用于孔雀石绿spr检测的胶体金放大分子印迹膜的制备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于胶体金信号放大的分子印迹膜的制备，并以此作为表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)传感器的识别元件,用于检测孔雀石绿,特别涉及于SPR芯片表面原位合成胶体金-分子印迹膜的方法。
【背景技术】
[0002]孔雀石绿(C23H25ClN2)属于三苯甲烷类染料，为具有金属光泽的结晶体，极易溶于水，在细胞分裂时阻碍蛋白肽的形成，从而产生抗菌杀虫作用，被作为杀菌剂、驱虫剂，是药用染料中抗菌效力较强的一类。在鱼类饲养中一般用于防治水霉病、烂鳃病以及寄生虫病等。研究表明孔雀石绿具有潜在的致癌、致畸和致突变作用，1993年美国FDA已经将其列为优先研究的致癌性化学物质。由于孔雀石绿在体内代谢缓慢，代谢产物中的无色孔雀石绿在动物体内至少一周稳定不变，因此美国、日本以及英国等许多国家已禁止将其用于水产养殖业。《中华人民共和国农业行业标准无公害食品渔用药物使用准则(NY5071-2002)》中也将孔雀石绿列为禁用药物。但是孔雀石绿在水产养殖中抗菌效果较好、价格低廉，仍被部分商贩违法使用。近几年我国因药物残留问题导致出口的动物性食品屡遭禁运，2006年初我国出口韩国的鳗鱼由于孔雀石绿检测超标，使我国渔业遭受巨大经济损失，欧盟等国家和地区多次强烈要求我国政府对孔雀石绿残留进行监控。因此，建立孔雀石绿残留的检测方法十分迫切并具有重要的现实意义。
[0003]目前孔雀石绿的检测方法主要是高效液相色谱法、液质联用法、光谱分析、酶联免疫法和电化学分析等。在这些方法中，液质联用与酶联免疫法较为常用，其中液质联用灵敏度高效果好，但设备昂贵，检测成本高；而尽管酶联免疫法快速、灵敏、特异高，但是所用的抗体制备困难且只在生理条件下稳定。SPR传感检测方法是基于表面等离子体共振原理的光学方法，通过其芯片表面敏感识别元件对目标物的识别和吸附，产生传感信号，达到实时检测的目的，具有无需标记、快速、灵敏、对样品无损的优势，具备开发成一类现场快速检测技术的潜在条件。但目前常用的敏感识别元件为抗体和酶等生物材料，检测成本较高且贮存时间短。分子印迹材料作为一种可以根据目标物分子定制的聚合物材料，可对目标物特异性吸附和分离，被称为“人工抗体”，并且易于制备、成本低、环境耐受性好。通过在SPR传感器芯片表面原位聚合制备分子印迹膜，建立分子印迹-SPR传感检测方法，并通过加入胶体金实现信号放大，其关键步骤是胶体金的制备、分子印迹膜的制备及其在SPR传感器芯片表面的固定。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种在SPR传感器芯片表面原位聚合含有胶体金的分子印迹薄膜的方法。
[0005]本发明的技术方案概述如下:
[0006]一种在SPR芯片表面热引发原位聚合含有胶体金的孔雀石绿分子印迹薄膜的方法，具体步骤如下:
[0007](I)采用硼氢化钠还原氯金酸的方法，制备表面修饰有MUA的胶体金。(2)将引发剂和粘附剂溶解于适当有机溶剂中，经匀胶仪旋涂至SPR芯片(石英基质表面镀有50nm金膜)表面，通过调节溶液浓度控制膜厚度；
[0008](3)将经步骤(2)修饰的SPR芯片浸入含有模板分子、功能单体和交联剂的预聚合液中，预聚合液溶剂中混有MUA修饰的胶体金，除氧后60°C引发聚合16小时，经过洗脱模板分子，得到原位聚合在SPR芯片表面的分子印迹膜，可选择性的吸附模板分子，原子力显微镜和扫描电镜表征其形貌。
[0009]所述引发剂优选为偶氮二异丁腈、过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯、2，2’-偶氮二(2-咪基丙烷)二盐酸盐和偶氮二异丁基脒盐酸盐。
[0010]所述粘附剂优选为聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚乙烯。
[0011]所述功能单体优选为N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、2-乙烯基吡啶。
[0012]所述交联剂优选为N，N’ -亚甲基二丙烯酰胺、二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、3，5-二(丙烯酰胺)苯甲酸。
【附图说明】
[0013]图1SPR传感芯片表面原位聚合制备孔雀石绿分子印迹膜示意图。
[0014]图2含有胶体金的分子印迹膜吸附孔雀石绿前后信号放大原理图，分子印迹颗粒复合物修饰的SPR传感器芯片检测孔雀石绿图解(schematic representat1nof AU-MIP / AIBN-coated SPR senor chip for detect1n of analyze, malachitegreen(MG))。
[0015]图3含有胶体金的孔雀石绿分子印迹膜原子力显微镜图。
[0016]图4以甲基丙烯酸为功能单体的孔雀石绿分子印迹膜扫描电镜图。
[0017]图5以N-异丙基丙烯酰胺为功能单体，含有胶体金的孔雀石绿分子印迹膜扫描电镜图。
[0018]图6几种孔雀石绿分子印迹膜吸附孔雀石绿的SPR响应曲线。
[0019]图7含有胶体金的以N-异丙基丙烯酰胺为功能单体的孔雀石绿分子印迹膜对孔雀石绿的吸附响应标准曲线。
【具体实施方式】
[0020]实施方式一:SPR传感器芯片表面原位合成含有胶体金的孔雀石绿分子印迹薄膜各种印迹膜的制备:
[0021](I)向含有3.3g TOAB的400ml甲苯溶液及200ml 15mM的HAuCl4.4H20水溶液的混合溶液中，缓慢滴入10ml含有655mg MUA的甲苯溶液，剧烈搅拌。再向该混合液中逐滴加入新配制的NaBH4水溶液(0.3M，100ml)，继续搅拌lh。用去离子水冲洗并分离有机相，旋蒸去除有机相溶剂，所得残留物真空干燥I天，得到的黑色固体以2V / min的速度热处理30min至155°C。所得产物溶于50ml的甲苯中，再将其逐滴加入800ml氯仿中，过滤去除过量的MUA和Τ0ΑΒ，得到胶体金，在室温干燥后溶于200ml 二甲基亚砜中。
[0022](2)称取20mg引发剂和2mg粘附剂溶于ImL四氢呋喃中，混和均匀。取100 μ L混合液滴于SPR传感器芯片表面，在匀胶台上旋涂均匀；
[0023](3)称取27mg孔雀石绿与一定比例的功能单体、交联剂溶于3.5mL含有胶体金的二甲基亚砜中，制得预聚合液；(备注:功能单体包括甲基丙烯酸、N-异丙基丙烯酰胺、双功能单体甲基丙烯酸与N-异丙基丙烯酰胺的摩尔比为(1:2)、双功能单体甲基丙烯酸与N-异丙基丙烯酰胺的摩尔比为(2:1))
[0024](4)将步骤(3)配置的预聚合液超声除气5min后，通氮气除氧8min。将旋涂了引发剂的SPR芯片浸入预聚合液中，继续通氮5min，密封反应容器，于真空干燥箱中60°C聚合16h。聚合完毕后将SPR芯片浸入甲醇:冰乙酸=9:1的混合溶液中洗脱模板分子6h。
[0025]实施方式二:以含有胶体金的分子印迹膜作为SPR传感器识别元件，检测水中孔雀石绿
[0026](I)将表面聚合有分子印迹膜的芯片安装至SPR传感器(Autolab ESPRIT，荷兰)，用去离子水稳定芯片表面，直至基线稳定；
[0027](2)以去离子水作为溶剂和载液，取50 μ L孔雀石绿溶液在芯片表面进行吸附反应600s，解吸附300s，测得该浓度孔雀石绿SPR响应值。用含ImM HC1、20%乙腈(V / V)的水溶液再生120s，洗脱吸附的孔雀石绿，以此循环对0.005-5yg / mL浓度范围内的孔雀石绿溶液进行检测；
[0028](3)根据测得的SPR信号及相应的孔雀石绿浓度，绘制含有胶体金的、以N-异丙基丙烯酰胺为功能单体的分子印迹膜对孔雀石绿的吸附响应标准曲线:在0.005-0.25μ g /mL 浓度范围内，y = 0.05053x+2.90427, R2=0.99871 A0.5_5yg / mL 的浓度范围内，y=0.02985x+25.96318，R2=0.99817。最低检测限:0.005 μ g / mL，检测时间小于 20min。
【主权项】
1.一种在SPR传感器芯片表面原位合成分子印迹薄膜的方法，其特征由以下步骤组成: (1)向含有3.3g TOAB的400ml甲苯溶液及200ml 15mM的HAuCl4.4H20水溶液的混合溶液中，缓慢滴入10ml含有655mg MUA的甲苯溶液，剧烈搅拌。再向该混合液中逐滴加入新配制的NaBH4水溶液(0.3M，100ml)，继续搅拌lh。用去离子水冲洗并分离有机相，旋蒸去除有机相溶剂，所得残留物真空干燥I天，得到的黑色固体以2V / min的速度热处理30min至155°C。所得产物溶于50ml的甲苯中，再将其逐滴加入800ml氯仿中，过滤去除过量的MUA和Τ0ΑΒ，得到胶体金，在室温干燥后溶于200ml 二甲基亚砜中。 (2)称取20mg引发剂和2mg粘附剂溶于ImL四氢呋喃中，混和均匀。取100μ L混合液滴于SPR传感器芯片表面，在匀胶台上旋涂均匀； (3)称取27mg孔雀石绿与一定比例的功能单体、交联剂溶于3.5mL含有胶体金的二甲基亚砜中，制得预聚合液；(备注:功能单体包括甲基丙烯酸、N-异丙基丙烯酰胺、双功能单体甲基丙烯酸与N-异丙基丙烯酰胺的摩尔比为(1:2)、双功能单体甲基丙烯酸与N-异丙基丙烯酰胺的摩尔比为(2:1)) (4)将步骤(3)配置的预聚合液超声除气5min后，通氮气除氧8min。将旋涂了引发剂的SPR芯片浸入预聚合液中，继续通氮5min,密封反应容器,于真空干燥箱中60 V聚合16h。聚合完毕后将SPR芯片浸入甲醇:冰乙酸=9:1的混合溶液中洗脱模板分子6h。
2.一种基于分子印迹膜作为SPR传感器识别元件的检测孔雀石绿的方法，其特征由以下步骤组成: (1)将表面聚合有分子印迹膜的芯片安装至SPR传感器(AutolabESPRIT，荷兰)，用去离子水稳定芯片表面，直至基线稳定； (2)以去离子水作为溶剂和载液，取50μ L孔雀石绿溶液在芯片表面进行吸附反应600s，解吸附300s，测得该浓度孔雀石绿SPR响应值。用含ImM HC1、20%乙腈(V / V)的水溶液再生120s，洗脱吸附的孔雀石绿，以此循环对0.005-5yg / mL浓度范围内的孔雀石绿溶液进行检测； (3)根据测得的SPR信号及相应的孔雀石绿浓度，绘制含有胶体金的、以N-异丙基丙烯酰胺为功能单体的分子印迹膜对孔雀石绿的吸附响应标准曲线:在0.005-0.25 μ g /mL 浓度范围内，y=0.05053x+2.90427，R20.99871 ;在 0.5-5 μ g / mL 的浓度范围内，y=0.02985x+25.96318，R2=0.99817。最低检测限:0.005 μ g / mL，检测时间小于 20min。
【专利摘要】本发明公开了一种以含有胶体金的分子印迹膜为SPR识别元件，快速检测孔雀石绿的方法，属于检测技术领域。本发明基于分子印迹与表面等离子体共振传感联用技术，首先利用粘附剂将引发剂固定在SPR芯片表面，再浸入预聚合液中热引发聚合，为了放大检测信号，在预聚合液中加入MUA修饰的胶体金，在SPR芯片表面原位合成分子印迹膜，并以此作为识别元件，通过胶体金将信号放大，建立一种新型的孔雀石绿SPR检测方法，该方法具有良好的灵敏度、特异性和稳定性。用分子印迹膜替代抗体或酶等生物材料作为传感器的识别元件，显著降低了检测成本，提高了传感器的贮存期和稳定性，在农药、兽药残留的检测应用中具有很大的潜力。
【IPC分类】G01N21-552
【公开号】CN104634762
【申请号】CN201310580918
【发明人】高志贤, 彭媛, 白家磊, 柳明, 刘原瑗, 孙思明
【申请人】中国人民解放军军事医学科学院卫生学环境医学研究所
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月14日