亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：一种检测阿特拉津的传感芯片的制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测阿特拉沣的传感芯片的制备方法及其应用，具体地说，涉及一种基于表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance, SPR)技术和分子印迹 (Molecular imprinting)技术的传感芯片的制备方法，所述传感芯片用于对阿特拉沣进行检测，属于农药检测技术领域。
背景技术：
阿特拉沣，英文通用名为atraZine，化学名称为2-氯-4-ニ乙胺基-6-异丙胺基-1，3，5-三嗪，是ー种均三嗪类除草剤，具有除草功效优良和价格便宜的优点，所以在世界各国被广泛使用。自阿特拉沣开始在我国使用以来，毎年用量都有増加。虽然阿特拉沣是 ー种低毒性的除草剤，但是它会干扰动物的内分泌，是ー种潜在致癌物。此外，阿特拉沣水溶性強，结构稳定，残留周期长，可达4 57周，能对环境造成长期污染。有研究发现，即使切断阿特拉沣污染源1年后，仍然在被阿特拉沣污染的水域中检测出了残留的阿特拉沣， 并且阿特拉沣能在使用污染水体灌溉的作物体内富集。所以，对阿特拉沣的检测是十分必要的。目前，阿特拉沣的检测方法主要有气相色谱法、薄层色谱法、高效液相色谱法以及各种光谱联用技木，除此外也将电化学技术用于阿特拉沣检测。然而，上述检测方法检测阿特拉沣过程复杂费时，仪器昂贵不易携帯，需要的检测样品数量较多，有时还需要对待检测样品进行萃取富集等预处理，并且在连续监测及现场检测中受到限制。因此，需要发展灵敏、 快速、准确且简单的阿特拉沣检测方法。表面等离子体共振是ー种物理光学现象。入射光由光密介质射入光疏介质(如镀有金属薄膜的棱镜)，如果入射角度处于适当范围内，将在棱镜和金属薄膜之间的界面发生全内反射，部分的光波进入光疏介质中，当入射角度适当吋，部分光波与表面等离子体波发生共振耦合，入射光的能量部分地耦合入表面等离子体波，此时反射光的强度将会急剧下降，对应的入射角被称为共振角(Resonant Angle)。表面等离子体共振对附着在金属表面的电介质非常敏感，所有附着在金属表面上的电介质均可被检测。折射率是电介质的固有特征，因此不同折射率的电介质引发的表面等离子体共振的共振角不同，并且即使同一种电介质材料，由于附着在金属表面的电介质的量不同，产生的表面等离子体共振响应强度也会不同。根据上述原理，通常将能与待检测样品进行反应的电介质固定在几十纳米厚的金属(金、银等)膜表面，电介质与待检测样品反应后，折射率变化，共振角改变，利用电介质共振角的变化对待检测样品进行定量或定性分析。表面等离子体共振技术具有无需标记、操作简便、灵敏度高、响应快速和检测过程快捷等优点。分子印迹技术(Molecular imprinting iTechniqueJIT)是源于生物化学、材料化学和高分子化学的交叉学科技木。生物学中抗体-抗原的理论为分子印迹技术的发展奠定了基础。分子印迹技术以模板分子作为类似于抗原的“模板”，以功能単体和交联剂反应形成对模板分子有“记忆”功能的分子印迹聚合物。制备分子印迹聚合物通常包括三个过程 (1)功能単体与模板分子的功能基团在适当的条件下可逆结合，形成主客体复合物；(2)加入交联剂和引发剂，在适当条件的引发下，交联剂与功能単体反应聚合，形成包埋了模板分子的聚合物；C3)用物理或化学方法，从聚合物中洗脱模板分子，在聚合物的骨架上形成空间构形和结合位点都“记忆”着模板分子特点的空穴，得到分子印迹聚合物，所述分子印迹聚合物对模板分子有特异识别性，即所述分子印迹聚合物对模板分子具有专ー性的选择结合作用。

发明内容
针对现有检测阿特拉沣的方法存在的限制和不足，本发明的目的之ー在于提供一种检测阿特拉沣的传感芯片的制备方法，所述制备方法将表面等离子体共振和分子印迹技术结合制备得到的ー种用于检测阿特拉沣的传感芯片；本发明的目的之ニ在于提供本发明所述检测阿特拉沣的传感芯片的应用。本发明所述制备方法制得的传感芯片应用于检测阿特拉沣吋，具有灵敏、快速、准确和简单的特点。本发明的目的是通过如下技术方案实现的。—种检测阿特拉沣的传感芯片的制备方法，所述制备方法步骤如下(1)在玻璃基片上真空蒸镀上45 50nm的金膜制成表面等离子体共振传感芯片； 将所述传感芯片放入硫醇溶液中浸泡M 48h，在金膜上自组装形成单分子烷基链层，乙醇冲洗，氮气吹干后备用；其中，所述硫醇溶液的物质的量浓度为1 50mmol/L，硫醇溶液的溶剂为乙醇或甲醇，溶质硫醇为烷基数目为5 17的烷基硫醇中的一种，结构式为SH(CH2)nCH3,η = 5 17，所述单分子烷基链层与金膜反应形成一体，结构式为Au-(CH2)nCH3, η = 5 17。(2)在避光条件下将模板分子和功能単体溶于致孔剂中，混合均勻，静置1 1. 5h ；然后加入交联剂和引发剂，混合均勻后通惰性气体5 lOmin，制备聚合反应液；其中，所述模板分子为阿特拉沣，功能単体为丙烯酸、甲基丙烯酸、亚甲基丁ニ酸或甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或两种，致孔剂为ニ氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇或ニ甲基亚砜， 交联剂为乙ニ醇ニ甲基丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酷，引发剂为ニ苯甲酮或安息香丁叔醚；所述致孔剂在所述聚合反应液中也作为溶剂，模板分子在致孔剂中的物质的量浓度为0. Ol 0. 05mol/L，模板分子功能単体交联剂的物质的量浓度比为1 3 5 4 12，引发剂在致孔剂中的质量浓度为1 10mg/ml。优选在避光条件下将模板分子和功能単体溶于致孔剂中，超声混合20 50min ； 优选加入交联剂和引发剂超声混合細in后通惰性气体。(3)将步骤(2)制备的聚合反应液注入反应池中，在反应池上盖上步骤(1)中制备的自组装有单分子烷基链层的传感芯片，使单分子烷基链层一面与聚合反应液接触，用紫外光引发聚合反应，在所述传感芯片表面生长分子印迹聚合物膜制得表面改性的传感芯片；其中，所述反应池为可透过紫外光的容器；聚合反应时间根据所需分子印迹聚合物膜的厚度确定。(4)将步骤C3)制得的表面改性的传感芯片浸泡入洗脱剂中20 30min进行洗脱处理，得到一种检测阿特拉沣的传感芯片，所述传感芯片由下至上依次为玻璃基片、金膜、 单分子烷基链层和分子印迹聚合物膜；
其中，所述洗脱剂为致孔剂和乙酸的混合物，致孔剂和乙酸的体积比为9 1，致孔剂为ニ氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇或ニ甲基亚砜。本发明所述检测阿特拉沣的传感芯片的制备方法制备得到的传感芯片的应用，所述应用为将本发明所述的检测阿特拉沣的传感芯片用于检测阿特拉沣，检测时使用表面等离子体共振检测，根据表面等离子体共振原理，所述传感芯片吸附待测样品中的阿特拉沣分子后发生共振角的变化，并且共振角变化值与待测样品的浓度成正比的线性关系，因此可以基于共振角的变化定量检测待测样品中的阿特拉沣的含量。具体应用步骤如下(1)建立背景曲线将本发明所述的检测阿特拉沣的传感芯片用乙醇冲洗，氮气吹干后放置在表面等离子体共振检测器上，调整表面等离子体共振检测器的光路，在表面等离子体共振检测器的反应池中加入待测样品溶液使用的溶剂，扫描表面等离子体共振的角度曲线作为背景曲线，获得此时的共振角为Θμ(2)建立标准曲线分別向反应池中注入不同浓度的阿特拉沣标准溶液，与本发明所述的传感芯片反应30 40min，然后用溶剂替换阿特拉沣标准溶液进行表面等离子体共振角度曲线扫描，获得此时的共振角为θη，θη与Qtl的差值为Δ θη，以Δ θη为纵坐标，阿特拉沣标准溶液浓度为横坐标，绘制阿特拉沣的标准曲线，其中，至少选取4个共振角り(3)检测待测样品首先测定本发明所述的传感芯片的背景曲线，方法同步骤 (1)，然后将待测样品溶液注入反应池，与本发明所述的传感芯片反应30 40min，再用待测样品溶液的溶剂替换待测样品溶液进行表面等离子体共振角度曲线扫描，得到检测曲线，背景曲线和反应后测得的检测曲线对应的共振角分别为Θ。'与Θ/，Θ。'与Θ/的差值为Δ θ ‘，将Δ θ ‘与阿特拉沣的标准曲线对比，得到待测样品中阿特拉沣的含量。所述步骤⑴ (3)中使用的溶剂均为同一种溶剤，作为待测样品溶液和阿特拉沣标准溶液中的溶剤。有益效果本发明提供了一种检测阿特拉沣的传感芯片的制备方法，所述制备方法用阿特拉沣分子印迹聚合物对表面等离子体共振传感芯片进行表面改性修饰，再对表面改性的传感芯片进行浸泡洗脱处理，在传感芯片表面的分子印迹聚合物膜中留下只对阿特拉沣分子产生响应的空穴，将表面等离子体共振和分子印迹技术结合起来得到一种用于检测阿特拉沣的传感芯片；本发明提供了所述传感芯片应用于检测阿特拉沣的方法，所述方法灵敏度高， 对痕量、超痕量的样品均能检测；响应速度快，能在5 10分钟内得到检测结果；检测选择性好，所述传感芯片对于其他干扰分子几乎不产生响应；需要的试样量较少，操作简单方便，无需对待测样品进行萃取和富集等处理；并且能进行连续监测及现场測定。


图1为实施例1中的阿特拉沣标准曲线。图2为实施例1中检测待测样品时的背景曲线和检测曲线。图3为实施例2中的阿特拉沣标准曲线。图4为实施例2中检测待测样品时的背景曲线和检测曲线。
具体实施例方式为了充分说明本发明的特性以及实施本发明的方式，下面结合附图和实施例对本发明做进ー步的详细说明。实施例1(1)在玻璃基片上真空蒸镀上50nm的金膜制成表面等离子体共振传感芯片，将所述传感芯片放入物质的量浓度为lmmol/L的十二烷基硫醇的乙醇溶液中浸泡Mh，在金膜上自组装单分子烷基链层，然后取出，乙醇冲洗，氮气吹干后备用。(2)在避光条件下将0. Immol模板分子阿特拉沣、0. 3mmol功能単体甲基丙烯酸 (MAA)溶于致孔剂乙腈中，超声混合50min混合均勻，静置Ih ；再加入0. 4mmol交联剂乙ニ醇ニ甲基丙烯酸酯(EDGMA)和0. OSmmol引发剂ニ苯甲酮，超声混合^iin混合均勻，然后通氮气lOmin，得到聚合反应液。(3)将步骤(2)得到的聚合反应液注入反应池，在反应池上盖上步骤(1)中制备的自组装有单分子烷基链层的传感芯片，使单分子烷基链层一面与聚合反应液接触，用紫外光引发聚合反应，反应56min，在传感芯片表面生长分子印迹聚合物膜，制备得到表面改性的传感芯片。(4)乙腈和乙酸按体积比9 1混合制备洗脱液，将步骤C3)制得的表面改性的传感芯片放入洗脱液中浸泡30min，洗脱阿特拉沣分子，得到一种检测阿特拉沣的传感芯片， 所述传感芯片由下至上依次为玻璃基片、金膜、单分子烷基链层和分子印迹聚合物膜。(5)将本实施例所述的ー种检测阿特拉沣的传感芯片用乙醇冲洗，氮气吹干后放置在表面等离子体检测器上，调整表面等离子体共振检测器的光路，在表面等离子体共振检测器的反应池中注入乙腈，扫描表面等离子体共振角度曲线作为背景曲线，获得此时的共振角θ。= 70°。(6)分别向反应池中注入浓度为 1 (T2Clmo 1/L、1 (T16mo 1/L、1 (T12mo 1/L、1 (T8mol/L 和 10_4mOl/L的阿特拉沣标准溶液，溶剂为乙腈，每种浓度的阿特拉沣标准溶液都与本实施例所述的传感芯片反应30min，再用乙腈替换阿特拉沣标准溶液，然后进行表面等离子体共振角度曲线扫描，共振角为θη，θη与θ J勺差值分别为Δ θη，以Δ θη为纵坐标，阿特拉沣标准溶液浓度为横坐标，绘制阿特拉沣的标准曲线，其中η = 1 5，数据如表1所示，拟合所得的标准曲线方程式为y = 0. 62-0. 03x,相关系数R = O. 99，阿特拉沣的标准曲线如图 1所示。表1实施例1实验数据表CN 102539388 A组别样品浓度/ (mol/L)θη/degA0n=en-eo/deg1IO"2070.120.122IO"1670.220.223IO-1270.300.304IO"870.420.42510"470.520.52(7)，首先测定本实施例所述的传感芯片的背景曲线，方法同步骤(5)，如图2所示，然后将待测样品溶液注入反应池，待测样品溶液的溶剂为乙腈，与本实施例所述的传感芯片反应30min，用乙腈替换待测样品后进行表面等离子体共振角度曲线扫描，得到检测曲线，如图2所示。背景曲线对应的共振角为Θ/ = 70.28°，反应后测得的检测曲线对应的共振角分为Θ/ = 70. 55°，θン与Θ/的差值为Δ θ ‘ =0·27°，将Δ θ与阿特拉沣标准曲线对比，得到待测样品中阿特拉沣的含量为2. 24X10-14mol/Lo实施例2(1)在玻璃基片上真空蒸镀上50nm的金膜制成表面等离子体共振传感芯片，将所述传感芯片放入浓度为lmmol/L的十二烷基硫醇的乙醇溶液中浸泡48h，在金膜上自组装单分子烷基链层，然后取出，乙醇冲洗，氮气吹干后备用。(2)在避光条件下将0. Immol模板分子阿特拉沣、0. 5mmol功能単体甲基丙烯酸溶于細1致孔剂乙腈中，超声混合50min，静置Ih ；再加入1. 2mmol交联剂乙ニ醇ニ甲基丙烯酸酯和0. OSmmol引发剂ニ苯甲酮，超声混合％iin，然后通氮气lOmin，得到聚合反应液。(3)将步骤(2)得到的聚合反应液注入反应池，在反应池上盖上步骤(1)中制备的自组装有单分子烷基链层的传感芯片，使单分子烷基链层一面与聚合反应液接触，用紫外光引发聚合反应，反应56min，在传感芯片表面生长分子印迹聚合物膜，制备得到表面改性的传感芯片。(4)乙腈和乙酸按体积比9 1混合制备洗脱液，将步骤C3)制得的表面改性的传感芯片放入洗脱液中浸泡30min，洗脱阿特拉沣分子，得到一种检测阿特拉沣的传感芯片， 所述传感芯片由下至上依次为玻璃基片、金膜、单分子烷基链层和分子印迹聚合物膜。(5)将本实施例所述的ー种检测阿特拉沣的传感芯片用乙醇冲洗，氮气吹干后放置在表面等离子体检测器上，调整表面等离子体检测器的光路，在表面等离子体检测器的反应池中注入乙腈，扫描Sra角度曲线作为背景曲线，获得此时的共振角=。(6)分别向反应池中注入浓度为 1 (T2Clmo 1/L、1 (T16mo 1/L、1 (T12mo 1/L、1 (T8mol/L 和 10_4mOl/L的阿特拉沣标准溶液，溶剂为乙腈，每种浓度的阿特拉沣标准溶液都与本实施例所述的传感芯片反应30min，再用乙腈替换阿特拉沣标准溶液，然后进行表面等离子体共振角度曲线扫描，共振角为θη，θη与θ J勺差值分别为Δ θη，以Δ θη为纵坐标，阿特拉沣标准溶液浓度为横坐标，绘制阿特拉沣的标准曲线，其中η = 1 5，数据如表2所示，拟合所得的标准曲线方程式为y = 0. 43-0. Olx,相关系数R = O. 99，阿特拉沣的标准曲线如图 3所示。表2实施例2实验数据表
权利要求
1.一种检测阿特拉沣的传感芯片的制备方法，其特征在于所述制备方法步骤如下(1)在玻璃基片上真空蒸镀上45 50nm的金膜制成表面等离子体共振传感芯片，将所述传感芯片放入硫醇溶液中浸泡M 48h，在金膜上自组装形成单分子烷基链层，乙醇冲洗，氮气吹干后备用；(2)在避光条件下将模板分子和功能単体溶于致孔剂中，混合均勻，静置1 1.证；然后加入交联剂和引发剂，混合均勻后通惰性气体5 lOmin，制备聚合反应液；(3)将步骤(2)制备的聚合反应液注入反应池中，在反应池上盖上步骤(1)中制备的自组装有单分子烷基链层的传感芯片，使单分子烷基链层一面与聚合反应液接触，用紫外光引发聚合反应，在所述传感芯片表面生长分子印迹聚合物膜制得表面改性的传感芯片；(4)将步骤C3)制得的表面改性的传感芯片浸泡入洗脱剂中20 30min进行洗脱处理，得到一种检测阿特拉沣的传感芯片，所述传感芯片由下至上依次为玻璃基片、金膜、单分子烷基链层和分子印迹聚合物膜；其中，步骤(1)中所述硫醇溶液的物质的量浓度为1 50mmol/L，硫醇溶液的溶剂为乙醇或甲醇，溶质硫醇为烷基数目为5 17的烷基硫醇中的一种，结构式为SH(CH2)nCH3,η = 5 17，所述单分子烷基链层与金膜反应形成一体，结构式为Au-(CH2)nCH3, n = 5 17 ；步骤O)中所述模板分子为阿特拉沣，功能単体为丙烯酸、甲基丙烯酸、亚甲基丁ニ酸或甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或两种，致孔剂为ニ氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇或ニ甲基亚砜， 交联剂为乙ニ醇ニ甲基丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酷，弓丨发剂为ニ苯甲酮或安息香丁叔醚；所述模板分子在致孔剂中的物质的量浓度为0. 01 0. 05mol/L，模板分子 功能単体交联剂的物质的量浓度比为1 3 5 4 12，引发剂在致孔剂中的质量浓度为1 10mg/ml ；步骤(3)中所述反应池为可透过紫外光的容器；步骤中所述洗脱剂为致孔剂和乙酸的混合物，致孔剂和乙酸的体积比为9 1，致孔剂为ニ氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇或ニ甲基亚砜。
2.根据权利要求1所述的ー种检测阿特拉沣的传感芯片的制备方法，其特征在于步骤O)中在避光条件下将模板分子和功能単体溶于致孔剂中，超声混合20 50min。
3.根据权利要求1所述的ー种检测阿特拉沣的传感芯片的制备方法，其特征在于步骤O)中加入交联剂和引发剂超声混合^iin后通惰性气体。
4.一种如权利要求1所述的检测阿特拉沣的传感芯片的制备方法制得的传感芯片的应用，其特征在干(1)建立背景曲线将所述传感芯片用乙醇冲洗，氮气吹干后放置在表面等离子体共振检测器上，调整表面等离子体共振检测器的光路，在表面等离子体共振检测器的反应池中加入待测样品溶液使用的溶剂，扫描表面等离子体共振的角度曲线作为背景曲线，获得此时的共振角为Qtl;(2)建立标准曲线分別向反应池中注入不同浓度的阿特拉沣标准溶液，与所述传感芯片反应30 40min，然后用溶剂替换阿特拉沣标准溶液进行表面等离子体共振角度曲线扫描，获得此时的共振角为θη，θη与θ ^的差值为Δ θ η，以Δ θ 为纵坐标，阿特拉沣标准溶液浓度为横坐标，绘制阿特拉沣的标准曲线，至少选取4个共振角θ η ；(3)检测待测样品首先測定所述传感芯片的背景曲线，方法同步骤(1)，然后将待测样品溶液注入反应池，与所述传感芯片反应30 40min，再用待测样品溶液的溶剂替换待测样品溶液进行表面等离子体共振角度曲线扫描，得到检测曲线，背景曲线和反应后测得的检测曲线对应的共振角分别为Θ。'与Θ/，θ0'与θ/的差值为Δ θ ‘，将Δ θ ‘ 与阿特拉沣标准曲线对比，得到待测样品中阿特拉沣的含量；所述步骤(1) (3)中使用的溶剂均为同一种溶剂，为待测样品溶液和阿特拉沣标准溶液中的溶剤。
全文摘要
本发明涉及一种检测阿特拉沣的传感芯片的制备方法及其应用。所述方法在表面等离子体共振传感芯片的金膜上形成单分子烷基链层，制备阿特拉沣分子印迹聚合物反应液，对单分子烷基链层改性修饰得到分子印迹聚合物膜，经浸泡洗脱后，分子印迹聚合物膜中留下只对阿特拉沣分子产生响应的空穴，得到检测阿特拉沣的传感芯片；当所述传感芯片用于表面等离子体共振检测样品时，传感芯片吸附样品中的阿特拉沣分子后共振角发生变化，共振角变化值与样品浓度成正比的线性关系，因此可基于共振角的变化定量检测样品中的阿特拉沣。本发明将表面等离子体共振和分子印迹技术结合，制得的传感芯片在检测阿特拉沣时具有灵敏、快速、准确且简单的特点。
文档编号G01N21/45GK102539388SQ20111045299
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者刘兰兰, 裴芳誉, 韦天新 申请人:北京理工大学