[發明專利]含磷毒劑檢測用凝膠光子晶體、制備方法及應用

在審

• 申請號: 201710052472.5
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN107064013A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 嚴春曉;徐佳煜;李樹廣;胡曉春;周朝華;劉超;孟子暉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍防化學院
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙)11371
• 代理人: 李進

技術領域

本發明涉及含磷毒劑檢測領域，具體而言，涉及含磷毒劑檢測用凝膠光子晶體、制備方法及應用。

背景技術

凝膠光子晶體是一種結合了光子晶體與智能水凝膠的特性而發展出的新型敏感材料。凝膠光子晶體中的水凝膠對外界環境變化產生響應，帶動凝膠內光子晶體的晶格常數發生變化，從而產生相應的衍射光譜變化。基于此特性，凝膠光子晶體可應用于各類生化傳感器件中，具有檢測操作簡單、可小型化的特點，常見有葡萄糖、溫度、金屬離子的檢測等。

含磷毒劑是一類劇毒的有機膦酸酯類化合物，包括沙林(Sarin，GB)、梭曼(Soman，GD)、塔崩(Tabun，GA)，維埃克斯(VX)等。含磷毒劑毒性極強，是一類活性很強的膽堿酯酶(AChE)抑制劑，能造成膽堿能神經系統功能障礙，使生物體喪失機能甚至死亡。

如果將酶固化于凝膠光子晶體，就能夠將酶的專一識別特性與凝膠光子晶體相結合，從而開發出以酶作為鑒別元件、并以凝膠光子晶體作為顯示元件的生化傳感器，而這也為含磷毒劑的痕量、快速檢測提供了新的可能性。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種含磷毒劑檢測用凝膠光子晶體的制備方法，本發明方法中，通過首先制備官能化的凝膠光子晶體，再通過對凝膠光子晶體化學修飾和固化，并將膽堿酯酶固化于凝膠光子晶體，從而可以使得固化后的凝膠光子晶體能夠對含磷毒劑具有高靈敏度和高選擇性的響應，并能夠用于含磷毒劑的檢測。本發明方法具有制備方法操作步驟簡單便捷，所制得的凝膠光子晶體檢測靈敏度高等優點。

本發明的第二目的在于提供一種含磷毒劑檢測用凝膠光子晶體，所述凝膠光子晶體由本發明方法制備得到，具有對含磷毒劑響應靈敏度高、選擇性好等優點。

本發明的第三個目的在于提供所述含磷毒劑檢測用凝膠光子晶體的應用，本發明凝膠光子晶體對于含磷毒劑響應的靈敏度高且選擇性好，因而能夠痕量、快速的檢測含磷毒劑。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

含磷毒劑檢測用凝膠光子晶體制備方法，所述方法包括如下步驟：

苯乙烯乳液聚合制備單分散聚苯乙烯微球，得到含有聚苯乙烯微球的乳液；以離子交換樹脂對乳液進行處理，然后加入丙烯酰胺預聚液并混合，然后原位聚合，得到聚苯乙烯-聚丙烯酰胺凝膠光子晶體；

將凝膠光子晶體以堿液處理后，浸入膽堿酯酶溶液中并預培養；然后向預培養后的凝膠光子晶體中，加入縮合劑和溶有膽堿酯酶的固化試劑，并縮合反應；然后，將縮合反應后的凝膠光子晶體放入緩沖溶液中進行培養，即得到含磷毒劑檢測用凝膠光子晶體。

可選的，本發明中，所述單分散聚苯乙烯微球為粒徑為100～300nm的單分散聚苯乙烯微球。

可選的，本發明中，所述原位聚合具體為：將離子交換處理后的乳液和丙烯酰胺預聚液混合后所得混合溶液擴散分布于基底膜片表面，然后將膜片置于紫外光下，并低溫原位聚合1～5h。

可選的，本發明中，所述預培養的時間為24～72h。

可選的，本發明中，所述縮合劑為1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽和/或3-(二乙氧基磷酰氧基)-1,2,3-苯并三嗪-4-酮。

可選的，本發明中，所述溶有膽堿酯酶的固化試劑為溶有鴨血清膽堿酯酶的Tris-HCl緩沖溶液。

可選的，本發明中，所述縮合反應的溫度為20～25℃。

可選的，本發明中，所述緩沖溶液為Tris-HCl緩沖溶液。

同時，本發明還提供了由本發明方法所制得的含磷毒劑檢測用凝膠光子晶體。

進一步的，本發明也提供了由本發明方法所制得的含磷毒劑檢測用凝膠光子晶體在檢測含磷毒劑中的應用。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

本發明方法中，通過將光子晶體技術與智能水凝膠相結合，制備得到了凝膠光子晶體新型材料。這種新型材料中，在凝膠光子晶體上固化了堿酯酶，從而使其具備凝膠光子晶體與生物酶兩種材料的優點。

進一步的，本發明固化膽堿酯酶的凝膠光子晶體對含磷類毒劑具有專一性的結合性能，膽堿酯酶的絲氨酸位點與含磷毒劑結合形成一種穩定的陰離子四面體物質，膦酰化酶的陰離子電性改變凝膠光子晶體的唐南平衡，使凝膠內部滲透壓增大，凝膠溶脹吸水，直接用光譜儀檢測，凝膠光子晶體衍射峰波長發生變化。而這也使得固化了膽堿酯酶的凝膠光子晶體能夠實現痕量、快速、方便檢測含磷毒劑的目的。

附圖說明