一种基于环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜对色氨酸的测定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜对色氨酸的测定方法，属于光子晶体和分析检测技术领域。
【背景技术】
[0002]色氨酸是一种重要的人体和动物等生长所必需的氨基酸，广泛用于医药、食品和饲料添加剂等领域。色氨酸的测定方法有高效液相色谱法、毛细管电泳法、荧光光谱法和分光光度法等。但这些方法大部分需要进行分离或需要对氨基酸进行衍生化，由此带来分析测试过程比较复杂，因此，有必要寻找高效、快速的色氨酸分析检测新方法。
[0003]分子印迹技术是基于人工模拟的抗体-抗原及酶-底物之间的专一识别而发展起来的一项分离和分析技术，凭借其选择性好、识别性高等优点，在传感器领域具有较大的潜在应用价值而引起了人们广泛关注。分子印迹凝胶光子晶体综合了分子印迹技术与凝胶光子晶体技术二者的优点，具有特异性、灵敏性及可视化检测的特点。分子印迹凝胶光子晶体可视化检测的特点为其在分析领域中用于“裸眼检测”提供了可能。其在检测中的应用避免了传统分析方法繁琐的样品处理，耗时的操作和昂贵的仪器和操作成本。中国专利CN103499548A公开了基于光子晶体分子印迹水凝胶对香兰素的测定方法，实现了对痕量香兰素的快响应速度、高选择性、高灵敏度的快速检测。
[0004]分子印迹凝胶光子晶体的特异性检测是基于印迹空腔与目标分子间的相互作用及大小、形状的匹配。目前，迅速发展的分子印迹凝胶光子晶体中涉及的分子印迹作用主要是氢键等非共价键作用，然而氢键等作用在水溶液中易受到干扰，而造成分子印迹作用减弱，使得分子印迹凝胶光子晶体的特异性、灵敏性较差。因此，亟需在分子印迹凝胶光子晶体体系中引入一种不易被干扰的作用力，以使得在水溶液中进行的分子印迹过程更高效，识别过程特异性更强，灵敏性更高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是解决分子印迹凝胶光子晶体用于水溶液中检测时易被干扰的难题，公开一种将环糊精单元引入分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体，在水溶液中现场、实时检测色氨酸的方法。
[0006]为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案:
[0007]本发明的一种基于环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜对色氨酸的测定方法，包括以下步骤:
[0008](I)制备环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜
[0009]将单分散系数< 0.005聚苯乙烯(PS)乳液(粒径为200nm)配成质量分数为1%的乳液(以下简称为PS乳液)；利用垂直沉积法在玻璃片上制备出PS胶体晶体；
[0010]将模板分子色氨酸(L-Trp)、功能单体、经马来酸酐改性的环糊精(ΜΑΗ-β -⑶)、交联剂、溶于5mL 二次蒸馏水中混合均匀，再加入引发剂组成前驱液；
[0011]在玻璃片上再覆盖一层石英玻璃片，并用夹子固定，将其倾斜15°，在下边缘滴加前驱液，借助毛细作用使前驱液布满整块胶体晶体模板，然后将其置于紫外光下低温(0°C )光聚合2h，得到PS-分子印迹光子晶体复合物；
[0012]将PS-分子印迹光子晶体复合物先置于二甲苯中48h，分离玻璃片和石英玻璃片，除去PS胶体晶体；然后置于甲醇与乙酸混合液(甲醇:乙酸=9: I)中2h，除去印迹分子色氨酸，得到分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜；
[0013](2)环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜对色氨酸的测定
[0014]将环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜浸入不同浓度的色氨酸水溶液中，溶胀达到稳定以后，取出后测定其反射光谱，并用数码相机拍摄相应的光学照片。
[0015]进一步地，所述的功能单体是丙烯酰胺(AM)，所述的交联剂是N，N_亚甲基双丙烯酰胺(BIS)，所述的引发剂是2，2_ 二乙氧基苯乙酮(DEAP)；
[0016]进一步地，所述的模板分子色氨酸加入量是0.3mmol，
[0017]进一步地，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-亚甲基双丙稀酰胺加入量是1.2mmol，所述的引发剂加入量是50 μ L ；
[0018]进一步地，所述的色氨酸水溶液是10_1(lmOl/L?10_5mol/L。
[0019]本发明的有益效果如下:
[0020](I)本发明将环糊精衍生物引入到分子印迹凝胶光子晶体中，环糊精疏水空腔与印迹分子的疏水作用在水溶液中仍能稳定存在，因此增强了分子印迹凝胶光子晶体在水溶液中检测时的特异性与灵敏性；
[0021](2)本发明采用的前驱液填充方法使前驱液的填充更为方便容易实现且有效减少了胶体晶体模板在填充时的滑动，制得多孔结构较为规整；
[0022](3)本发明以高度有序大孔结构的光子晶体为模板，结合分子印迹技术，通过不同浓度的色氨酸中，分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜宏观颜色的变化，实现了对色氨酸快速裸眼的检测。
[0023](4)本发明的分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜稳定性好，且具有良好的可重复使用性能。
【附图说明】
[0024]图1是实施例1制备的马来酸酐改性环糊精(ΜΑΗ-β -⑶)及环糊精(β _⑶)的FT-TR谱图。
[0025]图2是实施例2制备的环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜的SEM照片。从照片中可以看出，该凝胶光子晶体膜内部具有三维有序大孔结构。
[0026]图3是实施例3中的环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜在不同浓度色氨酸(L-Trp)溶液的反射光谱图。其反射波长随溶液浓度增加发生红移，红移量为124nm。
[0027]图4是实施例3中的环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜置于目标分子三种浓度中(Omol ΙΛ 10-8moI Πι?οΙ Γ1)的光学照片。
【具体实施方式】
[0028]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
[0029]实施例1:马来酸酐改性环糊精的制备
[0030]将0.005mol β -⑶溶于30mLN，N- 二甲基甲酰胺(DMF)中，机械搅拌使其完全溶解，接着加入0.05mol MAH，可得到澄清溶液；在氮气氛围下，固定搅拌速度400转，80°C反应10h，反应液变为棕黄色；待其冷却至室温，将其缓慢滴加到30mL氯仿中可得到黄色沉淀；将沉淀物用丙酮洗涤(> 3次)，80°C真空干燥48h，即制备出马来酸酐改性的环糊精(ΜΑΗ-β -CD)ο
[0031]实施例2:环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜制备
[0032]胶体晶体的制备:采用无皂乳液聚合法，制备出质量分数为6.9%，粒径为220nm的PS微球乳液(单分散系数为0.004);取出8.7g配制成质量分数为I %的60g PS乳液；
[0033]垂直沉积法制备PS胶体晶体:将上述质量分数为I %的PS乳液置于25mL小烧杯中，然后将预先处理过的玻璃片垂直插入烧杯中，将其置于恒温恒湿箱(温度50°C，湿度40% )中28h即可得到PS胶体晶体。
[0034]前驱液的填充和聚合:前驱液组成:0.3mmol L-Trp, 0.75mmol ΜΑΗ- β -CD，20mmolAM, 1.2mmol BIS, 50 μ L DEAP，5mL H2Oo在制得的胶体晶体玻璃片表面覆盖一层石英玻璃片，将二者用夹子固定并将其倾斜15°，采用5 UL的微量进样器在下边缘缓慢滴加前驱液，借助毛细作用使前驱液布满整块胶体晶体模板，然后将其置于紫外光下低温(0°C )光聚合2h，得到PS-分子印迹光子晶体复合物；
[0035]刻蚀PS微球和洗脱印迹分子:将PS-分子印迹光子晶体复合物浸于水溶液中以使其从玻璃片上剥离，接着置于二甲苯中48h，然后置于甲醇与乙酸混合液(甲醇:乙酸=9: I)中2h，得到分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜。
[0036]实施例3:环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜对色氨酸的测定
[0037]配置浓度为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，将制得的分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜依次置于上述溶液中，待溶胀达到平衡以后取出。用光纤光谱仪测定反射光谱，数码相机拍摄相应的光学照片。
【主权项】
1.一种基于环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜对色氨酸的测定方法，其特征是，包括以下步骤: (1)制备环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜 将单分散系数< 0.005聚苯乙烯(PS)乳液(粒径为200nm)配成质量分数为1%的乳液(以下简称为PS乳液)；利用垂直沉积法在玻璃片上制备出PS胶体晶体； 将模板分子色氨酸(L-Trp)、功能单体、经马来酸酐改性的环糊精(ΜΑΗ-β-CD)、交联剂、溶于5mL 二次蒸馏水中混合均匀，再加入引发剂组成前驱液； 在玻璃片上再覆盖一层石英玻璃片，并用夹子固定，将其倾斜15°，在下边缘滴加前驱液，借助毛细作用使前驱液布满整块胶体晶体模板，然后将其置于紫外光下低温(0°C )光聚合2h，得到PS-分子印迹光子晶体复合物； 将PS-分子印迹光子晶体复合物先置于二甲苯中48h，分离玻璃片和石英玻璃片，除去PS胶体晶体；然后置于甲醇与乙酸混合液(甲醇:乙酸=9: I)中2h，除去印迹分子色氨酸，得到分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜； (2)环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜对色氨酸的测定 将环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜浸入不同浓度的色氨酸水溶液中，溶胀达到稳定以后，取出后测定其反射光谱，并用数码相机拍摄相应的光学照片。2.根据权利要求1所述的基于环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜对色氨酸的测定方法，其特征是: 所述的功能单体是丙烯酰胺(AM)，所述的交联剂是N，N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)，所述的引发剂是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-亚甲基双丙烯酰胺加入量是1.2mmol，所述的引发剂加入量是50 μ L ; 所述的色氨酸水溶液是10_1(lmOl/L?10_5mol/L。
【专利摘要】本发明公开了一种基于环糊精分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜对色氨酸的测定方法。所述分子印迹凝胶光子晶体材料可用于水溶液中目标分子的实时、快速检测。本发明利用L-色氨酸(L-Trp)为模板分子，马来酸酐改性的β-环糊精(MAH-β-CD)和丙烯酰胺(AM)为双功能单体，以聚苯乙烯胶体晶体为模板制备出相应的分子印迹反蛋白石凝胶光子晶体膜。该凝胶光子晶体膜的布拉格(Bragg)衍射波长随水溶液中色氨酸浓度的变化发生明显的移动，并能肉眼观察到明显的颜色变化，由此实现了对色氨酸实时、现场的快速测定。
【IPC分类】G01N33/68
【公开号】CN104931707
【申请号】CN201510236524
【发明人】刘士荣, 杨兆昆, 倪忠斌, 陈明清
【申请人】江南大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月8日