表面定向印迹聚合物修饰石英晶体微天平传感器的制备

摘要

一种表面定向抗原决定基印迹聚合物修饰的石英晶体微天平传感器的制备方法，以棕榈酸修饰的细胞色素C碳端8肽为模板，采用反相微乳液的方式，得到表面定向印迹聚合物，并将其修饰在石英晶体微天平表面，得到传感器，包括如下步骤：制备有机相；将水相滴入上述有机相中制得反相微乳液体系；制备分子印迹聚合物；制备分子印迹聚合物修饰的石英晶体微天平传感器。本发明的优点是：棕榈酸修饰的抗原决定基，在反相微乳液聚合中可以定向印迹在聚合物表面；采用抗原决定基法合成的印迹聚合物，可以选择性识别目标细胞色素C蛋白(印迹因子为3)；利用此抗原决定基印迹聚合物修饰的石英晶体微天平可以选择性地测定低浓度(5ng/mL～50ng/mL)的细胞色素C。

权利要求

1.一种表面定向抗原决定基印迹聚合物修饰的石英晶体微天平传感器的制备方法，以棕榈酸修饰的细胞色素C碳端8肽或十一烷酸修饰的细胞色素C碳端8肽为模板，采用反相微乳液的方式，得到表面定向印迹聚合物，并将其修饰在石英晶体微天平表面，得到传感器，包括如下步骤：

1)将磺基琥珀酸钠二辛酯(AOT)800mg、Brij 301.55mL和正己烷20mL混合，室温下磁力搅拌，得到有机相；

2)将浓氨水100μL用超纯水650μL稀释，在搅拌条件下滴入上述有机相中，制得反相微乳液体系；

3)将500μL硅酸四乙酯在搅拌下加入至上述体系中，室温下搅拌反应6小时，加入10mg棕榈酸修饰的细胞色素C碳端8肽，同时加入100μL三氨丙基三乙氧基硅烷，继续搅拌1小时；

4)将上述混合物倒入40mL乙醇中沉淀，离心分离得到分子印迹聚合物；

5)将40mL乙醇加入至分子印迹聚合物中，混合均匀，震荡2小时，离心除去上清液，重复此过程4次，再将乙醇换为40mL水，重复此过程2次，将得到的产物冻干，得到分子印迹聚合物；

6)将冻干后的产物3.6mg与PVC1.2 mg混合在二氯甲烷6mL中超声分散，取80μL滴于石英晶体微天平晶片上，晾干；得到分子印迹聚合物修饰的石英晶体微天平传感器；

制得的表面定向抗原决定基印迹聚合物修饰的石英晶体微天平传感器对目标分子细胞色素C的测定：将浓度0.005-0.060μg/mL的细胞色素C缓冲溶液分别加入到装载有制备的传感器及参比传感器的石英晶体微天平中，分别得到对于细胞色素C的频率响应。

说明书

表面定向印迹聚合物修饰石英晶体微天平传感器的制备

技术领域

[0001] 本发明涉及基于分子印迹聚合物的石英晶体微天平传感器的制备技术，特别是一种基于表面定向抗原决定基印迹聚合物修饰的石英晶体微天平传感器及其制备方法。

背景技术

[0002] 分子印迹聚合物是针对某种目标分子合成的人工抗体，对目标分子具有选择性识别的作用。参见：Wulff,G.；Sarhan,A.Angew.Chem.Int.Ed.1972,11；Chen,L.；Wang,X.；Lu,W.；Wu,X.；Li,J.Chem.Soc.Rev.2016,45,2137-2211；Schirhagl,R.Anal.Chem.2014,86,250-261；Chen,L.；Xu,S.；Li,J.Chem.Soc.Rev.2011,40,2922-2942。针对小分子的分子印迹聚合物已经有较为成熟的发展，但以蛋白质等大分子做模板的印迹聚合物，因蛋白的体积大，传质阻力大，蛋白易变性等原因，发展受限。参见：Wulff,G.Microchim.Acta 2013,
180,1359-1370；Subrahmanyam,S.；Guerreiro,A.；Poma,A.；Moczko,E.；Piletska,E.；
Piletsky,S.Eur.Polym.J.2013,49,100-105；Li,S.；Cao,S.；Whitcombe,M.J.；Piletsky,S.A.Prog.Polym.Sci.2014,39,145-163。为了解决此问题，发展出了表面印迹及抗原决定基印迹。参见：Lautner,G.；Kaev,J.；Reut,J.； A.；Rappich,J.；Syritski,V.；Gyurcsányi,R.E.Adv.Funct.Mater.2011,21,591-597；Menaker,A.；Syritski,V.；Reut,J.；
A.；Horváth,V.；Gyurcsányi,R.E.Adv.Mater.2009,21,2271-2275；Nematollahzadeh,A.；
Sun,W.；Aureliano,C.S.A.；Lütkemeyer,D.；Stute,J.；Abdekhodaie,M.J.；Shojaei,A.；
Sellergren,B.Angew.Chem.Int.Ed.2011,123,515-518；Li,D.Y.；Qin,Y.P.；Li,H.Y.；He,X.W.；Li,W.Y.；Zhang,Y.K.Biosens.Bioelectron.2015,66,224-230；Nishino,H.；Huang,C.S.；Shea,K.J.Angew Chem Int EdEngl 2006,45,2392-2396；Li,S.；Yang,K.；Liu,J.；
Jiang,B.；Zhang,L.；Zhang,Y.Anal.Chem.2015,87,4617-4620；Tai,D.-F.；Jhang,M.-H.；
Chen,G.-Y.；Wang,S.-C.；Lu,K.-H.；Lee,Y.-D.；Liu,H.-T.Anal.Chem.2010,82,2290-
2293。抗原决定基是蛋白质一段暴露在外的特征序列，通常为9-15肽，因其体积小，不易变性，比起蛋白本身作为模板更为有利。但抗原决定基在印迹层内可能以多种方向印迹，因此会造成很多无效的印迹孔穴，导致蛋白因为方向不合适而无法吸附。与此之上，提出了定向抗原决定基印迹。参见：Li,S.；Yang,K.；Liu,J.；Jiang,B.；Zhang,L.；Zhang,Y.Anal.Chem.2015,87,4617-4620；Li,S.；Yang,K.；Deng,N.；Min,Y.；Liu,L.；Zhang,L.；
Zhang,Y.ACS Appl.Mater.Inter.2016,8,5747-5751；Bie,Z.；Chen,Y.；Ye,J.；Wang,S.；
Liu,Z.Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,10211-10215。石英晶体微天平是一种利用石英晶体的压电效应制成的质量传感器。它可以将其晶片表面物质质量的变化转换为频率的变化，灵敏度可达纳克级别。参见：Lu,C.H.；Zhang,Y.；Tang,S.F.；Fang,Z.B.；Yang,H.H.；Chen,X.；Chen,G.N.Biosens.Bioelectron.2012,31,439-444；Arif,S.；Qudsia,S.；Urooj,S.；
Chaudry,N.；Arshad,A.；Andleeb,S.Biosens Bioelectron.2015,65,62-70；Skládal,P.TrAC-Trend.Anal.Chem.2016,79,127-133。但因为石英晶片表面的低选择性，其应用受到了限制。而分子印迹聚合物具有很好选择性，将分子印迹的选择性与石英晶体微天平的灵敏性结合，可以得到选择性高、灵敏度低的传感器。

[0003] 基于分子印迹技术的石英晶体微天平传感器，将分子印迹技术的高选择性与石英晶体微天平的高灵敏性相结合，已成功地用于小分子及蛋白质的分析识别，参见：Chunta,S.；Suedee,R.；Lieberzeit,P.A.Anal.Bioanal.Chem.2017；Chunta,S.；Suedee,R.；Lieberzeit,P.A.Anal.Chem.2016,88,1419-1425；Lee,M.-H.；Thomas,J.L.；Tseng,H.-Y.；
Lin,W.-C.；Liu,B.-D.；Lin,H.-Y.ACSAppl.Mater.Inter.2011,3,3064-3071。本发明采用表面定向抗原决定基印迹方法制备石英晶体微天平传感器，利用反相微乳液聚合，合成表面定向印迹的抗原决定基印迹聚合物，修饰在石英晶体微天平上，制得的传感器可以选择性地、灵敏地定量测定蛋白质。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种表面定向抗原决定基印迹聚合物修饰的石英晶体微天平传感器的制备方法。该方法采用反相微乳液的方法，结合了表面印迹和抗原决定基印迹的优点，以分子印迹聚合物的高选择性结合石英晶体微天平的高灵敏性，制备方法简便，灵敏度低，重现性好，对实际样品中目标物的选择性检测有良好的应用前景。

[0005] 本发明的技术方案：

[0006] 一种表面定向抗原决定基印迹聚合物修饰的石英晶体微天平传感器的制备方法，以棕榈酸修饰的细胞色素C碳端8肽或十一烷酸修饰的细胞色素C碳端8肽为模板，采用反相微乳液的方式，得到表面定向印迹聚合物，并将其修饰在石英晶体微天平表面，得到传感器，包括如下步骤：

[0007] 1)将磺基琥珀酸钠二辛酯(AOT)、Brij 30和正己烷混合，室温下磁力搅拌，得到有机相；

[0008] 2)将浓氨水用超纯水稀释，在搅拌条件下滴入上述有机相中，制得反相微乳液体系；

[0009] 3)将硅酸四乙酯在搅拌下加入至上述体系中，室温下搅拌反应2～10小时，加入棕榈酸修饰0细胞色素C碳端8肽或十一烷酸修饰的细胞色素C碳端8肽，同时加入三氨丙基三乙氧基硅烷，继续搅拌0.5～3小时；

[0010] 4)将上述混合物倒入乙醇中沉淀，离心分离得到分子印迹聚合物；

[0011] 5)将乙醇加入至分子印迹聚合物中，混合均匀，震荡1～12小时，离心除去上清液，重复此过程2～10次，再将乙醇换为水，重复此过程1～10次，将得到的产物冻干，得到分子印迹聚合物；

[0012] 6)将冻干后的产物与PVC混合在二氯甲烷中超声分散，滴于石英晶体微天平晶片上，晾干。得到分子印迹聚合物修饰的石英晶体微天平传感器。所述AOT，Brij 30和正己烷的摩尔比为1:1～4:60～100。所述浓氨水与超纯水的体积比为1:5～1:8。所述硅酸四乙酯与棕榈酸修饰细胞色素C碳端8肽及三氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为：100～400:1:25～70。

[0013] 所述混合物与乙醇、水的体积比为：1:1～15:2～15。

[0014] 所述产物与PVC,二氯甲烷的质量比为1:1～5:3～10。

[0015] 本发明的优点和积极效果是：

[0016] 1)棕榈酸修饰的抗原决定基，在反相微乳液聚合中可以定向印迹在聚合物表面，提高了模板利用率；

[0017] 2)采用抗原决定基法合成的印迹聚合物，可以识别目标细胞色素C蛋白；

[0018] 3)利用此抗原决定基印迹聚合物修饰的石英晶体微天平可以选择性地测定低浓度的细胞色

[0019] 素C。

附图说明

[0020] 图1是该表面定向抗原决定基印迹聚合物的透射电镜图。

[0021] 图2是该表面定向抗原决定基印迹聚合物修饰石英晶体微天平传感器的扫描电镜图。

[0022] 图3是该表面定向抗原决定基印迹聚合物修饰石英晶体微天平传感器与非印迹聚合物修饰石英晶体微天平传感器(参比)对目标分子测定性能的表征。

[0023] 图4是实施例1,2与非印迹聚合物(参比)的印迹效果。

具体实施方式

[0024] 实施例1

[0025] 一种表面定向抗原决定基印迹聚合物修饰的石英晶体微天平传感器的制备方法，以棕榈酸修饰的细胞色素C碳端8肽为模板，采用反相微乳液的方式，得到表面定向印迹聚合物，并将其修饰在石英晶体微天平表面，得到传感器，包括如下步骤：

[0026] 1)将磺基琥珀酸钠二辛酯(AOT)800mg、Brij 301.55mL和正己烷20mL混合，室温[0027] 下磁力搅拌，得到有机相；

[0028] 2)将浓氨水100μL用超纯水650μL稀释，在搅拌条件下滴入上述有机相中，制得反相

[0029] 微乳液体系；

[0030] 3)将500μL硅酸四乙酯在搅拌下加入至上述体系中，室温下搅拌反应6小时，加入10

[0031] mg棕榈酸修饰的细胞色素C碳端8肽，同时加入100μL三氨丙基三乙氧基硅烷，继续[0032] 搅拌1小时；

[0033] 4)将上述混合物倒入40mL乙醇中沉淀，离心分离得到分子印迹聚合物；

[0034] 5)将40mL乙醇加入至分子印迹聚合物中，混合均匀，震荡2小时，离心除去上清液，[0035] 重复此过程4次，再将乙醇换为40mL水，重复此过程2次，将得到的产物冻干，得到[0036] 分子印迹聚合物。

[0037] 6)将冻干后的产物3.6mg与PVC1.2mg混合在二氯甲烷6mL中超声分散，取80μL滴[0038] 于石英晶体微天平晶片上，晾干。得到分子印迹聚合物修饰的石英晶体微天平传感器。

[0039] 制得的表面定向抗原决定基印迹聚合物修饰的石英晶体微天平传感器对目标分子细胞色

[0040] 素C的测定：

[0041] 将浓度0.005-0.060μg/mL的细胞色素C缓冲溶液分别加入到装载有制备的传感器及参比传感器的石英晶体微天平中，分别得到对于细胞色素C的频率响应。

[0042] 石英晶体微天平：KSV，芬兰，QCM Z500型。

[0043] 图1是该表面定向抗原决定基印迹聚合物的透射电镜图，图中显示：该方法制备的印迹聚合物尺寸约42nm，具有良好的分散性。

[0044] 图2是该表面定向抗原决定基印迹聚合物修饰石英晶体微天平传感器的扫描电镜图，图中显示：制得的印迹聚合物通过PVC成功固定在晶片上。

[0045] 图3是该表面定向抗原决定基印迹聚合物修饰石英晶体微天平传感器与非印迹聚合物修饰石英晶体微天平传感器(参比)对目标分子的频率响应，通过比较两者加入细胞色素C前后的频率差，可以说明制得传感器具有良好的选择性测定行为。(实施例1)[0046] 图4是实施例1,2与非印迹聚合物(参比)的印迹效果，可以看出，实施例1的吸附量与参比的对比最明显，即其具有最好的选择性效果。

[0047] 实施例2

[0048] 一种表面定向抗原决定基印迹聚合物修饰的石英晶体微天平传感器的制备方法，以细胞色素C碳端8肽为模板，采用反相微乳液的方式，得到表面定向印迹聚合物，并将其修饰在石英晶体微天平表面，得到传感器，具体实施步骤与实施例1基本相同，不同之处在于步骤3)中加入的为十一烷酸修饰的细胞色素C碳端8肽,所得产物选择性不如实施例1。