[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

本發明研究了一種基于水相的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，屬于分子印跡傳感領域。本發明選擇溶菌酶(Lysozyme,Lyz)作為研究對象，將分子印跡技術與光子晶體相結合,通過一種新的印跡方法和印跡體系，在水相中通過一種簡單的方式制備了光子晶體分子印跡水凝膠傳感器。首先采用改進的法制備了單分散二氧化硅微球，隨后使用垂直自組裝法制備光子晶體模板，聚合溶液在模板表面聚合成膜后，使用氫氟酸除去光子晶體模板，最后使用模板得到反蛋白石結構的光子晶體分子印跡水凝膠傳感器。該水凝膠傳感器具有良好的選擇性和靈敏度，已經可以成功用于實際樣品中溶菌酶的檢測。

技術領域

本發明屬于分子印跡傳感領域，特別涉及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。

背景技術

溶菌酶(Lysozyme,Lyz)是一種大分子蛋白質，分子量約為14～15kDa。作為一種堿性酶，其能夠水解細菌中的黏多糖進而使細菌裂解，具有一定的抗菌作用。溶菌酶廣泛存在于微生物、動植物組織、鳥類和禽類的蛋清、哺乳動物的淚液、血液和乳汁中，牛乳中每100mL約含有13μg溶菌酶。由于其特殊的抗菌性能，能夠作為嬰兒食品、飲料中的良好添加劑。目前，已有通過對奶牛接種某些特異性抗原，提高牛奶中的溶菌酶含量進而提高牛奶質量的做法。

目前，檢測食品中溶菌酶含量的方法主要有層析法，分光光度法，毛細管電泳法，酶聯免疫吸附(ELISA)、高效液相色譜(HPLC)法等。這些方法大多具有靈敏度高，準確度高的優點。但往往需要較為復雜的前處理過程，導致檢測效率較低。另外，每類檢測方法還存在各自的缺點，如ELISA法需要特異性的抗體，HPLC法操作復雜，成本較高，難以進行高效的檢測。因此，急需開發一種成本較低，檢測效率高的溶菌酶含量快速檢測方法。

光子晶體(Photonic crystals,PC)是一種具有不同折射率的幾種材料在空間呈周期性排布和排列而構成的具有光子能帶和帶隙的光學材料，其既可以控制光子的運動方式，同時又具有與晶體類似的有序結構。分子印跡技術(Molecularly imprintingtechnique,MIT)是一種建立具有特定三維識別和結合位點的聚合物系統的技術，即通過制備具有與特定模板分子互補的特異性結合位點的聚合物，實現對目標物的特異性識別。目前已經被應用于食品中某些物質的分離和純化。但由于分子印跡只具有選擇吸附性而不具有傳感特性，因此使用分子印跡分離后，還需要借助其他儀器(如分光光度計)等對吸附結果進行檢測，降低了檢測效率。將分子印跡技術與光子晶體技術相結合，可以得到具有高選擇性和高傳感性能的光子晶體分子印跡水凝膠(Molecularly imprinting photonichydrogels,MIPH)。材料與模板分子結合后，會使材料的晶面間距和折射率發生變化，從而引起材料布拉格衍射峰的波長變化，宏觀上表現為材料顏色的變化，實現對目標物質的傳感。因此，MIPH具有不需要借助其他儀器，制備過程簡單，響應速度快等優勢，已經被用于某些小分子和離子的檢測。

盡管目前MIPH的制備方法和檢測目標物多樣，但由于蛋白質存在特定的三維結構并容易發生變性，因此傳統的在有機相中制備MIPH的方法難以被應用于檢測特定的蛋白質分子。目前，通過一步法在水相中直接合成針對蛋白質的光子晶體分子印跡水凝膠傳感器的制備方法未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種以一步法在水相中直接合成針對蛋白質的光子晶體分子印跡水凝膠傳感器的制備方法，并用于溶菌酶的快速檢測。

本發明的目的主要通過以下技術手段實現：

本發明中一種光子晶體分子印跡水凝膠傳感器的結構：

1)合成時的基底選擇純凈的親水化處理的玻璃片，首先在玻璃片表面自組裝一層二氧化硅(SiO₂)微球，形成光子晶體模板(PC)。

2)在PC表面覆蓋一層親水化處理的玻璃片，將加入引發劑后的預聚合溶液(含有磷酸鹽緩沖液、功能單體、交聯劑、Lyz)注入PC與玻璃之間的縫隙并使其聚合。