[發明專利]一種智能響應性聚合物修飾的多孔膜材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910071825.5
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN111484646B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 卿光焱;陳志祥
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;G01N27/48;C08L67/02;C08L69/00;C08L33/12
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

本發明涉及材料分析化學、生物化學和有機化學領域，提供一種智能響應性聚合物修飾的多孔膜材料及其制備方法，該多孔膜材料包括多孔膜和接枝到所述多孔膜的孔道內表面的智能響應性聚合物。制備方法主要利用原子轉移自由基聚合反應機制，將智能響應性聚合物接枝到多孔膜的孔道內表面得到多孔膜材料。通過皮安計測量孔道電流的變化最終實現了對環磷酸腺苷及其類似物超靈敏性檢測，對生物、化學和材料學，尤其是生物傳感領域及生物分離領域都有著十分重要的理論和實際意義。

技術領域

本發明涉及智能響應性聚合物在無機多孔膜材料表面的修飾。同時還進一步涉及該聚合物修飾的多孔膜材料在檢測環磷酸腺苷中的應用。和常規的同位素標記、色譜分離和質譜檢測的方法相比，聚合物修飾的多孔膜材料在檢測磷酸腺苷時，具有檢測靈敏度高，檢測速度快，操作簡便，成本低廉的優點。非常適用于復雜生物體系中快速動態地監測環磷酸腺苷含量變化，并對其類似物磷酸腺苷做出一定區分。

背景技術

環磷酸腺苷(cAMP)是細胞內參與調節物質代謝和生物學功能的重要物質，是生命信息傳遞的第二信使。在體內可以促進心肌細胞的存活，增強心肌細胞抗損傷、抗缺血和缺氧能力；促進鈣離子向心肌細胞內流動，增強磷酸化作用，促進興奮-收縮偶聯，提高心肌細胞收縮力，增加心輸出量；同時還擴張外周血管，降低心臟射血阻抗，減輕心臟前后負荷，增加心排出量，改善心功能。從而對心臟起到營養心肌、正性肌力、舒張血管、抗血小板凝聚和抗心律失常的作用。

環磷酸腺苷(cAMP)在臨床上主要用于治療心功能不全、心絞痛和心肌梗死。尤其是對洋黃類強心藥中毒或不敏感的患者。進入細胞的環磷腺苷在發揮生物學效應后被磷酸二酯酶降解成5-腺苷-5′-磷酸(5-AMP)失去活性，進而被分解成腺苷和磷酸。它是在人體內廣泛存在的一種具有生理活性的重要物質，由三磷酸腺苷在腺苷環化酶催化下生成，能調節細胞的多種功能活動。作為激素的第二信使，在細胞內發揮激素調節生理機能和物質代謝作用，能改變細胞膜的功能，促使網織肌漿質內的鈣離子進入肌纖維，從而增強心肌收縮，并可促進呼吸鏈氧化酶的活性，改善心肌缺氧，緩解冠心病癥狀及改善心電圖。此外，對糖、脂肪代謝、核酸、蛋白質的合成調節等起著重要的作用。因此，對于生物體內cAMP的動態監控和定量研究成為了生命科學中的熱點問題。目前對于磷酸腺苷的檢測，主要采用的方法是利用放射元素如³²P或³H在生物代謝過程中進行標記，先進行色譜分離，然后通過放射圖譜或質譜技術進行定性或者定量的檢測。然而，上述方法存在費時費力的缺點，且由于生物體系復雜檢測靈敏度不高，另外具有放射性危險。因此，當我們在研究過程中重點關注其動態變化的濃度而不是具體結構時，該方法的就難以滿足快速檢測的要求。綜上所述，開發對生物體內痕量的環磷酸腺苷具有高選擇性和高靈敏度的傳感器，對于進一步研究細胞內信號通路的組成及機理有著重要的意義。本發明受生物體內細胞膜離子通道的啟發，通過表面引發—原子轉移自由基聚合的方法，將對環磷酸腺苷具有響應性的智能聚合物修飾到多孔膜的孔道內，以構建仿生人工離子通道，并制備出具有選擇性、響應性和可控性的傳感器件。環磷酸腺苷通過納米通道時，與孔道內表面修飾的智能聚合物的結合造成后者構象發生劇烈變化，從而導致孔道有效直徑變小，通過皮安計測量孔道電流的變化最終實現了對環磷酸腺苷及其類似物的超靈敏性檢測，對生物、化學和材料學，尤其是生物傳感領域及生物分離領域都有著十分重要的理論和實際意義本發明受生物體內細胞膜離子通道的啟發，通過表面引發—原子轉移自由基聚合的方法，將對環磷酸腺苷具有響應性的智能聚合物修飾到多孔膜的孔道內，以構建仿生人工離子通道，并制備出具有選擇性、響應性和可控性的傳感器件。環磷酸腺苷通過納米通道時，與孔道內表面修飾的智能聚合物的結合造成后者構象發生劇烈變化，從而導致孔道有效直徑變小，通過皮安計測量孔道電流的變化最終實現了對環磷酸腺苷及其類似物超靈敏性檢測，對生物、化學和材料學，尤其是生物傳感領域及生物分離領域都有著十分重要的理論和實際意義。

發明內容