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印迹聚合物压电仿生传感器的应用研究

李海燕  
【摘要】:压电传感器分析技术相对于传统复杂的分析方法而言,具有操作简单、成本低廉、实时快捷等优点。压电传感器的核心部分——识别元件,通常采用具有高亲和选择性的生物实体,但大多数生物实体操作稳定性差,不利于在极端环境下使用。因此,寻找更加稳定的且具有与生物实体相似的专一识别性的识别元件对于压电传感器的研制具有深远的意义。 分子印迹技术是近年发展起来的一项抗体仿造技术,基于该技术制备的分子印迹聚合物具有和生物实体相似的亲合性和选择性,而物化性能大大优于生物实体,其造价便宜,抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广。因此将印迹技术与压电传感器相结合,可以大大拓展传感器的使用范围,降低造价,延长使用寿命。 论文使用的是拥有自主知识产权的Excesen 2.0压电生物传感实时分析平台,主要研究了在传感电极表面氯霉素印迹聚合物膜的原位合成,在此基础上考察了MIP压电芯片对氯霉素的定性定量检测能力。将原位印迹聚合物膜的制备技术引入到传感器技术中,可以避免敏感膜与传感器表面接触等一系列繁琐的问题,而且有利于提高印迹识别效率。 实验证实了单体的种类和致孔剂极性在印迹聚合膜亲和选择性能形成中的重要作用。研究发现文献中使用最多的甲基丙烯酸对氯霉素的印迹是无效的,确定二乙氨基类单体A作为功能单体,以低极性的十二醇作为致孔剂。优化了印迹聚合膜的制备条件,确定出了引发剂及交联剂的使用量、模板分子与功能单体的配比及聚合温度。在上述优化实验的基础上采用非共价印迹法在压电传感器银电极表面成功制得了性能优良的氯霉素印迹聚合膜。在对氯霉素的检测实验中,研究了MIP传感器对模板分子的响应动力学特性,发现印迹传感器在15分钟内可以达到响应平衡,与用印迹聚合物粒子作为敏感材料的传感器相比,响应时间更短,可满足于实际检测应用。其线性检测范围为7.0×10~(-5)mol/L~4.0×10~(-4)mol/L,检测限为3.0×10~(-5)mol/L,电极重现性好,再生性能强,所成膜不易脱落,可多次重复使用。 论文在后期工作中初步尝试了水相中氯霉素印迹聚合物的制备。将制得的印迹聚合物用于压电传感器,可以初步实现对氯霉素的定性分析。


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