一種基于環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜對色氨酸的測定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜對色氨酸的測定方法，屬于光子晶體和分析檢測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]色氨酸是一種重要的人體和動物等生長所必需的氨基酸，廣泛用于醫(yī)藥、食品和飼料添加劑等領(lǐng)域。色氨酸的測定方法有高效液相色譜法、毛細管電泳法、熒光光譜法和分光光度法等。但這些方法大部分需要進行分離或需要對氨基酸進行衍生化，由此帶來分析測試過程比較復(fù)雜，因此，有必要尋找高效、快速的色氨酸分析檢測新方法。
[0003]分子印跡技術(shù)是基于人工模擬的抗體-抗原及酶-底物之間的專一識別而發(fā)展起來的一項分離和分析技術(shù)，憑借其選擇性好、識別性高等優(yōu)點，在傳感器領(lǐng)域具有較大的潛在應(yīng)用價值而引起了人們廣泛關(guān)注。分子印跡凝膠光子晶體綜合了分子印跡技術(shù)與凝膠光子晶體技術(shù)二者的優(yōu)點，具有特異性、靈敏性及可視化檢測的特點。分子印跡凝膠光子晶體可視化檢測的特點為其在分析領(lǐng)域中用于“裸眼檢測”提供了可能。其在檢測中的應(yīng)用避免了傳統(tǒng)分析方法繁瑣的樣品處理，耗時的操作和昂貴的儀器和操作成本。中國專利CN103499548A公開了基于光子晶體分子印跡水凝膠對香蘭素的測定方法，實現(xiàn)了對痕量香蘭素的快響應(yīng)速度、高選擇性、高靈敏度的快速檢測。
[0004]分子印跡凝膠光子晶體的特異性檢測是基于印跡空腔與目標(biāo)分子間的相互作用及大小、形狀的匹配。目前，迅速發(fā)展的分子印跡凝膠光子晶體中涉及的分子印跡作用主要是氫鍵等非共價鍵作用，然而氫鍵等作用在水溶液中易受到干擾，而造成分子印跡作用減弱，使得分子印跡凝膠光子晶體的特異性、靈敏性較差。因此，亟需在分子印跡凝膠光子晶體體系中引入一種不易被干擾的作用力，以使得在水溶液中進行的分子印跡過程更高效，識別過程特異性更強，靈敏性更高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決分子印跡凝膠光子晶體用于水溶液中檢測時易被干擾的難題，公開一種將環(huán)糊精單元引入分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體，在水溶液中現(xiàn)場、實時檢測色氨酸的方法。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0007]本發(fā)明的一種基于環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜對色氨酸的測定方法，包括以下步驟:
[0008](I)制備環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜
[0009]將單分散系數(shù)< 0.005聚苯乙烯(PS)乳液(粒徑為200nm)配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的乳液(以下簡稱為PS乳液)；利用垂直沉積法在玻璃片上制備出PS膠體晶體；
[0010]將模板分子色氨酸(L-Trp)、功能單體、經(jīng)馬來酸酐改性的環(huán)糊精(ΜΑΗ-β -⑶)、交聯(lián)劑、溶于5mL 二次蒸餾水中混合均勻，再加入引發(fā)劑組成前驅(qū)液；
[0011]在玻璃片上再覆蓋一層石英玻璃片，并用夾子固定，將其傾斜15°，在下邊緣滴加前驅(qū)液，借助毛細作用使前驅(qū)液布滿整塊膠體晶體模板，然后將其置于紫外光下低溫(0°C )光聚合2h，得到PS-分子印跡光子晶體復(fù)合物；
[0012]將PS-分子印跡光子晶體復(fù)合物先置于二甲苯中48h，分離玻璃片和石英玻璃片，除去PS膠體晶體；然后置于甲醇與乙酸混合液(甲醇:乙酸=9: I)中2h，除去印跡分子色氨酸，得到分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜；
[0013](2)環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜對色氨酸的測定
[0014]將環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜浸入不同濃度的色氨酸水溶液中，溶脹達到穩(wěn)定以后，取出后測定其反射光譜，并用數(shù)碼相機拍攝相應(yīng)的光學(xué)照片。
[0015]進一步地，所述的功能單體是丙烯酰胺(AM)，所述的交聯(lián)劑是N，N_亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)，所述的引發(fā)劑是2，2_ 二乙氧基苯乙酮(DEAP)；
[0016]進一步地，所述的模板分子色氨酸加入量是0.3mmol，
[0017]進一步地，所述的丙烯酰胺加入量是20mmo I，所述的ΜΑΗ- β -⑶的加入量是0.75mmol ;所述的N，N-亞甲基雙丙稀酰胺加入量是1.2mmol，所述的引發(fā)劑加入量是50 μ L ；
[0018]進一步地，所述的色氨酸水溶液是10_1(lmOl/L?10_5mol/L。
[0019]本發(fā)明的有益效果如下:
[0020](I)本發(fā)明將環(huán)糊精衍生物引入到分子印跡凝膠光子晶體中，環(huán)糊精疏水空腔與印跡分子的疏水作用在水溶液中仍能穩(wěn)定存在，因此增強了分子印跡凝膠光子晶體在水溶液中檢測時的特異性與靈敏性；
[0021](2)本發(fā)明采用的前驅(qū)液填充方法使前驅(qū)液的填充更為方便容易實現(xiàn)且有效減少了膠體晶體模板在填充時的滑動，制得多孔結(jié)構(gòu)較為規(guī)整；
[0022](3)本發(fā)明以高度有序大孔結(jié)構(gòu)的光子晶體為模板，結(jié)合分子印跡技術(shù)，通過不同濃度的色氨酸中，分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜宏觀顏色的變化，實現(xiàn)了對色氨酸快速裸眼的檢測。
[0023](4)本發(fā)明的分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜穩(wěn)定性好，且具有良好的可重復(fù)使用性能。
【附圖說明】
[0024]圖1是實施例1制備的馬來酸酐改性環(huán)糊精(ΜΑΗ-β -⑶)及環(huán)糊精(β _⑶)的FT-TR譜圖。
[0025]圖2是實施例2制備的環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜的SEM照片。從照片中可以看出，該凝膠光子晶體膜內(nèi)部具有三維有序大孔結(jié)構(gòu)。
[0026]圖3是實施例3中的環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜在不同濃度色氨酸(L-Trp)溶液的反射光譜圖。其反射波長隨溶液濃度增加發(fā)生紅移，紅移量為124nm。
[0027]圖4是實施例3中的環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜置于目標(biāo)分子三種濃度中(Omol ΙΛ 10-8moI Πι?οΙ Γ1)的光學(xué)照片。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實施例。
[0029]實施例1:馬來酸酐改性環(huán)糊精的制備
[0030]將0.005mol β -⑶溶于30mLN，N- 二甲基甲酰胺(DMF)中，機械攪拌使其完全溶解，接著加入0.05mol MAH，可得到澄清溶液；在氮氣氛圍下，固定攪拌速度400轉(zhuǎn)，80°C反應(yīng)10h，反應(yīng)液變?yōu)樽攸S色；待其冷卻至室溫，將其緩慢滴加到30mL氯仿中可得到黃色沉淀；將沉淀物用丙酮洗滌(> 3次)，80°C真空干燥48h，即制備出馬來酸酐改性的環(huán)糊精(ΜΑΗ-β -CD)ο
[0031]實施例2:環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜制備
[0032]膠體晶體的制備:采用無皂乳液聚合法，制備出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.9%，粒徑為220nm的PS微球乳液(單分散系數(shù)為0.004);取出8.7g配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %的60g PS乳液；
[0033]垂直沉積法制備PS膠體晶體:將上述質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %的PS乳液置于25mL小燒杯中，然后將預(yù)先處理過的玻璃片垂直插入燒杯中，將其置于恒溫恒濕箱(溫度50°C，濕度40% )中28h即可得到PS膠體晶體。
[0034]前驅(qū)液的填充和聚合:前驅(qū)液組成:0.3mmol L-Trp, 0.75mmol ΜΑΗ- β -CD，20mmolAM, 1.2mmol BIS, 50 μ L DEAP，5mL H2Oo在制得的膠體晶體玻璃片表面覆蓋一層石英玻璃片，將二者用夾子固定并將其傾斜15°，采用5 UL的微量進樣器在下邊緣緩慢滴加前驅(qū)液，借助毛細作用使前驅(qū)液布滿整塊膠體晶體模板，然后將其置于紫外光下低溫(0°C )光聚合2h，得到PS-分子印跡光子晶體復(fù)合物；
[0035]刻蝕PS微球和洗脫印跡分子:將PS-分子印跡光子晶體復(fù)合物浸于水溶液中以使其從玻璃片上剝離，接著置于二甲苯中48h，然后置于甲醇與乙酸混合液(甲醇:乙酸=9: I)中2h，得到分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜。
[0036]實施例3:環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜對色氨酸的測定
[0037]配置濃度為Omol/L，10 10mol/L，10 9mol/L，10 8mol/L，10 7mol/L，10 6mol/L，10_5mol/L的色氨酸水溶液，將制得的分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜依次置于上述溶液中，待溶脹達到平衡以后取出。用光纖光譜儀測定反射光譜，數(shù)碼相機拍攝相應(yīng)的光學(xué)照片。
【主權(quán)項】
1.一種基于環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜對色氨酸的測定方法，其特征是，包括以下步驟: (1)制備環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜 將單分散系數(shù)< 0.005聚苯乙烯(PS)乳液(粒徑為200nm)配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的乳液(以下簡稱為PS乳液)；利用垂直沉積法在玻璃片上制備出PS膠體晶體； 將模板分子色氨酸(L-Trp)、功能單體、經(jīng)馬來酸酐改性的環(huán)糊精(ΜΑΗ-β-CD)、交聯(lián)劑、溶于5mL 二次蒸餾水中混合均勻，再加入引發(fā)劑組成前驅(qū)液； 在玻璃片上再覆蓋一層石英玻璃片，并用夾子固定，將其傾斜15°，在下邊緣滴加前驅(qū)液，借助毛細作用使前驅(qū)液布滿整塊膠體晶體模板，然后將其置于紫外光下低溫(0°C )光聚合2h，得到PS-分子印跡光子晶體復(fù)合物； 將PS-分子印跡光子晶體復(fù)合物先置于二甲苯中48h，分離玻璃片和石英玻璃片，除去PS膠體晶體；然后置于甲醇與乙酸混合液(甲醇:乙酸=9: I)中2h，除去印跡分子色氨酸，得到分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜； (2)環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜對色氨酸的測定 將環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜浸入不同濃度的色氨酸水溶液中，溶脹達到穩(wěn)定以后，取出后測定其反射光譜，并用數(shù)碼相機拍攝相應(yīng)的光學(xué)照片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜對色氨酸的測定方法，其特征是: 所述的功能單體是丙烯酰胺(AM)，所述的交聯(lián)劑是N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)，所述的引發(fā)劑是2，2_ 二乙氧基苯乙酮(DEAP)； 所述的模板分子色氨酸加入量是0.3mmol ； 所述的丙烯酰胺加入量是20mmol，所述的ΜΑΗ- β -⑶的加入量是0.75mmol ;所述的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺加入量是1.2mmol，所述的引發(fā)劑加入量是50 μ L ; 所述的色氨酸水溶液是10_1(lmOl/L?10_5mol/L。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于環(huán)糊精分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜對色氨酸的測定方法。所述分子印跡凝膠光子晶體材料可用于水溶液中目標(biāo)分子的實時、快速檢測。本發(fā)明利用L-色氨酸(L-Trp)為模板分子，馬來酸酐改性的β-環(huán)糊精(MAH-β-CD)和丙烯酰胺(AM)為雙功能單體，以聚苯乙烯膠體晶體為模板制備出相應(yīng)的分子印跡反蛋白石凝膠光子晶體膜。該凝膠光子晶體膜的布拉格(Bragg)衍射波長隨水溶液中色氨酸濃度的變化發(fā)生明顯的移動，并能肉眼觀察到明顯的顏色變化，由此實現(xiàn)了對色氨酸實時、現(xiàn)場的快速測定。
【IPC分類】G01N33/68
【公開號】CN104931707
【申請?zhí)枴緾N201510236524
【發(fā)明人】劉士榮, 楊兆昆, 倪忠斌, 陳明清
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月8日