乙烯基改性的CdSe-QD與丙烯酰胺（AA）聚合物生物親和單體

分子印跡聚合物（MIP）在形狀、大小和功能基團(tuán)上與模板分子具有互補(bǔ)的位點(diǎn)，因此能夠以高特異性和選擇性識(shí)別模板。適配體化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定易于修飾，與靶標(biāo)分子結(jié)合具有高親和力和特異性。

考慮到這兩種分子識(shí)別元件的顯著特征，將高度特異性的適體與選擇性的分子印跡技術(shù)相結(jié)合來(lái)識(shí)別卡那霉素，提出了一種新型的熒光傳感材料。由于量子點(diǎn)（QDs）具有獨(dú)特的光物理特性，**的穩(wěn)定性和生物相容性，因此將乙烯基改性的CdSe QD與丙烯酰胺（AA）用作可聚合載體，適體用作生物親和單體，將甲基丙烯酸（MAA）用作化學(xué)單體，通過(guò)“硫醇-烯”點(diǎn)擊反應(yīng)將適體嵌入聚合物中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品中的卡那霉素靈敏快速的檢測(cè)。

圖1 熒光適體功能化分子印跡聚合物的制備

如圖1，在適配體單體的兩端修飾巰基，結(jié)合分子印跡技術(shù)固有的分子識(shí)別能力和適配體對(duì)卡那霉素的親和結(jié)合能力，制備了具有雙重識(shí)別元件的熒光MIP。將雙巰基修飾的適體與量子點(diǎn)表面上的分子印跡聚合物相結(jié)合，通過(guò)“硫醇-烯”點(diǎn)擊反應(yīng)生成雙識(shí)別熒光傳感系統(tǒng)，與通過(guò)溶膠-凝膠法進(jìn)行表面分子印跡的通用方法相比，該方法不需要使用復(fù)雜的硅烷試劑對(duì)量子點(diǎn)進(jìn)行功能化，另外，點(diǎn)擊反應(yīng)即使在溫和的條件下也非常**且易于操作。CdSe量子點(diǎn)為復(fù)合材料提供傳感信號(hào)，CdSe QDs周圍的MIP層的形成主要依賴于CdSe QDs表面的反應(yīng)性乙烯基。在光譜圖中，當(dāng)CdSe QD與AA結(jié)合時(shí)，其熒光強(qiáng)度降低到原始CdSe QD的60％，并且熒光發(fā)射波長(zhǎng)發(fā)生約10 nm的紅移。經(jīng)過(guò)聚合過(guò)程和模板洗脫后，MIP復(fù)合材料的強(qiáng)度與NIP復(fù)合材料的強(qiáng)度非常相似。

圖2 模板和單體的摩爾比的優(yōu)化

在制備MIP的過(guò)程中將先模板與適體的摩爾比例固定為1：1，僅對(duì)模板、適配體以及MAA的比例進(jìn)行了優(yōu)化（圖2）。根據(jù)印跡因子（IF）評(píng)估特異性識(shí)別的能力：IF =ΔMIP / ΔNIP，其中ΔMIP和ΔNIP是重新結(jié)合模板后MIP復(fù)合物和NIP復(fù)合物增強(qiáng)的熒光強(qiáng)度。當(dāng)單體僅為適配體時(shí)，IF為1.97；當(dāng)單體僅為MAA時(shí)，IF為1.31。然而，當(dāng)適體和MAA為單體時(shí)，模板、適配體和MAA的摩爾比為1：1：5時(shí)，IF達(dá)到大值3.51。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證實(shí)了在合成MIP的過(guò)程中，適配體與MAA之間存在協(xié)同作用，而且適配體和印跡腔體的高親和力有助于改善MIP的特異性識(shí)別。

圖3 聚合物的光譜學(xué)分析以及粒徑大小

     對(duì)CdSe QDs，CdSe QDs-AA和MIP進(jìn)行了FT-IR光譜研究，以表征實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)修飾（圖3A）。

      CdSe量子點(diǎn)在3207 cm-1和1647 cm-1處顯示兩個(gè)峰，這對(duì)應(yīng)于-OH和-CO的拉伸振動(dòng)，表明存在羧基（a）;此外，在1632 cm-1處有一個(gè)強(qiáng)而窄的峰與末端C=C的拉伸振動(dòng)相關(guān)，這表明CdSe QDs通過(guò)成功地官能化，形成CdSe QDs-AA（b）；MIP的FT-IR光譜在2921 cm-1處有一個(gè)吸收峰，這是C-H的拉伸振動(dòng)（c），該峰表明單體MAA和交聯(lián)劑MBAAM發(fā)生了聚合。在MIP中，1637 cm-1處C=O的拉伸振動(dòng)和1523 cm-1處N-H的面內(nèi)彎曲振動(dòng)可能與CdSe QDs-AA中的重疊，這是因?yàn)樗鼈儍蓚€(gè)都具有仲酰胺鍵。前者還衍生自聚合反應(yīng)的交聯(lián)劑MBAAM，但CdSe QDs-AA本身已包含偶聯(lián)反應(yīng)。因此，證明了MIP和CdSe QDs-AA的吸收峰之間非常相似。

圖4 聚合物的形態(tài)以及大小表征

對(duì)CdSe QD和MIP的大小和形態(tài)進(jìn)行了表征。圖4A顯示CdSe QD呈球形，大小均勻，估計(jì)的平均粒徑約為3.2 nm，接近根據(jù)粒徑分布計(jì)算得出的值（圖3B），插圖展示了單個(gè)CdSe QD的高分辨率TEM顯微照片，晶格條紋清晰可見，顯示出高結(jié)晶度；與CdSe QD相比，CdSe QDs-AA沒(méi)有很大變化（圖4B）；MIP也具有球形納米結(jié)構(gòu)，但是直徑大得多，約為25nm，如此大的直徑主要?dú)w因于聚合過(guò)程中顆粒的聚集以及CdSe QD周圍的聚合物殼層（圖4C）。圖4D顯示了CdSe QD和MIP的X射線衍射（XRD）圖，可以觀察到CdSe QD的強(qiáng)衍射峰在10-70°的2θ范圍內(nèi)，具有（111），（220）和（311）的峰，MIP的XRD圖譜與CdSe QD的XRD圖譜相同，這證明了聚合過(guò)程對(duì)CdSe QDs的結(jié)構(gòu)沒(méi)有影響。

圖5MIP復(fù)合材料用于卡那霉素檢測(cè)的時(shí)間響應(yīng)

將卡那霉素添加到NIP復(fù)合材料中后，立即出現(xiàn)熒光強(qiáng)度增強(qiáng)，然后在約15min后保持穩(wěn)定，MIP復(fù)合材料也顯示出相同的熒光增強(qiáng)現(xiàn)象，但是達(dá)到吸附和解吸的平衡狀態(tài)需要更多的時(shí)間，并在更高的熒光強(qiáng)度下保持穩(wěn)定。結(jié)果表明，NIP的平衡吸附比MIP快，原因是卡那霉素需要更多時(shí)間才能進(jìn)入具有雙重識(shí)別作用的特定印跡空腔，這些空腔在空間、大小和構(gòu)造方面與模板互補(bǔ)。

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wyf 03.08