CN113234188B - 一种分子印迹光子晶体及其制备方法和应用 - Google Patents

一种分子印迹光子晶体及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113234188B
CN113234188B CN202110361189.7A CN202110361189A CN113234188B CN 113234188 B CN113234188 B CN 113234188B CN 202110361189 A CN202110361189 A CN 202110361189A CN 113234188 B CN113234188 B CN 113234188B
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon dioxide
photonic crystal
acid
molecularly imprinted
mixture
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
Application number
CN202110361189.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113234188A (zh
Inventor
张安强
封曦翔
林雅铃
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.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
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 South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN202110361189.7A priority Critical patent/CN113234188B/zh
Publication of CN113234188A publication Critical patent/CN113234188A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113234188B publication Critical patent/CN113234188B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/26—Working-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
    • 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
    • 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
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • 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
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/33—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/04—Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
    • C08J2201/042—Elimination of an organic solid phase
    • C08J2201/0424—Elimination of an organic solid phase containing halogen, nitrogen, sulphur or phosphorus atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/04—Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
    • C08J2201/044—Elimination of an inorganic solid phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or 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 of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明属于材料领域，公开了一种分子印迹光子晶体及其制备方法和应用。结构式如式(1)所示的分子印迹光子晶体或其衍生物：
Figure DDA0003005600960000011
式(1)中的a、b、m和n为正整数。该分子印迹光子晶体是一种交联聚合物，能够在5分钟内快速检测待测溶液中的镰刀菌酸，其检测下限可达10‑7g/mL，并且能够用肉眼进行定性鉴定，无需其他专门仪器，操作简单，检测成本低。以实验室培养的香蕉枯萎病菌培养液、镰刀菌酸溶液和其他与镰刀菌酸具有类似结构化合物为样品进行检测，检测结果表明，本发明所提供的分子印迹光子晶体对镰刀菌酸具有专一性。

Description

一种分子印迹光子晶体及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于材料领域，特别涉及一种分子印迹光子晶体及其制备方法和应用。
背景技术
香蕉枯萎病是为害香蕉种植产业最严重的土传病害之一，其病原菌为尖孢镰刀菌古巴专化型(Fusarium oxysporum f.sp.cubense,FOC)。FOC有多个生理小种，特别以4号热带小种(FOC4)的危害性最强，几乎能感染所有的香蕉种类。在土壤中，FOC4的大部分种群在没有宿主的情况下几乎不具备移动能力，但是依然能够依靠厚垣孢子或者衣原体孢子在土壤中生存至少20年。一般认为FOC4要依靠地表径流、动物运动或者各种人为因素进行长距离扩散。FOC4在土壤中处于休眠状态，一旦被宿主的根系分泌物或者直接与易感寄主根系进行了直接接触便会被激活，并能够在接触寄主的根表面定殖，并沿根部的细胞间隙生长直至通过缝隙进入表皮细胞内。
镰刀菌酸(Fusaric acid，FA)，又称为萎蔫酸，化学名为：5-丁基-2-吡啶甲酸。当FOC4菌株侵入植株时会产生诸多植物毒素以应对植物的防御措施，而其中镰刀菌酸(FA)就是其中的特征毒素之一。而在染有香蕉枯萎病的香蕉植株中同样发现了镰刀菌酸，而在对FOC4菌株的致病机理的研究中也发现，香蕉枯萎病的一些病征表现正是由镰刀菌酸所引起的。
目前能抵抗香蕉枯萎病菌的香蕉并不能满足市场的需求，再加上相关的防治方法的缺失，现阶段只能通过在未发生病害的区域采取预防措施，尽量防止或者延迟高度破坏性的FOC的侵入。而此时隔离检疫措施对检测手段就具有相当的要求。
现阶段对于FOC的检测手段主要集中于基因检测，虽然检测精度高，但是检测的经济成本也很高，且检测耗时长。而即使是对于香蕉枯萎病菌的分泌物进行测试也大都需要依赖例如高效凝胶色谱等分离手段，而这些检测方法往往耗时较长，且经济成本较高。目前缺乏操作简便，且低成本的现场检测香蕉枯萎病菌的方法。
因此，亟需提供一种操作简便，且低成本的现场检测香蕉枯萎病菌的方法。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种分子印迹光子晶体及其制备方法和应用，本发明分子印迹光子晶体是一种交联聚合物，所述分子印迹光子晶体可用于检测中镰刀菌酸(FA)，进而可用于快速检测香蕉枯萎病菌，操作简单，检测成本低。
本发明的发明构思：香蕉枯萎病菌在生长以及染病过程中会释放镰刀菌酸，本发明通过分子印迹光子晶体检测镰刀菌酸，能够初步鉴定香蕉枯萎病菌是否存在，并且具有低成本和快速检测的特性，是基因测序等标准检测方法的前置手段，可有效节省现场检测成本。
本发明的第一方面提供一种分子印迹光子晶体。
具体的，结构式如式(1)所示的分子印迹光子晶体或其衍生物：
Figure BDA0003005600940000021
式(1)中的a、b、m和n为正整数。
优选的，所述分子印迹光子晶体的聚合度可为任意聚合度(即式(1)中的a、b、m和n为任意正整数)。
本发明的第二方面提供一种分子印迹光子晶体的制备方法。
具体的，一种分子印迹光子晶体的制备方法，包括以下步骤：
(1)二氧化硅微球乳液的制备：将醇、碱和溶剂混合，形成混合物A，然后加入偶联剂，反应，制得二氧化硅微球乳液；
(2)二氧化硅光子晶体的制备：将步骤(1)制得的二氧化硅微球乳液加入有机溶剂中，超声分散，得到混合物B；将含有二氧化硅的载体进行亲水处理，然后将混合物B涂覆在经过亲水处理后的含有二氧化硅的载体表面，制得二氧化硅光子晶体；所述亲水处理的过程为，将含有二氧化硅的载体浸入酸和氧化剂的混合溶液中，然后取出含有二氧化硅的载体；载体表面含有二氧化硅光子晶体；
(3)预聚液的制备：将镰刀菌酸、交联剂和功能单体加入溶剂中，降温，制得预聚液；所述功能单体用于形成氢键；
(4)取基底，将基底与步骤(2)处理得到的含有二氧化硅的载体贴合，得到贴合物，将贴合物浸入步骤(3)制得的预聚液与引发剂的混合物中，然后取出贴合物，反应，制得所述分子印迹光子晶体。
优选的，步骤(1)中，所述醇为乙醇、丙醇或丁醇中的至少一种；进一步优选的，所述醇为乙醇。
优选的，步骤(1)中，所述碱为弱碱；进一步优选的，所述碱为氨水。
优选的，所述的碱的质量百分数为20-35％；进一步优选的，所述的碱的质量百分数为25-28％。
优选的，步骤(1)中，所述溶剂为水；进一步优选的，所述溶剂为超纯水。
优选的，步骤(1)中，所述混合物A中，醇、碱和溶剂的体积比为100：(8-18)：(40-80)；进一步优选的，醇、碱和溶剂的体积比为100：(10-15)：(50-70)。
优选的，步骤(1)中，所述反应是在惰性气体氛围下进行。
优选的，步骤(1)中，所述反应的温度为15-55℃；进一步优选的，所述反应的温度为20-50℃；更优选的，所述反应的温度为25-40℃。
优选的，步骤(1)中，所述反应的时间为1-60小时；进一步优选的，所述反应的时间为4-50小时。
优选的，步骤(1)中，所述反应的过程是在恒定的搅拌速度下进行，所述搅拌速度优选300-700转/分钟；进一步搅拌速度优选400-600转/分钟。
优选的，步骤(1)中，所述偶联剂为硅酸酯；进一步优选的，所述偶联剂为正硅酸乙酯。
优选的，步骤(1)中，所述偶联剂在加入前，先与醇进行混合，以偶联剂的醇溶液的形式加入；进一步优选的，所述偶联剂的醇溶液中，偶联剂与醇的体积比为(2-15):100；进一步优选的，所述偶联剂的醇溶液中，偶联剂与醇的体积比为(5-10):100。
优选的，步骤(1)中，反应进行的过程中，还加入偶联剂的水溶液；进一步优选的，反应进行的过程中，每隔1-5小时加入偶联剂的水溶液，加入的偶联剂的水溶液的次数为4-10次，每次的加入量为1-5mL。
优选的，所述偶联剂的水溶液中，偶联剂与水的体积比为1:(0.1-1)；进一步优选的，所述偶联剂的水溶液中，偶联剂与水的体积比为1:(0.1-0.5)。
优选的，步骤(1)中，制得二氧化硅微球乳液的过程还包括纯化处理，纯化处理包括的过程为：步骤(1)反应后得到的产物在3000-4000×g下离心，然后去除上清液后，加入乙醇，再超声分散，重复4-5次后得到白色乳液，白色乳液为二氧化硅微球乳液。
优选的，步骤(2)中，所述有机溶剂为醇；进一步优选的，所述有机溶剂为多种醇的混合物，更优选的，所述有机溶剂为乙醇与丙二醇的混合物，例如乙醇与丙二醇的体积比为1：(0.5-2)形成的混合物。
优选的，步骤(2)中，所述二氧化硅微球乳液与有机溶剂的体积比为3:(2-15)；进一步优选的，所述二氧化硅微球乳液与有机溶剂的体积比为3:(4-8)。
优选的，步骤(2)中，所述含有二氧化硅的载体为玻璃。
优选的，步骤(2)中，所述涂覆的过程为旋涂。
优选的，所述旋涂的转速为400-1100转/分钟，旋涂的时间为10-35分钟；进一步优选的，所述旋涂的转速为500-1000转/分钟，旋涂的时间为15-30分钟。
优选的，所述旋涂的过程是将混合物B滴在载体表面，每滴混合物B的体积为40-180μL；进一步优选的，每滴混合物B的体积为50-150μL。
优选的，步骤(2)中，所述亲水处理的过程中，所述酸为浓硫酸；所述浓硫酸的质量分数大于80％。
优选的，步骤(2)中，所述亲水处理的过程中，所述氧化剂为过氧化物，优选过氧化氢。
优选的，步骤(2)中，所述亲水处理的过程中，所述酸与所述氧化剂的体积比为7：(1-5)；进一步优选的，所述酸与所述氧化剂的体积比为7：(2.5-3.5)；更优选的，所述酸与所述氧化剂的体积比为7：3。
优选的，步骤(2)中，所述亲水处理的过程中，所述浸入的时间为8-20小时；进一步优选的，所述浸入的时间为12-18小时。
优选的，步骤(2)中，所述亲水处理的过程中，取出含有二氧化硅的载体后，进行清洗；进一步优选的，清洗的过程中使用去离子水和无水乙醇分别清晰3-5次。清洗后，含有二氧化硅的载体自然条件下进行风干。
优选的，步骤(3)中，所述交联剂选自二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和/或N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
优选的，步骤(3)中，所述功能单体选自甲基丙烯酸(MA)、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺或丙烯酸中的至少一种。
优选的，步骤(3)中，所述镰刀菌酸、交联剂和功能单体的摩尔比为1：(0.2-1.8)：(2-10)；进一步优选的，所述镰刀菌酸、交联剂和功能单体的摩尔比为1：(0.5-1.2)：(4-8)。
优选的，步骤(3)中，所述溶剂为醇与水的混合物；进一步优选的，所述溶剂为甲醇与去离子水的混合物。
优选的，步骤(3)中，每毫摩尔镰刀菌酸对应的溶剂的用量为1.5-8mL；进一步优选的，每毫摩尔镰刀菌酸对应的溶剂的用量为2.1-7mL。
优选的，步骤(3)中，所述溶剂中，按每毫摩尔镰刀菌酸，去离子水的体积用量为0.1-1mL；更优选为0.5-1mL。
优选的，步骤(3)中，所述溶剂中，按每毫摩尔镰刀菌酸，甲醇的体积用量为1.4-7mL；更优选为2-6mL。
优选的，步骤(3)中，所述降温是将温度降至-1至6℃；进一步优选的，所述降温是将温度降至0至6℃。在该温度下保存预聚液的时间为7-18小时；进一步优选的，在该温度下保存预聚液的时间为8-16小时
优选的，步骤(3)中，所述预聚液用氮气进行脱气处理；进一步优选的，所述脱气处理的时间为5-10分钟。
优选的，步骤(4)中，所述基底为塑料基底；进一步优选的，所述基底为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
优选的，所述基底的形状为片状，有助于基底与含有二氧化硅的载体贴合紧密。
优选的，步骤(4)中，所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)。
优选的，步骤(4)中，当预聚液充满载体与基底间的间隙，取出贴合物。
优选的，步骤(4)中，所述反应是在紫外光下进行。
优选的，所述紫外光的波长为360-370nm；进一步优选的，所述紫外光的波长为362-365nm。
优选的，步骤(4)中，所述反应的时间为1.5-4小时；进一步优选的，所述反应的时间为2-4小时。
优选的，步骤(4)中，所述反应的温度为0-12℃；进一步优选的，所述反应的温度为0-10℃。
优选的，步骤(4)中，反应后，将贴合物浸入0.5-1％的氢氟酸溶液中2-3h至基底与载体分离，然后取出基底和载体，使用大量超纯水冲洗5-10分钟，然后浸入乙酸和甲醇的混合物中处理1-2h，得到所述分子印迹光子晶体，再放入磷酸缓冲溶液进行保存。
优选的，所述乙酸和甲醇的体积比为1：(8-18)；进一步优选的，所述乙酸和甲醇的体积比为1：(9-15)。
优选的，所述的磷酸缓冲溶液的pH值为pH＝6-8.5；进一步优选的，所述的磷酸缓冲溶液的pH值为pH＝6-8。
优选的，所述的磷酸缓冲溶液的摩尔浓度为0.01-0.2mol/L；进一步优选的，所述的磷酸缓冲溶液的摩尔浓度为0.01-0.1mol/L。
优选的，步骤(4)中，所制得的分子印迹光子晶体呈一种薄膜状，方便对镰刀菌酸或香蕉枯萎病菌进行检测。
本发明的第三方面提供一种分子印迹光子晶体的应用。
本发明所述分子印迹光子晶体在检测镰刀菌酸或香蕉枯萎病菌中的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明所述分子印迹光子晶体是一种交联聚合物，所述分子印迹光子晶体能够在5分钟内快速检测待测溶液中的镰刀菌酸，其检测下限可达10-7g/mL，并且能够用肉眼进行定性鉴定，无需其他专门仪器，操作简单，检测成本低。以实验室培养的香蕉枯萎病菌培养液、镰刀菌酸溶液和其他与镰刀菌酸具有类似结构化合物为样品进行检测，检测结果表明，本发明所提供的分子印迹光子晶体对镰刀菌酸具有专一性。
(2)本发明所述分子印迹光子晶体的制备方法中，步骤(2)亲水处理的过程是制备二氧化硅光子晶体必不可少的步骤，也是步骤(4)中能用氢氟酸溶液剥离出分子印迹光子晶体的关键。如果不进行步骤(2)的亲水处理，则无法制得所述分子印迹光子晶体。
(3)模板分子(镰刀菌酸)和功能单体(例如甲基丙烯酸)之间形成的配合物将会由于交联而产生刚性，并在高度交联的体系中具有一定的结构稳定性。在聚合完成后将模板分子提取出来，而在分子印迹光子晶体的内部存在形状与化学功能与模板分子互补的空腔，形成的分子印迹光子晶体对于印迹的模板分子具有永久的记忆功能。而分子印迹光子晶体所产生的布拉格衍射峰是由分子印迹光子晶体中的晶格参数决定的，在分子印迹光子晶体与模板分子发生重结合的过程中将会导致分子印迹光子晶体的体积发生变化从而引起晶格参数的变化，最终发生衍射峰的偏移。
(4)在制备过程中使用的原材料成本较低，并且最后得到的分子印迹光子晶体能够进行重复使用，大大降低了检测成本。
附图说明
图1为实施例1制得的分子印迹光子晶体的红外谱图；
图2为实施实例1步骤(2)制备得到的二氧化硅光子晶体的扫描电子显微镜图；
图3为实施实例1制得的分子印迹光子晶体的扫描电镜图；
图4为实施实例1制得的分子印迹光子晶体针对含不同浓度镰刀菌酸的检测液的反射光谱；
图5为实施实例2制得的分子印迹光子晶体对4种与镰刀菌酸相似的物质在不同浓度下的布拉格衍射峰偏移的对比图；
图6为实施实例2制得的分子印迹光子晶体对含FOC4的PDA培养基、FA标准液、空白察氏培养基以及含FOC4的察氏培养基的紫外分光光度计的反射光谱。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1：分子印迹光子晶体的制备
一种分子印迹光子晶体的制备方法，包括以下步骤：
(1)在装有磁力搅拌子的反应瓶中，加入2.5g氨水(氨水的质量百分数为26％)、16g去离子水和30mL乙醇，形成混合物A，，然后以硅胶塞封口，将瓶口抽真空后通入高纯度氮气，重复操作5次以保证瓶中充满氮气，在20℃环境下，加入3mL正硅酸乙酯与60mL乙醇的混合物，并在450转/分钟的转速下反应，之后每2小时加入2mL正硅酸乙酯与0.3mL超纯水的混合物，一共加入4次，反应结束后，离心除去上清液，再加入过量乙醇进行超声分散，重复5次，最后得到2mL粒径为189.1nm的二氧化硅微球乳液；
(2)将0.5mL二氧化硅微球乳液、0.2mL乙醇和0.4mL丙二醇的混合溶剂加入小烧杯中，并进行超声分散20分钟，得到混合物B；取一片1mm×40mm×40mm的玻璃片，使用过量去离子水进行冲洗，自然风干后，置入配置好的浓硫酸：过氧化氢体积比＝7：3的混合溶液(也称为食人鱼溶液)中16小时，取出后依次使用去离子水、无水乙醇中洗涤3次，自然风干后置于旋涂机上，向玻璃片上滴加100μL的混合物B，以600转/分钟的转速进行旋涂，得到具有单面二氧化硅阵列涂层的玻璃片(即玻璃片表面有一层二氧化硅光子晶体)；
(3)向小烧杯中加入89.61mg镰刀菌酸、344.36mg甲基丙烯酸、99.1mg二甲基丙烯酸乙二醇酯溶解于0.5mL水和2mL甲醇中，密封后置入6℃的冰柜中12h，制得预聚液；
(4)取出一片1mm×40mm×40mm的PMMA薄片，使用无水乙醇清洗2小时后使用去离子水冲洗5分钟，最后进行自然风干，将步骤(3)制得的预聚液与5mg偶氮二异丁腈充分混合溶解，再将步骤(2)制得的具有单面二氧化硅阵列涂层的玻璃片与PMMA薄片尽量贴合，得贴合物，将贴合物浸入预聚液与5mg偶氮二异丁腈充分混合溶解形成的混合物中直至PMMA与玻璃片中间透明后取出，在10℃、365nm紫外光下反应2小时，反应结束后，将PMMA片与玻璃片放入1％质量分数的HF溶液中3小时直至PMMA与玻璃片分离并蚀刻掉二氧化硅微球，然后使用超纯水冲洗10分钟，之后置入甲醇-乙酸洗脱液(甲醇：乙酸体积比为1：9)中浸泡2小时以除去镰刀菌酸，最后浸入pH＝7.6的磷酸缓冲液中，最后得到薄膜状的分子印迹光子晶体。
本实施例1制得的分子印迹光子晶体的结构式如式(1)所示：
Figure BDA0003005600940000091
式(1)中的a、b、m和n为正整数。
图1为实施例1制得的分子印迹光子晶体的红外谱图(横坐标“Wavenumbers”表示波数)；从图1中能够看到，由于甲基丙烯酸具有羟基，并且在合成的过程中使用甲醇与水作为溶剂，因此在3000cm-1以上有强烈的羟基峰出现；1727cm-1为C＝O的伸缩振动峰，1487cm-1以及1448cm-1为-CH2-的弯曲振动峰；1388cm-1为-CH3的对称变形振动峰；1267cm-1和1164cm-1为-C-O-C的伸缩振动峰。因为在合成过程中加入了少量的镰刀菌酸作为模板分子，在3000cm-1能够观察到部分吡啶环中的＝C-H的伸缩振动峰，而1590cm-1也有吡啶环中-C＝C-的振动峰。
图2为实施实例1步骤(2)制备得到的二氧化硅光子晶体的扫描电子显微镜图；从图2可以看出，制得的二氧化硅光子晶体呈阵列排布。
图3为实施实例1制得的分子印迹光子晶体的扫描电镜图。从图3可以看出，制得的薄膜状的分子印迹光子晶体存在阵列空洞。
实施例2：分子印迹光子晶体的制备
一种分子印迹光子晶体的制备方法，包括以下步骤：
(1)在装有磁力搅拌子的反应瓶中，加入3g氨水(氨水的质量百分数为26％)、16g去离子水和30mL乙醇，形成混合物A，，然后以硅胶塞封口，将瓶口抽真空后通入高纯度氮气，重复操作5次以保证瓶中充满氮气，在20℃环境下，加入3mL正硅酸乙酯与50mL乙醇的混合物，并在450转/分钟的转速下反应，之后每2小时加入2mL正硅酸乙酯与0.3mL超纯水的混合物，一共加入6次，反应结束后，离心除去上清液，再加入过量乙醇进行超声分散，重复5次，最后得到2mL粒径为278.5nm的二氧化硅微球乳液；
(2)将0.5mL二氧化硅微球乳液、0.1mL乙醇和0.4mL丙二醇的混合溶剂加入小烧杯中，并进行超声分散15分钟，得到混合物B；取一片1mm×40mm×40mm的玻璃片，使用过量去离子水进行冲洗，自然风干后，置入配置好的浓硫酸：过氧化氢体积比＝7：3的混合溶液(也称为食人鱼溶液)中8小时，取出后依次使用去离子水、无水乙醇中洗涤3次，自然风干后置于旋涂机上，向玻璃片上滴加100μL的混合物B，以500转/分钟的转速进行旋涂，得到具有单面二氧化硅阵列涂层的玻璃片(即玻璃片表面有一层二氧化硅光子晶体)；
(3)向小烧杯中加入89.61mg镰刀菌酸、258.27mg甲基丙烯酸、99.1mg二甲基丙烯酸乙二醇酯溶解于0.5mL水和2mL甲醇中，密封后置入6℃的冰柜中12h，制得预聚液；
(4)取出一片1mm×40mm×40mm的PMMA薄片，使用无水乙醇清洗2小时后使用去离子水冲洗5分钟，最后进行自然风干，将步骤(3)制得的预聚液与5mg偶氮二异丁腈充分混合溶解，再将步骤(2)制得的具有单面二氧化硅阵列涂层的玻璃片与PMMA薄片尽量贴合，得贴合物，将贴合物浸入预聚液与5mg偶氮二异丁腈充分混合溶解形成的混合物中直至PMMA与玻璃片中间透明后取出，在5℃、365nm紫外光下反应2小时，反应结束后，将PMMA片与玻璃片放入1％质量分数的HF溶液中3小时直至PMMA与玻璃片分离并蚀刻掉二氧化硅微球，然后使用超纯水冲洗10分钟，之后置入甲醇-乙酸洗脱液(甲醇：乙酸体积比为1：9)中浸泡2小时以除去镰刀菌酸，最后浸入pH＝7.6的磷酸缓冲液中，最后得到薄膜状的分子印迹光子晶体。
检测例1
配置5种浓度的镰刀菌酸的检测液(镰刀菌酸的浓度分别为0、10-7g/mL、10-6g/mL、10-5g/mL、10-4g/mL)，将实施例1制得的薄膜状的分子印迹光子晶体分别浸入检测液(检测液中含磷酸)中5分钟，并用紫外-可见分光光度计对浸泡之后的薄膜状的分子印迹光子晶体进行反射光检测，检测结果如图4所示。
图4为实施实例1制得的分子印迹光子晶体针对含不同浓度镰刀菌酸的检测液的反射光谱(图4的纵坐标为反射光的强度，横坐标为光的波长)；随着检测液中镰刀菌酸浓度的增加，反射光的颜色由浅绿色逐渐变为红色，偏移越来越明显，说明本发明实施实例1制得的分子印迹光子晶体对镰刀菌酸具有明显的识别能力。
检测例2
选取3种结构与镰刀菌酸相似的化学物质：5-丁基吡啶-2-羧酸、吡啶、2-吡啶甲酸、4-乙烯吡啶，分别配成浓度为0、10-7g/mL、10-6g/mL、10-5g/mL、10-4g/mL的检测液，将实施例2制得的薄膜状的分子印迹光子晶体分别浸入4种检测液中，再采用紫外-可见分光光度计对其布拉格衍射峰进行记录，以0g/mL作为零点，将不同浓度不同化学物质所导致的衍射峰偏移进行记录，记录结果如图5所示，图5为实施实例2制得的分子印迹光子晶体对4种与镰刀菌酸相似的物质在不同浓度下的布拉格衍射(这种情况下的布拉格衍射也是一种反射)峰偏移的对比图；从图4和图5可以看出，薄膜状的分子印迹光子晶体对于镰刀菌酸具有较强的选择特异性，发生的衍射峰偏移量远大于其他4种物质。
检测例3
对香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense(E.F.Smith)Snyder etHansen)4号小种(FOC4)进行检测：由图5可知，实施例2制得的薄膜状的分子印迹光子晶体对镰刀菌酸具有检测的特异性，由此进一步检验是否能够在香蕉枯萎病四号小种的生长过程中检测到相应的镰刀菌酸，并且检验结果能否与当前技术得到的结果相吻合。
香蕉枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.cubense(E.F.Smith)Snyder etHansen)4号小种(FOC4)为华南农业大学植物病理学系真菌研究室惠赠(该菌种在申请号为201010181211.1中已有报道)。在实验室中，PDA培养基(马铃薯葡萄糖琼脂培养基)中培养并成熟7-14天，再接种到察氏培养基中，并在恒温振荡摇床中以28℃、180转/分钟下培养10天。
将带有菌丝的液体培养基在无菌条件下通过4层无菌脱脂纱布过滤去菌丝体，取下层滤液封装；之后在8000×g离心20分钟沉淀分生孢子；再在无菌条件下，取出离心之后的上清液，通过0.45μm的过滤筛并收集得到的滤液，随后使用2mol/L的HCl将滤液酸化至pH＝2.5，之后使用过量乙酸乙酯进行萃取，萃取进行3-5次后合并有机相，使用旋蒸除去乙酸乙酯，将最终得到的残留物溶于5mL甲醇中，最终获得含粗毒素的甲醇溶液。
使用HPLC(高效液相色谱)对最终得到的含粗毒素的甲醇溶液进行测试，并测定得到培养液中的镰刀菌酸浓度为145.8±20.6μg/mL，此时使用实施例2制得的薄膜状的分子印迹光子晶体对液体培养基(称为含FOC4的PDA培养基)、具有相同浓度的镰刀菌酸的检测液(即FA标准液，FA的浓度为145.8±20.6μg/mL)、空白察氏培养基以及含FOC4的察氏培养基，使用紫外-可见分光光度计进行布拉格衍射的测定，结果如图6(图6为实施实例2制得的分子印迹光子晶体对含FOC4的PDA培养基、FA标准液、空白察氏培养基以及含FOC4的察氏培养基的紫外分光光度计的反射光谱)所示，通过光谱与HPLC测定的浓度可以说明，FOC4在察氏培养基中生长会产生镰刀菌酸，并且产生的镰刀菌酸浓度在分子印迹光子晶体的检测范围之内；通过空白察氏培养基以及含FOC4的PDA培养基造成的反射(这种情况下的反射也是一种布拉格衍射)峰偏移能够说明在FOC4生长的察氏培养基中测定出镰刀菌酸；通过含FOC4的察氏培养基与FA标准液的对比中能够发现分子印迹光子晶体在检测中受到的干扰很少，进一步说明分子印迹光子晶体检测镰刀菌酸的专一性。最后说明分子印迹光子晶体能够在比较复杂的环境下进行镰刀菌酸的检测，而FOC4会产生镰刀菌酸，通过检测镰刀菌酸便能起到初步检测FOC4。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.结构式如式(1)所示的分子印迹光子晶体：
Figure FDA0003382510910000011
式(1)中的a、b、m和n为正整数；
分子印迹光子晶体的制备方法，包括以下步骤：
(1)二氧化硅微球乳液的制备：将醇、碱和溶剂混合，形成混合物A，然后加入偶联剂，反应，制得二氧化硅微球乳液；
(2)二氧化硅光子晶体的制备：将步骤(1)制得的二氧化硅微球乳液加入有机溶剂中，超声分散，得到混合物B；将含有二氧化硅的载体进行亲水处理，然后将混合物B涂覆在经过亲水处理后的含有二氧化硅的载体表面，制得二氧化硅光子晶体；所述亲水处理的过程为，将含有二氧化硅的载体浸入酸和氧化剂的混合溶液中，然后取出含有二氧化硅的载体；
(3)预聚液的制备：将镰刀菌酸、交联剂和功能单体加入溶剂中，降温，制得预聚液；所述功能单体用于形成氢键；
(4)取基底，将基底与步骤(2)处理得到的含有二氧化硅的载体贴合，得到贴合物，将贴合物浸入步骤(3)制得的预聚液与引发剂的混合物中，然后取出贴合物，反应，制得所述分子印迹光子晶体。
2.权利要求1所述的分子印迹光子晶体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)二氧化硅微球乳液的制备：将醇、碱和溶剂混合，形成混合物A，然后加入偶联剂，反应，制得二氧化硅微球乳液；
(2)二氧化硅光子晶体的制备：将步骤(1)制得的二氧化硅微球乳液加入有机溶剂中，超声分散，得到混合物B；将含有二氧化硅的载体进行亲水处理，然后将混合物B涂覆在经过亲水处理后的含有二氧化硅的载体表面，制得二氧化硅光子晶体；所述亲水处理的过程为，将含有二氧化硅的载体浸入酸和氧化剂的混合溶液中，然后取出含有二氧化硅的载体；
(3)预聚液的制备：将镰刀菌酸、交联剂和功能单体加入溶剂中，降温，制得预聚液；所述功能单体用于形成氢键；
(4)取基底，将基底与步骤(2)处理得到的含有二氧化硅的载体贴合，得到贴合物，将贴合物浸入步骤(3)制得的预聚液与引发剂的混合物中，然后取出贴合物，反应，制得所述分子印迹光子晶体。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合物A中，所述醇、碱和溶剂的体积比为100：(8-18)：(40-80)。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述含有二氧化硅的载体为玻璃。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述亲水处理的过程中，所述酸为硫酸；所述硫酸的质量分数大于80％；所述氧化剂为过氧化物。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述亲水处理的过程中，所述酸与所述氧化剂的体积比为7：(1-5)。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯；所述功能单体为甲基丙烯酸。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述镰刀菌酸、交联剂和功能单体的摩尔比为1：(0.2-1.8)：(2-10)。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，反应后，将贴合物浸入质量分数为0.5-1％的氢氟酸溶液中2-3h至基底与载体分离，然后取出基底和载体，冲洗，然后浸入乙酸和甲醇的混合物中处理，得到所述分子印迹光子晶体，再放入磷酸缓冲溶液进行保存。
10.权利要求1所述的分子印迹光子晶体在检测镰刀菌酸或香蕉枯萎病菌中的应用。
CN202110361189.7A 2021-04-02 2021-04-02 一种分子印迹光子晶体及其制备方法和应用 Active CN113234188B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110361189.7A CN113234188B (zh) 2021-04-02 2021-04-02 一种分子印迹光子晶体及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110361189.7A CN113234188B (zh) 2021-04-02 2021-04-02 一种分子印迹光子晶体及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113234188A CN113234188A (zh) 2021-08-10
CN113234188B true CN113234188B (zh) 2022-02-15

Family

ID=77130991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110361189.7A Active CN113234188B (zh) 2021-04-02 2021-04-02 一种分子印迹光子晶体及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113234188B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115389669B (zh) * 2022-08-30 2023-11-10 广西壮族自治区农业科学院 一种香蕉枯萎病色谱检测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CN104190378A (zh) * 2009-08-27 2014-12-10 全技术公司 合成真菌毒素吸附剂以及制备和使用所述合成真菌毒素吸附剂的方法
CN108003374A (zh) * 2017-12-01 2018-05-08 北京理工大学 一种快速检测三聚氰胺的分子印迹光子晶体水凝胶膜
CN109900653A (zh) * 2019-01-25 2019-06-18 南阳师范学院 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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104190378A (zh) * 2009-08-27 2014-12-10 全技术公司 合成真菌毒素吸附剂以及制备和使用所述合成真菌毒素吸附剂的方法
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
CN108003374A (zh) * 2017-12-01 2018-05-08 北京理工大学 一种快速检测三聚氰胺的分子印迹光子晶体水凝胶膜
CN109900653A (zh) * 2019-01-25 2019-06-18 南阳师范学院 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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Determination of fusaric acid in maize using molecularly imprinted SPE clean-up;Michael Appell et al.;《Journal of Separation Science》;20131112;第37卷(第3期);281-286 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113234188A (zh) 2021-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113234188B (zh) 一种分子印迹光子晶体及其制备方法和应用
CN104048957B (zh) 基于石墨烯量子点的类过氧化物酶催化特性的葡萄糖检测方法
CN105838365B (zh) 荧光碳点CDs溶液、CDs-MnO2复合材料及其制备方法和应用
CN110243889B (zh) 基于CsPbBr3/GO同型异质结构的分子印迹光电化学传感器及其制备方法和应用
CN107261868B (zh) 一种温敏型两亲性聚合物改性纸基滤膜及其制备方法
CN112239590B (zh) 一种高性能聚乳酸纳米复合材料及其制备方法
CN105466898A (zh) 一种氨基碳量子点荧光对硝基苯酚印迹传感器的制备方法
CN106190101B (zh) 具有微结构表面的自支持薄膜及其制备方法
CN106675557A (zh) 一种n掺杂碳量子点的制备方法及其产品、应用
CN109593523A (zh) 一种真菌菌丝氮硫自掺杂碳点的制备方法及应用
CN106519307A (zh) 一种细菌纤维素/富勒烯复合材料及其制备方法
CN112390282A (zh) 一种亲水性氧化锌量子点及其制备方法和用途
Cai et al. Condensing-enriched magnetic photonic barcodes on superhydrophobic surface for ultrasensitive multiple detection
CN114574196B (zh) 一种高荧光量子产率的碳量子点制备方法及应用
KR20180121056A (ko) 친수성 표면개질제를 이용한 소수성 고분자 메쉬의 표면개질 및 우레탄 코팅을 통한 표면처리 방법
CN112831156B (zh) 一种聚合物点及其制备方法和应用
CN104226275B (zh) 基于甲基丙烯酰氧基笼型倍半硅氧烷的中空微球及其制备方法和应用
CN104263717B (zh) β‑葡萄糖苷酶磁性分子印迹材料及其在知母皂苷BII转化中的应用
CN103881070B (zh) 一种酒石酸与柠檬酸复合氮掺杂荧光聚合物纳米点的制备方法
CN101935683B (zh) 一种用于测定白腐真菌降解多环芳烃能力的方法
EP2115038A1 (de) Verfahren zur herstellung von biokompatiblen hybrimeren für optische anwendungen
CN1974720A (zh) M(1－X) Y2S4∶Ax/ZnS核/壳结构量子点及其制备方法
CN109490262B (zh) 基于氧化锌纳米线的微囊藻毒素传感器及制备方法、应用
CN106591276A (zh) 一种细菌纤维素膜固定化黄孢原毛平革菌用于孔雀石绿降解的方法
CN110006870A (zh) 一种高效检测二乙胺的荧光传感器及其制备方法和应用

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