CN110283275A - 碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成及其应用 - Google Patents

碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110283275A
CN110283275A CN201910564621.5A CN201910564621A CN110283275A CN 110283275 A CN110283275 A CN 110283275A CN 201910564621 A CN201910564621 A CN 201910564621A CN 110283275 A CN110283275 A CN 110283275A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nanogel
molecular engram
quantum dot
carbon quantum
optical sensor
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.)
Granted
Application number
CN201910564621.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110283275B (zh
Inventor
李雅萍
武冰冰
提拉柯孜·吐尔逊
李中峰
王英锋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Capital Normal University
Original Assignee
Capital Normal University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Capital Normal University filed Critical Capital Normal University
Priority to CN201910564621.5A priority Critical patent/CN110283275B/zh
Publication of CN110283275A publication Critical patent/CN110283275A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110283275B publication Critical patent/CN110283275B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/0052Preparation of gels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/0052Preparation of gels
    • B01J13/0056Preparation of gels containing inorganic material and water
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
    • B01J13/0052Preparation of gels
    • B01J13/0065Preparation of gels containing an organic phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/44Polymerisation in the presence of compounding ingredients, e.g. plasticisers, dyestuffs, fillers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers 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
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52Amides or imides
    • C08F220/54Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/26Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a solid phase from a macromolecular composition or article, e.g. leaching out
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/33Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N21/643Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" non-biological material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/2206Combination of two or more measurements, at least one measurement being that of secondary emission, e.g. combination of secondary electron [SE] measurement and back-scattered electron [BSE] measurement

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

本发明公开碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成及其应用,包括(1)碳量子点的制备;(2)分子印迹纳米凝胶荧光传感器的制备。本发明以CQDs为荧光信号,LYZ为模板分子,NIPAAm为温敏单体,AAm、HEMA、MAA为辅助单体,MBA为交联剂,APS为引发剂,以及TEMED为催化剂,合成了对模板分子LYZ具有选择性识别作用的分子印迹纳米凝胶荧光传感器。

Description

碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成及其应用
技术领域
本发明涉及荧光传感器技术领域。具体地说是碳量子点分子印迹纳米凝 胶荧光传感器的合成及其应用。
背景技术
水凝胶是一种亲水性三维网络交联聚合物,可容纳本身重量的数十、数 百倍的水,具有高保湿、保水的特性。亲水性单体通过一定的交联可以制备 水凝胶,常用的交联方法分为化学交联和物理交联。化学交联是指在光、热、 超声波、高能辐射等媒介以及交联剂等的作用下,通过化学键结合起来,从 而形成三维网状聚合物的过程,现有的化学交联合成水凝胶的方法有单体交 联聚合、聚合物聚合、载体接枝共聚;物理交联是通过静电作用、氢键作用、 离子相互作用等物理作用力交联,这种交联是可逆的、非永久性的,因此制 备的水凝胶称为可逆水凝胶。相比于物理交联,化学交联水凝胶是稳定、永 久性的水凝胶,只会溶胀不会溶解,只有在共价交联点断裂的时候才会被破 坏。根据对外界环境刺激的响应情况不同,可将水凝胶分为传统型的水凝胶 和环境敏感型水凝胶,环境敏感型水凝胶其容纳水的量随环境因素的改变而 变化,可分为(a)温敏水凝胶:容纳水的量随环境温度的改变而变化;(b) 盐敏水凝胶:容纳水的量随溶液盐浓度的改变而变化;(c)光敏水凝胶:容纳水的量随光强度的改变而变化;(d)pH敏水凝胶:容纳水的量随溶液酸 碱度的改变而变化,除此之外还有红外激光、电场响应、形状记忆水凝胶等。 目前最为常用的环境响应型水凝胶有温敏水凝胶和pH敏水凝胶,用于药物 控释、生物大分子的分离以及酶的包埋,是极具潜力的智能响应材料。
纳米凝胶是具有三维网络结构的亚微米尺度粒子,与传统的块状水凝胶 相比,纳米水凝胶具有尺寸小、比表面积大、易于穿透人体各种保护膜等优 点,由于纳米凝胶独特的优点因而被越来越多的学者研究:Zhou等人将纳 米凝胶应用于近红外成像协同定向光热化学治疗;Saunders等人采用甲基 丙烯酸为单体合成了pH刺激响应型纳米水凝胶作为人体软组织修复的生物 材料;Kikuchi等人将温敏型聚N-异丙基丙烯酰胺及其衍生物作为固定相用 于分离生物活性物质,分离过程中只采用水作为流动相,没有任何引入其他 有机溶剂。此外,有报道将纳米水凝胶与分子印迹技术相结合,Li和Song先 后做了分子印迹纳米凝胶对蛋白质和玉米烯酮进行特异性识别,取得了很好 的效果,可见基于分子印迹技术的纳米凝胶在目标分析物特异性检测方面有 良好的应用前景。
碳量子点(carbon quantum dots,CQDs)是碳纳米材料中继二维的石 墨烯,一维的碳纳米管之后出现的一种准零维的新型纳米荧光材料。Xu等 在分离提纯一维纳米材料—碳纳米管时首次发现CQDs,自发现以来,由于 其良好的性能(可控的发射波谱、良好的光稳定性、较大的斯托克斯位移、 良好的生物相容性、较长的荧光寿命,良好的水溶性、易于表面修饰、抗光 漂白)受到学者们的广泛关注和研究,近些年来CQDs在生物成像、传感、载药等领域的应用都取得了重大突破,具有无可比拟的优势。
发明内容
为此,本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于分子印迹技术的纳 米凝胶,以CQDs作为荧光探针,检测生物大分子溶酶菌的传感器。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,包括如下步骤:
(1)碳量子点的制备;
(2)以碳量子点作为荧光单元,制备分子印迹纳米凝胶荧光传感器。
上述碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,在步骤(2)中,
(2-1)取步骤(1)中得到的碳量子点CQDs溶于水中,随后加入溶 菌酶LYZ、N-异丙基丙烯酰胺NIPAAm、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA和辅助 单体;
(2-2)常温下磁力搅拌,随后加入过硫酸铵APS和四甲基乙二胺 TEMED,抽真空充氮气,进行反应,最后用超纯水透析除去未反应的物质;
(2-3)溶菌酶LYZ模板分子的洗脱:将步骤(2-2)的透析袋放入 400mL的十二烷基硫酸钠SDS和乙酸HAc的混合液中进行透析,每隔24h用 UV-vis分光光度计检测透析外液中的溶菌酶浓度变化,每次都以前一次检测 的洗脱液作为空白基底参照,直至检测不到溶菌酶的变化,最后再用超纯水 透析,除去十二烷基硫酸钠SDS和HAc,直至透析外液呈中性,取出透析袋中 的分子印迹纳米凝胶,4℃保存以作备用,得到碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器。
上述碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,(2-1)取步骤(1) 中得到的碳量子点CQDs用蒸馏水稀释定容至11.03g/L,然后取0.5mL的 11.03g/L碳量子点CQDs溶于25mL水中,溶菌酶LYZ的加入量为0.025g,加 入N-异丙基丙烯酰胺NIPAAm的物质的量占N-异丙基丙烯酰胺NIPAAm、N,N’- 亚甲基双丙烯酰胺MBA和辅助单体三者总物质的量百分比为89.8%-94.0%,加 入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA的物质的量占N-异丙基丙烯酰胺NIPAAm、N, N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA和辅助单体三者总物质的量百分比为6.0%。
上述碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,所述辅助单体为丙 烯酰胺AAm,甲基丙烯酸羟乙酯HEMA和甲基丙烯酸MAA中一种或两种的混合 物。
上述碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,丙烯酰胺AAm的加 入量占N-异丙基丙烯酰胺NIPAAm、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA和辅助单 体三者总物质的量百分比为0-4.2%,甲基丙烯酸羟乙酯HEMA的加入量占N- 异丙基丙烯酰胺NIPAAm、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA和辅助单体三者总物 质的量百分比为0-2.1%,甲基丙烯酸MAA的加入量占N-异丙基丙烯酰胺 NIPAAm、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA和辅助单体三者物质的量百分比为0-2.1%。
上述碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,在步骤(2-2)中: 常温下磁力搅拌30min,随后加入0.014g过硫酸铵APS和0.05μL的四甲基 乙二胺TEMED,抽真空充氮气,在40℃下反应3-12h,最后用超纯水透析除去 未反应的物质,超纯水透析袋的截留分子量为15000Da。
上述碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,在步骤(2-3)中, 所述十二烷基硫酸钠SDS和乙酸HAc的混合液中,十二烷基硫酸钠SDS的质 量与乙酸HAc的体积二者的质量体积比为1:1g/mL,乙酸HAc的体积浓度为 10%。
上述碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,在步骤(1)中,
(1-1)将0.5g聚乙烯亚胺BPEI和1.0g柠檬酸CA溶于10mL的 40℃热水中,油浴控温加热,温度小于或等于200℃;
(1-2)待蒸发至粘稠状时,加入1mL 40℃热水继续加热;重复以 上步骤直至溶液颜色变为橙色,停止加热;
(1-3)将制得的碳量子点CQDs用40℃的蒸馏水稀释至10mL,并且 通过硅胶柱色谱以0.01mol/L的稀盐酸作为流动相进行纯化,最后用透析袋 透析除去盐酸,透析袋的截留分子量500Da,在60℃下旋蒸得到纯CQDs
碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的应用,将一定浓度1mL的溶 菌酶溶液加入5mL离心管中,再加入1mL稀释15倍的权利要求1-8任一所 述分子印迹纳米凝胶原液,放入摇床中控温25℃,以230rpm混合孵育5-35h, 测定其荧光强度;荧光分光光度计工作参数:激发波长332nm,激发和发射 的狭缝分别是10nm、10nm,光电倍增管电压为700V。
上述碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的应用,所述孵育的时间为 29h。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果:
本文以CQDs为荧光信号,LYZ为模板分子,NIPAAm为温敏单体,AAm、 HEMA、MAA为辅助单体,MBA为交联剂,APS为引发剂,以及TEMED为催化 剂,合成了对模板分子LYZ具有选择性识别作用的分子印迹纳米凝胶荧光传 感器。
1.采用扫描电子显微镜和紫外分光光度计进行了表征,证明溶菌酶分子 印迹纳米凝胶的成功制备、印迹以及洗脱。
2.制备了含不同辅助单体组分的分子印迹纳米凝胶,经考察含有AAm辅 助单体的纳米凝胶对模板分子溶菌酶表现出较好的选择性。
3.NIPAAm作为温敏单体,结果表明分子印迹纳米凝胶对溶菌酶的识别 具有温度响应,因此纳米凝胶对溶菌酶的特异性识别可以通过温度进行有效 调控
附图说明
图1本发明碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成的制备路线;
图2a本发明碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的LYZ分子印迹纳 米凝胶在反应时间为3h时的扫描电镜图谱;图2b本发明碳量子点分子印迹 纳米凝胶荧光传感器的LYZ分子印迹纳米凝胶在反应时间为9h时的扫描电 镜图谱;图2c本发明碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的LYZ分子印 迹纳米凝胶在反应时间为12h时的扫描电镜图谱;
图3本发明碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的洗脱液中模板分 子LYZ紫外光谱图;
图4本发明碳量子点分子印迹纳米凝胶对模板分子LYZ的荧光图谱:(a) 移除溶菌酶的分子印迹纳米凝胶,(b)再次结合溶菌酶的分子印迹纳米凝胶。
图5本发明碳量子点分子印迹纳米凝胶中模板分子LYZ和纳米凝胶孵 育时间考察图:(a)CLYZ=0.026g/L,(b)CLYZ=0.34g/L;
图6在25℃时辅助单体为AAm的分子印迹纳米凝胶对LYZ的荧光响应 线性曲线;
图7在25℃时辅助单体为AAm的非分子印迹纳米凝胶对LYZ的荧光响 应线性曲线;
图8在25℃时辅助单体为AAm和HEMA的分子印迹纳米凝胶对LYZ的荧 光响应线性曲线;
图9在25℃时辅助单体为AAm和HEMA的非分子印迹纳米凝胶对LYZ的 荧光响应线性曲线;
图10在25℃时辅助单体为AAm和MAA的分子印迹纳米凝胶对LYZ的荧 光响应线性曲线;
图11在25℃时辅助单体为AAm和MAA的非分子印迹纳米凝胶对LYZ的 荧光响应线性曲线;
图12在45℃时辅助单体为AAm的分子印迹纳米凝胶对LYZ的荧光响应 线性曲线;
图13在45℃时辅助单体为AAm的非分子印迹纳米凝胶对LYZ的荧光响 应线性曲线;
图14在45℃时辅助单体为AAm和HEMA的分子印迹纳米凝胶对LYZ的荧 光响应线性曲线;
图15在45℃时辅助单体为AAm和HEMA的非分子印迹纳米凝胶对LYZ的 荧光响应线性曲线;
图16在45℃时辅助单体为AAm和MAA的分子印迹纳米凝胶对LYZ的荧 光响应线性曲线;
图17在25℃时辅助单体为AAm和MAA的非分子印迹纳米凝胶对LYZ的 荧光响应线性曲线;
图18在25℃时没有辅助单体的分子印迹纳米凝胶对LYZ的荧光响应线 性曲线;
图19在25℃时没有辅助单体的非分子印迹纳米凝胶对LYZ的荧光响应 线性曲线;
图20在45℃时没有辅助单体的分子印迹纳米凝胶对LYZ的荧光响应线 性曲线;
图21在45℃时没有辅助单体的非分子印迹纳米凝胶对LYZ的荧光响应 线性曲线。
具体实施方式
一、实验部分
1实验仪器和试剂
(1)实验仪器
表1实验仪器设备
仪器名称 型号 厂家
超声波清洗器 KQ118 昆山超声仪器有限公司
扫描电子显微镜 H-8010 日本日立
紫外分光光度计(UV-vis) UV 2550 日本岛津
荧光光谱仪 FL4500 日本日立
电子天平 BSA1245-CW 德国赛多利斯
高速离心机 H1650 湖南湘仪
集热式恒温加热搅拌器 恒岩-1 郑州恒岩
磁力搅拌器 HZ85-2型 北京中兴伟业有限公司
超纯水净化系统 PLA-CAXXBIOM2 美国Casada BIO
电热恒温鼓风干燥箱 DHG-9070A 上海柏欣仪器设备厂
控温摇床 TS-200B 上海天呈仪器厂
油泵 SHB-Ⅲ 郑州长城科工贸有限公司
(2)实验试剂
表2实验试剂
注:截留分子量500Da、15000Da透析袋购于MYM生物技术公司、实验用水为超纯水
2、分子印迹纳米凝胶的制备
2.1、首先制备CQDs,在BPEI存在的情况下,通过简单的一步低温热解 CA来合成CQDs,具体合成步骤如下:将0.5g BPEI和1.0g柠檬酸CA溶于 10mL的40℃热水中,油浴控温加热,温度不高于200℃。待蒸发至粘稠状时, 加入1mL 40℃的热水继续加热。重复以上步骤直至溶液颜色变为橙色,停止 加热。将制得的CQDs用40℃的蒸馏水稀释至10mL,并且通过硅胶柱色谱以 0.01mol/L的稀盐酸作为流动相进行纯化,最后用透析袋(截留分子量500Da) 透析除去盐酸,在60℃下旋蒸得到纯CQDs。
用蒸馏水稀释定容至11.03g/L,储存在4℃下以作备用。
2.2、分子印迹纳米凝胶的具体合成步骤:
(1)取0.5mL 11.03g/L CQDs溶于25mL水中,随后再分别加入LYZ (0.025g)、NIPAAm(89.8%-94.0%,n/n)、MBA(6.0%,n/n)以及辅 助单体(AAm 0-4.2%、HEMA 0-2.1%、MAA 0-2.1%,n/n),加入后只是进行 机械的搅拌,混合均匀,具体组分如表3(n为N-异丙基丙烯酰胺NIPAAm、 N,N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA和辅助单体三者总物质的量)。
(2)常温下磁力搅拌30min,随后加入0.014g APS,0.05uL TEMED, 抽真空充氮气,40℃反应12h,最后用超纯水透析(截留分子量15000Da) 除去未反应的物质。
(3)LYZ模板分子洗脱过程:将上述透析袋放入400mL的SDS(10%, m/v)-HAc(10%,v/v)进行透析,每隔24h用UV-vis分光光度计检测透析外 液中的溶菌酶浓度变化,每次都以前一次检测的洗脱液作为空白基底参照, 直至检测不到溶菌酶的变化,最后再用超纯水透析,除去SDS和HAc,直至透 析外液呈中性,取出透析袋中的分子印迹纳米凝胶,4℃保存以作备用。
非分子印迹纳米凝胶的合成过程与上述步骤类似,在制备过程中不加入 LYZ模板分子。
表3单体组成成分
3、溶菌酶的荧光检测
将一定浓度1mL的溶菌酶溶液加入5mL离心管中,再加入1mL稀释15 倍的分子印迹纳米凝胶或非分子印迹纳米凝胶原液,放入摇床中控温25℃, 以230rpm混合一定时间,测定其荧光强度,为保证实验数据的准确性,每 个样品测两次。荧光分光光度计工作参数:激发波长332nm,激发和发射的 狭缝分别是10nm,10nm,光电倍增管电压为700V。
二、结果与讨论
1、制备路线
如图1所示为溶菌酶分子印迹纳米凝胶的制备路线。首先采用CQDs作 为荧光信号,LYZ作为模板分子,NIPAAm作为温敏单体,AAm/HEMA/MAA 作为辅助单体,MBA作为交联剂,APS作为催化剂,TEMED作为引发剂,通 过化学交联合成分子印迹纳米凝胶,其中模板分子LYZ通过氢键作用与温敏 单体NIPAAm、辅助单体结合形成纳米凝胶聚合物,在SDS-HAc洗脱液中透 析洗脱模板分子LYZ后,留下具有特异性结合位点,形状、大小与LYZ一致 的分子空穴。
2、合成时间优化
首先对LYZ分子印迹纳米凝胶的合成时间进行考察。如图2a、图2b和 图2c所示,从SEM图我们可以看出:3h几乎看不到凝胶球的存在;9h凝 胶球出现在视野里,但是粒径不均匀且产量较低;当反应时间达到12h时, 效果较理想。因此合成时间选择为12h。
3、材料表征
(1)扫描电子显微镜
合成的分子印迹纳米凝胶采用SEM进行了表征,如图2c所示,聚合物 纳米凝胶球大小约1μm。
(2)溶菌酶的洗脱
采用紫外分光光度法检测洗脱液中的模板分子LYZ,鉴别印迹是否成功 以及是否成功洗脱。如图3所示,洗脱液的紫外吸收光谱图在波长280nm 左右有峰,和LYZ的紫外吸收峰一致,证明印迹和洗脱成功,重复洗脱直至 检测不到LYZ。
(3)荧光光谱分析
对LYZ与分子印迹纳米凝胶再吸附结合时荧光强度变化进行研究。如图 4所示,分子印迹纳米凝胶对模板分子LYZ有明显的荧光响应,LYZ的结合 会使分子印迹纳米凝胶的荧光明显增强。
4、分子印迹纳米凝胶与溶菌酶孵育时间考察
在LYZ的检测中,LYZ和分子印迹纳米凝胶的孵育时间是非常关键的参 数,影响分子印迹纳米凝胶传感器对LYZ检测的准确性,因此我们对模板分 子和纳米凝胶的孵育时间进行考察。如图5所示,我们考察了5-35h的孵 育时间,结果表明:随着孵育时间的增加,分子印迹纳米凝胶的荧光强度首 先明显增加,随着时间继续延长,分子印迹纳米凝胶的荧光强度趋于稳定, 因此选取最佳孵育时间为29h。
5、分子印迹纳米凝胶组成对溶菌酶选择性考察
不同的辅助单体所含的官能团不同,与LYZ之间相互作用形成氢键,在 检测过程中表现出不同程度的特异性,所以不同辅助单体的分子印迹纳米凝 胶对LYZ的选择性有可能存在差异,因此我们合成了四个不同组分的分子印 迹纳米凝胶(表3),考察了它们对模板分子LYZ的选择性。
如图6到图11以及图18和图19所示,分别是25℃时不同辅助单体组 成的分子印迹纳米凝胶和非分子印迹纳米凝胶对LYZ的荧光响应线性曲线。
其中F0代表没有LYZ存在时分子印迹纳米凝胶的荧光强度,F代表加入 溶菌酶后分子印迹纳米凝胶的荧光强度,C表示LYZ的浓度。
印迹因子IF用于评估纳米凝胶对溶菌酶的选择性,IF=K(MIP)/K(NIP)(K 代表线性方程斜率),表3中成分1至成分4的印迹因子IF分别是:IF1=2.62、 IF2=3.84、IF3=1.43、IF4=1.79,由此可知成分2仅含AAm辅助单体的分子 印迹纳米凝胶传感器在25℃对LYZ的选择特异性较好。
6、温敏性能的研究
温敏单体NIPAAm的临界相转变温度为32℃,临界相转变温度以下凝胶 球处于溶胀状态,该温度以上处于皱缩状态。基于此,我们研究了分子印迹 纳米凝胶的温敏性能,分别探究了25℃和45℃下LYZ的检测效果。在45℃ 下四种纳米凝胶组分对LYZ的荧光响应的线性曲线如图12到图17以及图 20和图21所示,表3中成分1至成分4的分子印迹纳米凝胶的印迹因子分 别为:IF1=1、IF2=5.57、IF3=1.90、IF4=0.58,结果表明:仅含AAm辅助单 体的分子印迹纳米凝胶传感器在45℃对LYZ的选择特异性较好。与25℃条 件下的印迹因子进行比较,45℃的印迹因子均发生改变,表明分子印迹纳米 凝胶具有温敏性质,故分子印迹纳米凝胶对LYZ的特异识别有望通过温度进 行有效调控。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式 的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做 出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。 而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保 护范围之中。

Claims (10)

1.碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,其特征在于,包括如下步骤:
(1)碳量子点的制备;
(2)以碳量子点作为荧光单元,制备分子印迹纳米凝胶荧光传感器。
2.根据权利要求1所述的碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,其特征在于,在步骤(2)中,
(2-1)取步骤(1)中得到的碳量子点CQDs溶于水中,随后加入溶菌酶LYZ、N-异丙基丙烯酰胺NIPAAm、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA和辅助单体;
(2-2)常温下磁力搅拌,随后加入过硫酸铵APS和四甲基乙二胺TEMED,抽真空充氮气,进行反应,最后用超纯水透析除去未反应的物质;
(2-3)溶菌酶LYZ模板分子的洗脱:将步骤(2-2)的透析袋放入400mL的十二烷基硫酸钠SDS和乙酸HAc的混合液中进行透析,每隔24h用UV-vis分光光度计检测透析外液中的溶菌酶浓度变化,每次都以前一次检测的洗脱液作为空白基底参照,直至检测不到溶菌酶的变化,最后再用超纯水透析,除去十二烷基硫酸钠SDS和HAc,直至透析外液呈中性,取出透析袋中的分子印迹纳米凝胶,4℃保存以作备用,得到碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器。
3.根据权利要求3所述的碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,其特征在于,(2-1)取步骤(1)中得到的碳量子点CQDs用蒸馏水稀释定容至11.03g/L,然后取0.5mL的11.03g/L碳量子点CQDs溶于25mL水中,溶菌酶LYZ的加入量为0.025g,加入N-异丙基丙烯酰胺NIPAAm的物质的量占N-异丙基丙烯酰胺NIPAAm、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA和辅助单体三者总物质的量百分比为89.8%-94.0%,加入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA的物质的量占N-异丙基丙烯酰胺NIPAAm、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA和辅助单体三者总物质的量百分比为6.0%。
4.根据权利要求4所述的碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,其特征在于,所述辅助单体为丙烯酰胺AAm,甲基丙烯酸羟乙酯HEMA和甲基丙烯酸MAA中一种或两种的混合物。
5.根据权利要求4所述的碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,其特征在于,丙烯酰胺AAm的加入量占N-异丙基丙烯酰胺NIPAAm、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA和辅助单体三者总物质的量百分比为0-4.2%,甲基丙烯酸羟乙酯HEMA的加入量占N-异丙基丙烯酰胺NIPAAm、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA和辅助单体三者总物质的量百分比为0-2.1%,甲基丙烯酸MAA的加入量占N-异丙基丙烯酰胺NIPAAm、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA和辅助单体三者物质的量百分比为0-2.1%。
6.根据权利要求3所述的碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,其特征在于,在步骤(2-2)中:常温下磁力搅拌30min,随后加入0.014g过硫酸铵APS和0.05μL的四甲基乙二胺TEMED,抽真空充氮气,在40℃下反应3-12h,最后用超纯水透析除去未反应的物质,超纯水透析袋的截留分子量为15000Da。
7.根据权利要求3所述的碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,其特征在于,在步骤(2-3)中,所述十二烷基硫酸钠SDS和乙酸HAc的混合液中,十二烷基硫酸钠SDS的质量与乙酸HAc的体积二者的质量体积比为1:1g/mL,乙酸HAc的体积浓度为10%。
8.根据权利要求1-7任一所述的碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成,其特征在于,在步骤(1)中,
(1-1)将0.5g聚乙烯亚胺BPEI和1.0g柠檬酸CA溶于10mL的40℃热水中,油浴控温加热,温度小于或等于200℃;
(1-2)待蒸发至粘稠状时,加入1mL40℃热水继续加热;重复以上步骤直至溶液颜色变为橙色,停止加热;
(1-3)将制得的碳量子点CQDs用40℃的蒸馏水稀释至10mL,并且通过硅胶柱色谱以0.01mol/L的稀盐酸作为流动相进行纯化,最后用透析袋透析除去盐酸,透析袋的截留分子量500Da,在60℃下旋蒸得到纯CQDs。
9.碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的应用,其特征在于,将一定浓度1mL的溶菌酶溶液加入5mL离心管中,再加入1mL稀释15倍的权利要求1-8任一所述分子印迹纳米凝胶原液,放入摇床中控温25℃,以230rpm混合孵育5-35h,测定其荧光强度;荧光分光光度计工作参数:激发波长332nm,激发和发射的狭缝分别是10nm、10nm,光电倍增管电压为700V。
10.根据权利要求9所述的碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的应用,其特征在于,所述孵育的时间为29h。
CN201910564621.5A 2019-06-27 2019-06-27 碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成及其应用 Active CN110283275B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910564621.5A CN110283275B (zh) 2019-06-27 2019-06-27 碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910564621.5A CN110283275B (zh) 2019-06-27 2019-06-27 碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110283275A true CN110283275A (zh) 2019-09-27
CN110283275B CN110283275B (zh) 2021-05-11

Family

ID=68007632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910564621.5A Active CN110283275B (zh) 2019-06-27 2019-06-27 碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110283275B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111423605A (zh) * 2020-03-30 2020-07-17 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 色转换薄膜制造方法、色转换薄膜以及显示面板
CN112577937A (zh) * 2020-12-07 2021-03-30 首都师范大学 新型溶菌酶荧光传感器的制备方法及其应用
CN113480731A (zh) * 2021-07-22 2021-10-08 西安工业大学 可检测Cu2+和ClO-的荧光碳点、水凝胶的制备方法
CN113640258A (zh) * 2021-06-29 2021-11-12 北京农业信息技术研究中心 一种薄膜型荧光传感器及其制备方法和应用
CN114907842A (zh) * 2022-05-17 2022-08-16 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 荧光碳量子点凝胶、其制备方法及信息循环存储方法
CN115479924A (zh) * 2022-07-28 2022-12-16 湘潭大学 一种基于温度响应型病毒分子印迹水凝胶荧光传感器的制备与应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006143808A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Tokyo Medical & Dental Univ 量子ドット(Qdot)−ナノゲル複合体の調製
CN1847273A (zh) * 2006-04-05 2006-10-18 中国药科大学 pH及温度双重敏感性纳米水凝胶及其制备方法
US20110097277A1 (en) * 2005-08-25 2011-04-28 University Of Washington Particles coated with zwitterionic polymers
CN102313725A (zh) * 2011-07-21 2012-01-11 南开大学 一种溶菌酶分子印迹-量子点纳米荧光探针的制备方法
CN102675565A (zh) * 2012-05-09 2012-09-19 天津大学 一种碳量子点—聚n-异丙基丙烯酰胺复合材料及其制备方法
CN105385438A (zh) * 2015-11-30 2016-03-09 江苏大学 一种氨基碳量子点荧光硅基印迹传感器的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006143808A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Tokyo Medical & Dental Univ 量子ドット(Qdot)−ナノゲル複合体の調製
US20110097277A1 (en) * 2005-08-25 2011-04-28 University Of Washington Particles coated with zwitterionic polymers
CN1847273A (zh) * 2006-04-05 2006-10-18 中国药科大学 pH及温度双重敏感性纳米水凝胶及其制备方法
CN102313725A (zh) * 2011-07-21 2012-01-11 南开大学 一种溶菌酶分子印迹-量子点纳米荧光探针的制备方法
CN102675565A (zh) * 2012-05-09 2012-09-19 天津大学 一种碳量子点—聚n-异丙基丙烯酰胺复合材料及其制备方法
CN105385438A (zh) * 2015-11-30 2016-03-09 江苏大学 一种氨基碳量子点荧光硅基印迹传感器的制备方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111423605A (zh) * 2020-03-30 2020-07-17 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 色转换薄膜制造方法、色转换薄膜以及显示面板
CN112577937A (zh) * 2020-12-07 2021-03-30 首都师范大学 新型溶菌酶荧光传感器的制备方法及其应用
CN113640258A (zh) * 2021-06-29 2021-11-12 北京农业信息技术研究中心 一种薄膜型荧光传感器及其制备方法和应用
CN113480731A (zh) * 2021-07-22 2021-10-08 西安工业大学 可检测Cu2+和ClO-的荧光碳点、水凝胶的制备方法
CN114907842A (zh) * 2022-05-17 2022-08-16 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 荧光碳量子点凝胶、其制备方法及信息循环存储方法
CN114907842B (zh) * 2022-05-17 2023-12-22 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 荧光碳量子点凝胶、其制备方法及信息循环存储方法
CN115479924A (zh) * 2022-07-28 2022-12-16 湘潭大学 一种基于温度响应型病毒分子印迹水凝胶荧光传感器的制备与应用
CN115479924B (zh) * 2022-07-28 2024-05-07 湘潭大学 一种基于温度响应型病毒分子印迹水凝胶荧光传感器的制备与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN110283275B (zh) 2021-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110283275A (zh) 碳量子点分子印迹纳米凝胶荧光传感器的合成及其应用
Chen et al. Molecular imprinting: perspectives and applications
AU612024B2 (en) Electrophoretic media
US9956542B2 (en) Method for preparing molecularly imprinted polymers (MIP) through radical polymerisation
US5030697A (en) Polymer-bound dyes, process for their production and use
WO2019243617A9 (en) Fluorescent particles with molecularly imprinted fluorescent polymer shells for cell staining applications in cytometry and microscopy
Wei et al. Fabrication and evaluation of sulfanilamide-imprinted composite sensors by developing a custom-tailored strategy
CN108026217A (zh) 聚合物颗粒
CN110372829B (zh) 基于偶氮还原响应的聚合物凝胶荧光探针的制备及应用
CA2515213A1 (en) Stimuli-responsive polymer conjugates and related methods
US20170355797A1 (en) Molecularly imprinted copolymer compounds and methods of preparation and use thereof
CN110527118B (zh) 一种湿度荧光色彩响应高分子弹性体薄膜材料及其制备方法
US8133411B2 (en) Fluorescent polymers soluble in an aqueous solution and a method for the production thereof
Siirilä et al. Soft poly (N-vinylcaprolactam) nanogels surface-decorated with AuNPs. Response to temperature, light, and RF-field
Li et al. Water-soluble chitosan-g-PMAm (PMAA)-Bodipy probes prepared by RAFT methods for the detection of Fe3+ ion
CN102675532B (zh) 一种纳米金复合水凝胶智能材料的原位合成法
WO2006118077A1 (ja) 光学特性分子導入刺激応答性ゲルおよびこれを用いた外部刺激測定装置並びに外部刺激の測定方法
CN109456488A (zh) 一种肉桂酸衍生物基双亲嵌段共聚物及其制备方法
CN109180860A (zh) 一种聚合物基纳米凝胶及制备方法与应用
CN107880227A (zh) 一种基于大分子自组装制备糖蛋白印迹荧光纳米粒子的方法
CN104163924B (zh) 一种具有荧光温敏性两亲丁腈橡胶的制备方法
Ito et al. Clarification of the inner microenvironments in poly (N-isopropylacrylamide) hydrogels in macrogel and microgel forms using a fluorescent probe technique
Gawlitza et al. Fluorescent molecularly imprinted polymers
CN107876029B (zh) 一种基于大分子自组装制备水分散性分子印迹荧光纳米粒子的方法
Tu et al. Design and synthesis of thermosensitive block resin as carrier for immobilization of penicillin G acylase

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant