝胶前驱液：称取0.02g甲基膦酸，4ml丙烯酸、2ml无水乙醇和 1ml去离子水混合3h，加入2ml PEGDA 400和0.04g 2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮，用氮气除氧10min。将步骤A得到的所述光子晶体微球模板浸入食人鱼溶液10h，去离子水清洗3次进行亲水处理，用氮气吹干后放入甲基膦酸水凝胶前驱液中，当水凝胶前驱液充分进入微球模板空隙中，颜色从白色变成彩色半透明，置于紫外灯下曝光20min，得到聚丙烯酸水凝胶微球。
将含有甲基膦酸水凝胶的SiO2微球浸泡在1％氢氟酸中12h，最终形成含甲基膦酸的反蛋白石光子晶体水凝胶，通过10％质量分数的二甲基亚砜/乙酸溶液洗涤3次，置于0.1M pH＝ 6.4的PBS缓冲溶液中得到甲基膦酸分子印迹反蛋白石水凝胶光子晶体微球。
(二)印迹分子的检测
将B中得到的水凝胶光子晶体微球置于不同浓度的甲基膦酸溶液中，发现在不同浓度的甲基膦酸溶液中，微球颜色发生不同程度的红移，浓度越大，红移越多，反射峰最大红移为 131nm，最低检测限为100nM/ml，整个过程在5min之内完成；
在黑纸上涂上甲基膦酸粉末，将水凝胶微球分散液均匀涂覆在待检测物质周围，随着印迹分子溶于溶剂，与水凝胶微球内部发生溶质交换光子晶体水凝胶微球的光子带隙发生红移，颜色随印记分子浓度发生不同的改变，即可证明待检测区域具有该水凝胶微球可检测的物质以及半定量检测物质的量。
实施例3：
(一)以PS/PMMA光子晶体微球为模板的氯霉素分子印迹水凝胶微球制备
A：将单分散258nm的PS/PMMA纳米粒子和水配成15％质量分数的水溶胶；。利用微流道装置或者注射器在硅油中剪切形成大小均一的液滴，将液滴置于60℃的烘箱中24h，PS/PMMA慢慢排列成密排六方蛋白石光子晶体结构，用正己烷多次清洗得到纯净的 PS/PMMA微球。将洗涤后的PS/PMMA光子晶体微球用去离子水清洗3次，得到所述光子晶体微球模板。
B：配置含氯霉素水凝胶前驱液：称取0.02g氯霉素，3g丙烯酰胺、1g N-异丙基丙烯酰胺、3ml无水乙醇和1ml去离子水混合3h，加入2ml PEGDA400和0.06g 2,2-二乙氧基苯乙酮，用氮气除氧10min。将步骤A得到的所述光子晶体微球模板放入氯霉素水凝胶前驱液中，当水凝胶前驱液充分进入微球模板空隙中，颜色从白色变成彩色半透明，置于紫外灯下曝光 20min，得到聚丙烯酰胺水凝胶微球。将含有氯霉素水凝胶的PS/PMMA微球浸泡在丙酮溶液中震荡12h，最终形成含氯霉素的反蛋白石光子晶体水凝胶，通过10％质量分数的乙酸溶液洗涤3次，置于0.1M pH＝7.4的PBS缓冲溶液中得到氯霉素分子印迹反蛋白石水凝胶光子晶体微球。
(二)印迹分子的检测
将B中得到的水凝胶光子晶体微球置于不同浓度的氯霉素溶液中，发现在不同浓度的氯霉素溶液中，微球颜色发生不同程度的红移，浓度越大，红移越多，反射峰最大红移为73nm，最低检测限为0.1μM/ml，整个过程在2min之内完成；
在黑纸上涂上氯霉素粉末，将水凝胶微球分散液均匀涂覆在待检测物质周围，随着印迹分子溶于溶剂，与水凝胶微球内部发生溶质交换光子晶体水凝胶微球的光子带隙发生红移，颜色随印记分子浓度发生不同的改变，即可证明待检测区域具有该水凝胶微球可检测的物质以及半定量检测物质的量。
实施例4：
(一)以PS/PMMA光子晶体为模板的伪麻黄碱分子印迹水凝胶微球制备
A：将单分散258nm的PS/PMMA纳米粒子和水配成15％质量分数的水溶胶；。利用微流道装置或者注射器在硅油中剪切形成大小均一的液滴，将液滴置于60℃的烘箱中24h，PS/PMMA慢慢排列成密排六方蛋白石光子晶体结构，用正己烷多次清洗得到纯净的 PS/PMMA微球。将洗涤后的PS/PMMA光子晶体微球用去离子水清洗3次，得到所述光子晶体微球模板。
B：配置含伪麻黄碱水凝胶前驱液：称取0.02g伪麻黄碱，3g丙烯酰胺、1g N-异丙基丙烯酰胺、3ml无水乙醇和1ml去离子水混合3h，加入2ml PEGDA 600和0.06g 2,2-二乙氧基苯乙酮，用氮气除氧10min,将步骤A得到的所述光子晶体微球模板放入伪麻黄碱水凝胶前驱液中，当水凝胶前驱液充分进入微球模板空隙中，颜色从白色变成彩色半透明，置于紫外灯下曝光20min，得到聚丙烯酰胺水凝胶微球。将含有伪麻黄碱水凝胶的PS/PMMA微球浸泡在丙酮溶液中震荡12h，最终形成含伪麻黄碱的反蛋白石光子晶体水凝胶，通过10％质量分数的乙酸溶液洗涤3次，置于0.1M pH＝7.4的PBS缓冲溶液中得到伪麻黄碱分子印迹反蛋白石水凝胶光子晶体微球。
(二)印迹分子的检测
将B中得到的水凝胶微球置于不同浓度的伪麻黄碱溶液中，发现在不同浓度的伪麻黄碱溶液中，微球颜色发生不同程度的红移，浓度越大，红移越多，反射峰最大红移为61nm，最低检测限为10nM/ml整个过程在7min之内完成；
在黑纸上涂上伪麻黄碱粉末，将水凝胶微球分散液均匀涂覆在待检测物质周围，随着印迹分子溶于溶剂，与水凝胶微球内部发生溶质交换光子晶体水凝胶微球的光子带隙发生红移，颜色随印记分子浓度发生不同的改变，即可证明待检测区域具有该水凝胶微球可检测的物质以及半定量检测物质的量。
实施例5：
(一)以SiO2光子晶体为模板的硒化镉CdSe量子点纳米粒子印迹水凝胶微球制备
A：将单分散280nm的SiO2纳米粒子和水配成15％质量分数的水溶胶；。利用微流道装置或者注射器在硅油中剪切形成大小均一的液滴，将液滴置于60℃的烘箱中12h，SiO2慢慢排列成密排六方蛋白石光子晶体结构，用石油醚多次清洗得到纯净的SiO2微球，置于马弗炉中升温至800℃持续3h，得到所述光子晶体微球模板。
B：配置含硒化镉CdSe量子点水凝胶前驱液：称取0.01g羧基化的硒化镉CdSe量子点， 4ml甲基丙烯酸、3ml无水甲醇和1ml去离子水混合6h，加入2ml EGDMA和0.04g 2-羟基-4-(2- 羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮，用氮气除氧10min。将煅烧后的SiO2光子晶体微球浸入食人鱼溶液6h，去离子水清洗3次进行亲水处理，用氮气吹干后放入硒化镉水凝胶前驱液中，当水凝胶前驱液充分进入微球模板空隙中，颜色从白色变成彩色半透明。置于紫外灯下曝光15min，得到聚甲基丙烯酸水凝胶微球。
将含有硒化镉CdSe量子点水凝胶的SiO2微球浸泡在1％氢氟酸中12h，最终形成含硒化镉纳米粒子的反蛋白石光子晶体水凝胶，通过10％质量分数的乙酸溶液洗涤3次，置于0.1 M pH＝7.0的PBS缓冲溶液中得到硒化镉纳米粒子印迹反蛋白石水凝胶光子晶体微球。
(二)印迹分子的检测
将B中得到的水凝胶微球置于不同浓度的羧基化的硒化镉CdSe量子点溶液中，发现在不同浓度羧基化的硒化镉CdSe量子点溶液中，微球颜色发生不同程度的红移，浓度越大，红移越多，反射峰最大红移为75nm，最低检测限为10-3nM/ml，整个过程在10min之内完成；
在黑纸上涂上硒化镉CdSe量子点粉末，将水凝胶微球分散液均匀涂覆在待检测物质周围，随着印迹纳米粒子分散于溶剂，与水凝胶微球内部发生溶质交换光子晶体水凝胶微球的光子带隙发生红移，颜色纳米粒子浓度发生不同的改变，即可证明待检测区域具有该水凝胶微球可检测的物质以及半定量检测物质的量。
实施例6：
除了将水凝胶单体换为甲基丙烯酸羟乙酯，其余步骤和方法与实施例2相同，最后所得甲基膦酸分子印迹水凝胶在不同浓度的甲基膦酸溶液中，微球颜色发生不同程度的红移，浓度越大，红移越多，但是反射峰最大红移仅为20nm，证明单体的选择是实验的关键因素之一。
实施例7：
除了将水凝胶交联剂PEGDA400换成PEGDA600，其余步骤和方法与实施例3相同，最后所得氯霉素分子印迹水凝胶在不同浓度的氯霉素溶液中，微球颜色发生不同程度的红移，浓度越大，红移越多，但是反射峰最大红移仅为30nm，证明交联剂的选择是实验的关键因素之一。
Claims (4)
1.一种检测印迹分子的方法，其中，在常温下将光子晶体水凝胶微球的缓冲溶液涂覆在待检测区域，随着印记分子溶于溶剂，与水凝胶微球内部发生溶质交换，光子晶体水凝胶微球的光子带隙发生红移，颜色随印记分子浓度发生不同的改变，即可证明待检测区域具有该水凝胶微球可检测的物质以及半定量检测物质的量，所述印迹分子为毒素、违禁农药或重金属量子点纳米粒子；
所述光子晶体水凝胶微球的制备方法包括如下步骤：
A.光子晶体微球模板制备
将单分散的胶体纳米粒子粉末稀释于去离子水中进行超声震荡得到胶体纳米粒子溶胶，利用微流控技术或者注射器剪切将纳米粒子溶液在硅油中剪切成单分散液滴，将液滴置于烘箱中，使得胶体纳米粒子慢慢组装成蛋白石光子晶体结构，清洗，煅烧得到光子晶体微球模板；其中步骤A中使用的胶体溶液选用二氧化硅胶体粒子溶液、二氧化钛胶体粒子溶液和聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯微球中的一种或两种以上的任意混合，胶体粒子粒径控制在170nm-500nm之间，组装胶体纳米粒子微球的温度为50-80℃，SiO2胶体粒子微球煅烧温度为500-1000℃，时间为3-5h；
B.光子晶体水凝胶微球制备
(1)水凝胶前驱液的配置
将单体、交联剂、印记分子、引发剂、溶剂1和去离子水混合，搅拌8-15h，其中需先将印记分子、单体、溶剂1和去离子水混合搅拌2-4h以充分形成氢键，然后再加入交联剂和引发剂进一步混合；
所述溶剂1选自以下试剂的一种或两种：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺；
单体、交联剂、印记分子、引发剂、溶剂1和去离子水按照30～50：5～15：0.1～0.5：0.4～1.6：30～50：5～15的质量比进行混合；
(2)光子晶体水凝胶微球的制备
将步骤A制得的光子晶体微球模板浸泡于浓硫酸和过氧化氢组成的溶液中进行亲水处理后，将其浸泡在步骤(1)制备得到的含有印记分子的水凝胶前驱液中，当水凝胶前驱液充分进入微球模板的空隙后，颜色从白色不透明到彩色半透明，进行紫外光照聚合，聚合后放入腐蚀液中刻蚀胶体粒子，放入分子印迹清洗液中洗去印记分子，得到所述光子晶体水凝胶微球；所述方法中缓冲溶液为磷酸盐的缓冲溶液或者Tris-HCl缓冲溶液；
其中，单体选自甲基丙烯酸，交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯，对应的检测对象为左旋多巴、甲基膦酸，制备步骤中的模板为SiO2光子晶体微球模板；或者，单体选自丙烯酰胺和N-异丙基丙烯酰胺的混合物，交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯，检测对象为氯霉素或伪麻黄碱，制备步骤中的模板为聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸酯光子晶体微球模板；或者，单体选自甲基丙烯酸，交联剂选自乙二醇二甲基丙烯酸酯，检测对象为硒化镉。
2.权利要求1所述的方法，其中去除步骤B中胶体粒子的腐蚀液选自氢氟酸、甲苯、四氢呋喃溶液的一种。
3.权利要求1所述的方法，其中紫外光的强度为10mW/cm2-100mW/cm2，照射时间为10-30min。
4.权利要求1所述的方法，其中印记分子清洗液选自以下一种或两种以上的试剂：乙酸、二甲基亚砜、盐酸、氨水。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710732815.2A CN107490576B (zh) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | 一种快速检测农药、毒素和纳米粒子的光子晶体水凝胶微球及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710732815.2A CN107490576B (zh) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | 一种快速检测农药、毒素和纳米粒子的光子晶体水凝胶微球及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107490576A CN107490576A (zh) | 2017-12-19 |
| CN107490576B true CN107490576B (zh) | 2019-07-05 |
Family
ID=60646619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710732815.2A Active CN107490576B (zh) | 2017-08-24 | 2017-08-24 | 一种快速检测农药、毒素和纳米粒子的光子晶体水凝胶微球及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107490576B (zh) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111289500A (zh) * | 2018-12-06 | 2020-06-16 | 中国科学院沈阳应用生态研究所 | 一种光子晶体传感器及其利用传感器快速检测果蔬中农药残留的方法 |
| CN109400920A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-01 | 浙江海洋大学 | 一种快速检测二氧化硫的蛋白石光子晶体水凝胶制备方法和应用 |
| CN109776724A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-05-21 | 武汉轻工大学 | 一种复合分子印迹材料及其制备方法和碳糊电极 |
| CN110066403A (zh) * | 2019-03-10 | 2019-07-30 | 天津大学 | 食品真菌毒素检测用光子晶体水凝胶的制备方法 |
| CN110041543B (zh) * | 2019-04-28 | 2020-06-05 | 陕西科技大学 | 一种耐腐蚀的结构色水凝胶薄膜及其制备方法 |
| CN110862478A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-03-06 | 陕西科技大学 | 一种基于酶促反应的可视化重金属传感器及其制备方法 |
| CN111157504B (zh) * | 2020-01-14 | 2022-06-14 | 东南大学 | 一种基于光子晶体的外泌体多元检测方法 |
| CN111982833B (zh) * | 2020-07-31 | 2023-09-08 | 大连大学 | 一种咖啡因分子的检测方法 |
| CN112225856B (zh) * | 2020-10-26 | 2023-06-23 | 南京鼓楼医院 | 一种具有多重分子印迹的反蛋白石结构微球及其制备方法和应用 |
| CN113008835B (zh) * | 2021-02-25 | 2022-11-15 | 陕西科技大学 | 一种光子晶体传感器及其制备方法和应用 |
| CN115124888B (zh) * | 2021-03-24 | 2023-07-28 | 中国科学院化学研究所 | 一种喷墨打印光子晶体微阵列、生物检测芯片及其制备方法和应用 |
| CN113117140B (zh) * | 2021-04-07 | 2022-04-12 | 西安理工大学 | 双刺激协同响应多孔水凝胶改性丙烯酸骨水泥的制备方法 |
| CN113670700B (zh) * | 2021-08-10 | 2024-07-09 | 南京师范大学 | 一种富集分离黄曲霉毒素b1的磁性光子晶体微球及其制备方法和应用 |
| CN114573860B (zh) * | 2022-02-23 | 2023-04-28 | 无锡职业技术学院 | 一种高度有序无裂纹反蛋白石结构分子印迹膜、制备方法及应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101220167A (zh) * | 2008-01-23 | 2008-07-16 | 清华大学 | 一种制备纳米多孔智能光化学敏感功能材料的方法 |
| CN101880431A (zh) * | 2010-06-28 | 2010-11-10 | 东南大学 | 纳米分子印迹聚合物薄膜的原位制备方法和应用 |
| CN103499548A (zh) * | 2013-09-17 | 2014-01-08 | 南昌大学 | 基于光子晶体分子印迹水凝胶对香兰素的测定方法 |
| CN106124493A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-11-16 | 东南大学 | 分子印迹水凝胶光子晶体微球的制备方法及其应用 |
-
2017
- 2017-08-24 CN CN201710732815.2A patent/CN107490576B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101220167A (zh) * | 2008-01-23 | 2008-07-16 | 清华大学 | 一种制备纳米多孔智能光化学敏感功能材料的方法 |
| CN101880431A (zh) * | 2010-06-28 | 2010-11-10 | 东南大学 | 纳米分子印迹聚合物薄膜的原位制备方法和应用 |
| CN103499548A (zh) * | 2013-09-17 | 2014-01-08 | 南昌大学 | 基于光子晶体分子印迹水凝胶对香兰素的测定方法 |
| CN106124493A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-11-16 | 东南大学 | 分子印迹水凝胶光子晶体微球的制备方法及其应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107490576A (zh) | 2017-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107490576B (zh) | 一种快速检测农药、毒素和纳米粒子的光子晶体水凝胶微球及其制备方法和应用 | |
| Isapour et al. | Bioinspired stimuli‐responsive color‐changing systems | |
| Cheng et al. | Self-healing graphene oxide-based nanocomposite hydrogels serve as near-infrared light-driven valves | |
| Viel et al. | Reversible deformation of opal elastomers | |
| Ito et al. | Strain-responsive structural colored elastomers by fixing colloidal crystal assembly | |
| Akashi et al. | Polymer Gel Light‐Modulation Materials Imitating Pigment Cells | |
| Zhao et al. | Visual multi-triggered sensor based on inverse opal hydrogel | |
| CN107915856A (zh) | 温/湿度双重响应光子晶体纳米复合凝胶膜及其制备方法 | |
| Lee et al. | Elastic Photonic Microbeads as Building Blocks for Mechanochromic Materials | |
| CN101358242B (zh) | 基于光子晶体的复合式生物芯片 | |
| CN102304263B (zh) | 光子晶体纸及其制备方法 | |
| CN101177079B (zh) | 以水凝胶为模板胶体晶体为墨水进行微接触图案印刷的方法 | |
| CN102269693A (zh) | 光子晶体湿度传感器及其制备方法 | |
| He et al. | Scalable and sensitive humidity-responsive polymer photonic crystal films for anticounterfeiting application | |
| WO2021121102A1 (zh) | 一种磁性分子印迹光子晶体传感器及其制备方法与应用 | |
| Huang et al. | Controllable structural colored screen for real-time display via near-infrared light | |
| CN109021268A (zh) | 一种快速响应光致变色凝胶膜材料的制备方法 | |
| Liu et al. | Functional Micro–Nano Structure with Variable Colour: Applications for Anti‐Counterfeiting | |
| CN112778465A (zh) | 一种可逆变色的光子晶体水凝胶膜的制备方法 | |
| JP2018203843A (ja) | 粒子集合体 | |
| CN110041464A (zh) | 一种高强度光子晶体水凝胶及其制备方法和应用 | |
| Yin et al. | Robust self-healing magnetically induced colloidal photonic crystal hydrogels | |
| CN110183703A (zh) | 一种光子晶体复合型压力传感器及其制备方法和光学检测方法 | |
| Pei et al. | Enzyme responsive inverse opal hydrogels | |
| JP2004027195A (ja) | 刺激応答性多孔質高分子ゲル |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wei Jie Inventor after: Huang Chao Inventor before: Wei Jie Inventor before: Huang Chao |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |