[發明專利]一種具有生物活性的導電聚苯胺及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201010146034.3
• 申請日: 2010-04-13
• 公開（公告）號: CN101812176A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 王巍
• 申請（專利權）人: 無錫中美億芯生物科技有限公司
• 主分類號: C08G73/02
• 分類號: C08G73/02;G01N27/327
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種具有生物活性的導電聚苯胺及其制備方法和應用，具體 說，是涉及一種采用原位電化學組合合成(combinatorial?synthesis)方法，使帶有 生物活性單元的苯胺衍生物單體以活性自由基聚合方式與溶液中的苯胺共聚 于電極上，一步直接在電極上原位生成具有生物活性的導電聚苯胺，及采用獨 立尋址的微電極陣列技術，應用所述的具有生物活性的導電聚苯胺制備功能化 微電極陣列。

背景技術

導電聚合物因其特殊的結構和優異的物理化學性能，在光學、電磁學和化 學等領域具有廣闊的應用前景。近年來，導電聚合物在生物材料領域的應用， 取得了一定的研究成果。導電聚合物在生物材料領域中的應用，以作為生物傳 感器最為多見。通常情況下，將不同的酶、輔酶、抗體、DNA、甚至細胞和 組織等生物活性物質固定于導電聚合物中，形成各種新型的生物傳感器。這種 傳感器具有響應性能強，制作過程簡單、可控等特點。在構建導電聚合物生物 傳感器過程中，聚合物的合成通常采用操作簡單、易于控制的電化學方法。在 聚合過程中，生物活性物質既可與聚合物單體同時聚合到電極表面，也可先與 其單體吸附在電極表面，再氧化聚合形成生物識別固態元件。其間，通過有效 地控制聚合物電聚合過程，生物活性物質可固定到各種類型的電極或者電極的 特定部位，也可將兩種或多種酶等生物活性物質同時固定于同一層聚合膜或分 別固定于多層聚合膜上。導電聚合物作為分子導線，其三維立體結構可使電子 在生物分子(活性中心)與電極表面直接傳遞，顯著提高生物傳感器的響應特 性。通過控制聚合膜的厚度、生物分子在膜中的空間分布、聚合膜的空隙度等 指標可以調整生物傳感器的響應特性和選擇性。

構建導電聚合物生物傳感器的關鍵是如何將生物活性物質有效地固定在 導電聚合膜上，且最大限度地保持其生物活性，形成可長期反復作用的生物識 別固態元件。生物活性物質常用的固定方法主要有包埋法、共價法、吸附法和 交聯法。其中以包埋法最為多見，該法依賴于電化學聚合而實現，即，在電化 學聚合的同時，生物活性物質以包埋的形式固定到導電聚合膜中。目前，導電 聚合物生物傳感器的研究雖然取得了一定的成果，但同時也面臨了一些問題。 如無常規設備可制造穩定的可重復生產的導電聚合物生物傳感器，這在很大程 度上限制了此類傳感器在分析領域的廣泛應用。

在導電聚合物中，聚苯胺因其導電性能優良，環境穩定性好，合 成工藝簡單，原料成本低廉等優點，被稱為是最有可能實際應用的 導電聚合物。然而用傳統方法合成的聚苯胺由于其分子量小，分子 鏈中存在缺陷而使其導電性能和力學性能大大降低，從而限制了其 實際應用。如中國專利CN1718611，由于其制備工藝的限制，制備 的導電聚苯胺脆性較大，韌性較差，并且熱穩定性也不佳。又如中 國專利CN1294154，采用乳液聚合的方法，摻雜劑采用十二烷基苯 磺酸等，得到一種非常穩定的水相聚苯胺乳液，但是需要用破乳劑 對其破乳，使得相應的一系列后續工藝變得復雜，大大增加了聚苯 胺的生產成本。

原位聚合法，是指單體吸附在其他基材上，通過引發基體表面上 的單體聚合，從而獲得聚合物包覆基材表面的功能性復合材料的方 法。該方法具有不需要特殊設備、操作簡單、膜厚可控等優點，尤 其對找不到合適溶劑的導電聚合物具有優勢：既改善了聚苯胺的加 工性，又易工業化；既賦予了絕緣基質電學和光學性能，還保持了 基質的完整結構。

由于存在鏈轉移和鏈終止反應，傳統自由基聚合不能較好地控制分子 量及大分子結構。活性自由基聚合具有無終止、無轉移、引發速率遠遠大 于鏈增長速率等特點，它的優點在于可控制聚合物的分子量，分子量分布 (相同的鏈長)窄，可進行端基官能化，形成立體結構如納米纖維，梳型， 星型高分子，嵌段共聚物，接枝共聚物等，是實現分子設計、合成具有特 定結構和性能聚合物的重要手段。

發明內容

本發明為了解決困擾學術界已久的如何將生物活性單元不失活地且永久 地結合到金屬上而且還能一步到位地將生物活性分子接入導電聚合物的難題， 提供了一種具有生物活性的導電聚苯胺及其制備方法和應用。

為實現上述發明目的，本發明采用的具體技術方案如下：

本發明的具有生物活性的導電聚苯胺，具有如下通式：