[發明專利]一種基于水相的光子晶體分子印跡水凝膠傳感器及其制備方法和檢測方法

在審

• 申請號: 202110439731.6
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113607692A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 羅愛芹;劉宗坤;侯慧鵬;梁阿新;劉毅權;許立霖;王微
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;G01N21/78;C08J5/18;C08J9/28;C08F220/56;C08F222/38;C08L33/26
• 代理公司: 北京宣言律師事務所 11509
• 代理人: 張紫曄

1.一種基于水相的光子晶體分子印跡聚合物水凝膠傳感器，其特征在于，所述水凝膠具有反蛋白石的光子晶體結構，是一種高度有序的多孔材料，具有光子能帶和帶隙，大的比表面積，在特定波長的光照射下能夠產生布拉格衍射現象。

2.根據權利要求1所述的光子晶體分子印跡水凝膠傳感器，其特征在于，所述反蛋白石結構的模板由尺寸為283nm的二氧化硅微球通過垂直自組裝法獲得，微球排列緊密，結構規則。所述水凝膠在模板表面聚合并包裹模板，通過氫氟酸除去二氧化硅微球，得到具有反蛋白石光子晶體結構的水凝膠。

3.根據權利要求1所述的光子晶體分子印跡水凝膠傳感器，其特征在于，所述水凝膠膜由交聯劑N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺，功能單體丙烯酰胺及目標蛋白組成。丙烯酰胺與目標蛋白在低溫下進行預聚合，交聯劑和功能單體在模板表面聚合時，會將目標蛋白包裹在聚合物中，從而在水凝膠內引入特異性識別位點。

4.根據權利要求1所述的光子晶體分子印跡水凝膠傳感器，其特征在于，所述水凝膠的合成完全在水相中進行，可以較好的保護目標蛋白的活性和結構。

5.一種權利要求1所述的光子晶體分子印跡水凝膠傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟

1)使用硅酸四乙酯、氨水、水和乙醇合成直徑為283nm的二氧化硅微球，用乙醇洗滌產物并離心和干燥，將干燥產物配制成質量分數為2％的二氧化硅-乙醇分散液；

2)將玻璃片裁成1mm×8mm×76mm和1mm×10mm×30mm兩種尺寸，分別作為載玻片和壓片。用去離子水清洗，在食人魚溶液(98％H₂SO₄-30％H₂O₂，7:3，v/v)中浸泡24h，依次用去離子水和乙醇清洗，使用氮氣進行干燥；

3)將載玻片垂直插入分散液中，采用垂直自組裝法在玻璃表面組裝蛋白石結構的光子晶體模板；自組裝溫度為35℃，時間為72h；

4)將目標蛋白溶解在磷酸鹽緩沖液(0.2mol/L，pH＝6.4)中，加入一定量的N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺和一定量的丙烯酰胺。目標蛋白、N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺和丙烯酰胺的質量比為1:2:15～2:3:17；使用旋渦混合器混合5分鐘，置于4℃的冰箱中預聚合3小時，通入氮氣10min，加入質量分數為10％的過硫酸銨溶液和一定量的四甲基乙二胺引發聚合；

5)將引發后的混合溶液迅速注入由壓片和帶有光子晶體模板的玻片組成的夾心結構中，并用夾子夾緊，靜置1小時；

6)將夾心結構置于去離子水中，待凝膠自行脫落。使用質量分數為1％的氫氟酸浸泡20～30分鐘除去二氧化硅微球模板；

7)浸入體積比為1:1的濃度為10％乙酸和濃度為10％十二烷基磺酸鈉混合溶液中保持15分鐘，除去目標蛋白。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，在步驟7)后進行步驟8)制備對照組，按照步驟1)—7)的方法制備非印跡聚合物，聚合過程中不加入目標蛋白。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟4)中質量分數為10％的過硫酸銨溶液與四甲基乙二胺的體積比為4：1。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟5)中所使用的夾心結構厚度為1mm。

9.根據權利要求1所述的光子晶體分子印跡水凝膠傳感器，其特征在于，所使用的目標蛋白為溶菌酶。

10.根據權利要求1所述的光子晶體分子印跡水凝膠傳感器檢測溶菌酶的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將水凝膠分別浸入含有不同濃度梯度的溶菌酶標準溶液中。在室溫下孵育20min后，使用紫外分光光度計測定水凝膠的布拉格衍射峰波長，以波長的變化量與濃度作圖；

2)將水凝膠浸入500μg/mL的溶菌酶標準溶液中，使用紫外分光光度計每隔2.5分鐘測定一次水凝膠的布拉格衍射峰波長，直至波長不發生變化為止，以波長與時間作圖；

3)選用牛血清蛋白(Bovine albumin)、L-谷氨酸(L-Glu)、大腸桿菌全蛋白(The WholeCell Proteins in Escherichia coli)作為溶菌酶的干擾物來測定所述光子晶體分子印跡水凝膠膜的選擇性。