一种基于金属有机骨架的智能型病毒分子印迹共振光传感器的制备及应用制造技术

本发明专利技术首次将金属有机骨架材料作为支持体，pH敏感聚合物为印迹层材料，制备了一种检测病毒的分子印迹共振光传感器。由于金属有机骨架材料比表面积大，可提供更多的结合位点；同时，pH敏感聚合物具有对pH智能响应的性质，可更方便、更高效的实现对病毒大分子的吸附与洗脱。实验结果表明，所述传感器对模板分子具有良好的选择性，且具有较宽的线性范围，检测限达到了0.1pM；所述印迹聚合物可回收与循环使用。最后，该传感器制备简单，检测过程操作简便，为病毒的检测和诊断提供了有力的手段，具有重要的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于金属有机骨架的智能型病毒分子印迹共振光传感器的制备及应用
本专利技术属于分析化学检测
，具体涉及一种基于金属有机骨架的智能型病毒分子印迹共振光传感器的制备及应用。
技术介绍
近些年来，分子印迹技术在病毒的检测领域得到了快速的发展，然而由于病毒分子的尺寸较大(通常在20～900nm之间)[ShawkyS.M.,AwadA.M.,AllamW.,AlkordiM.H.,EL-KhamisyS.F.,Biosens.Bioelectron.,2017,92:349-356.]，该技术在病毒检测领域的应用受到了很大的限制。之后，表面分子印迹技术的提出，为这一难题的突破提供了有力的手段。尽管如此，目前这一技术在病毒检测方面的应用仍存在一些不足，亟待解决。(1)现有分子印迹技术所采用的载体材料主要有二氧化硅微球，磁性纳米粒子等[CumboA.,LorberB.,CorviniF.X.,MeierW.,&ShahgaldianP.,Nat.Commun.,2013,4,1503；HeK.,ChenC.,LiangC.,LiuC.,YangB.,ChenX.,CaiC.Sens.ActuatorsB,2016,233,607-614]，所制备的印迹聚合物对病毒分子的吸附量和识别位点都较少。金属有机骨架(MOFs)材料是由金属离子和有机配体自组装而成的一种新型多孔材料，相比较而言，它具有密度低、比表面积大、空腔结构均匀、热稳定性良好、表面易于修饰等特点[ZhangW.,LuG.,CuiC.,LiuY.,LuG.,YanW.,XingC.,ChiY.R.,YangY.,HuoF.,Adv.Mater.,2014,26,4056-4060]，是一种理想的分子印迹载体材料。特别是近年来一种具有良好的水热稳定性的新材料MaterialInstitutLavoisier-101(MIL-101)的出现，更是推动了MOFs材料在多个领域的应用发展[FéreyG.,Mellot-DraznieksC.,SerreC.,MillangeF.,DutourJ.,SurbléS.,MargiolakiI.,Science，2005，309,2040-2042]。迄今为止，以MOFs材料为印迹载体，构建病毒分子印迹传感器的报道尚未见到。(2)现有的分子印迹技术，其模板病毒分子的洗脱与重新结合较为困难和复杂。这一难题可采用智能型分子印迹聚合物来解决。智能型分子印迹聚合物通常采用智能型聚合物作为印迹层材料，这使得其不仅对目标分子具有专一性识别能力，而且对特定刺激的响应敏感，因而可通过控制外部环境的变化来实现对目标分子的选择性可逆捕获或释放，从而实现对模板分子的快速与简便洗脱。共振光散射(RLS)技术自出现以来便成为了一种重要的分析手段[PasternackR.F.,CollingsP.J.,Science,1995,269,935-939；PasternackR.F.,BustamanteC.,CollingsP.J.,GiannettoA.,GibbsE.J.,J.Am.Chem.Soc.,1993,115,5393-5399.]，其具有灵敏度高、快速、简便等特点(使用普通的荧光分光光度计)，已广泛应用于多种小分子和生物大分子的分析检测。病毒分子印迹共振光传感器，兼具RLS技术的简便、高灵敏度等特点，又具有分子印迹技术的良好选择性等优越性能，是一种理想、高性能的生物传感器。因此，采用MOFs材料为印迹载体，智能型水凝胶为印迹层材料制备的病毒分子印迹共振光传感器，不仅具有MOFs材料比表面积大的优点，可为病毒的印迹提供更多的识别位点，而且具有智能响应的特点，可更方便、更高效的实现病毒大分子的吸附与洗脱。该技术的发展，对于病毒的特异性识别与高灵敏度定量检测具有重要的理论意义和实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于金属有机骨架的智能型病毒分子印迹共振光传感器的制备方法，并将所述分子印迹共振光传感器应用于病毒分子的特异性识别与检测。本专利技术的目的通过如下技术方案实现。一种基于金属有机骨架的智能型病毒分子印迹共振光传感器的制备及应用，其特征在于，该方法具有以下工艺步骤：(1)基于金属有机骨架的智能型病毒分子印迹聚合物的制备：在MIL-101表面接枝氨基，再加入模板分子病毒，使其与氨基键合。随后，再加入功能单体、pH敏感单体、交联剂及引发剂等进行聚合。待反应完成，用甲醇与乙酸的混合液(洗脱剂)除去病毒，得到与模板分子相匹配且具有特异性结合位点的印迹聚合物。(2)基于金属有机骨架的智能型病毒分子印迹共振光传感器的制备及应用：取适量上述的印迹聚合物于缓冲溶液中，加入适量的病毒，在最佳的吸附条件下震荡吸附。取1mL混合物于1mL比色皿中，采用RF-5301PC荧光分光光度计测其共振光散射强度，构建一种新型的用于检测病毒的分子印迹共振光传感器。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)首次将金属有机骨架材料作为病毒分子印迹的载体材料。金属有机骨架材料比表面积大，可提供更多的结合位点；且其热稳定性能良好，表面易于修饰，更有利于保存和长期使用。(2)使用pH敏感聚合物为印迹层材料，通过调节pH可方便、高效的实现模板分子的洗脱与重新结合。(3)实验结果表明，所述病毒分子共振光印迹传感器对目标分子具有良好的选择性，且具有较宽的线性范围，检测限达到了0.1pM；所述印迹聚合物可回收与循环使用。(4)所述病毒分子印迹聚合物制备成本低廉；所述分子印迹共振光传感器的构建过程简单，且检测过程操作简单，对操作人员的专业要求不高，因此具有重要的应用前景。附图说明[图1]所述病毒分子印迹共振光传感器的构建流程图。[图2]所述病毒分子印迹共振光传感器用于病毒检测的可行性验证。[图3]病毒分子印迹共振光传感器的pH敏感性能验证。[图4]病毒分子印迹共振光传感器的热重分析图。[图5]病毒分子印迹共振光传感器的氮气吸附解吸图。[图6]MIL-101(a),分子印迹传感器(b),非印迹传感器(c),HAV(d)的红外谱图。[图7]MIL-101(A),分子印迹传感器的XRD谱图(B)。[图8]MIL-101(图a,b)和分子印迹传感器(图c,d),非印迹传感器(图e,f)颗粒的SEM谱图。[图9]病毒分子印迹共振光传感器对不同浓度HAV的响应图。[图10]病毒分子印迹共振光传感器对不同病毒的选择性吸附与检测图。[图11]病毒分子印迹共振光传感器用于加标回收HAV。具体实施方案在此，将结合附图及实施例，对本专利技术的具体实施方案作进一步的详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不限制本专利技术的应用范围及扩展。实施例1：一种基于金属有机骨架的智能型病毒分子印迹共振光传感器的制备方法(1)金属有机骨架MIL-101的制备：将Cr(NO3)3·9H2O(2.00g)，对苯二甲酸(TPA，0.82g)加入到25mL浓度为0.05mol/L的乙酸钠水溶液中，磁力搅拌30min后，将溶液转移至50.0mL的聚四氟乙烯反应釜，然后将反应釜密封并置于200℃的恒温鼓风干燥炉中。12h后，取出反应釜，待冷却至室温后将样品用超纯水充分洗涤并过滤，然后于50℃的恒温干燥箱中干燥5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于金属有机骨架的智能型病毒分子印迹共振光传感器的制备，其特征在于：采用MIL‑101为病毒分子印迹聚合物的支持体，智能型水凝胶为印迹层材料，制备一种基于金属有机骨架的智能型病毒分子印迹聚合物，并将其构建为一种新型的病毒分子印迹共振光传感器。

【技术特征摘要】
1.一种基于金属有机骨架的智能型病毒分子印迹共振光传感器的制备，其特征在于：采用MIL-101为病毒分子印迹聚合物的支持体，智能型水凝胶为印迹层材料，制备一种基于金属有机骨架的智能型病毒分子印迹聚合物，并将其构建为一种新型的病毒分子印迹共振光传感器。2.将权利要求1所述的病毒分子印迹共振光传感器应用于病毒的检测。3.根据权利要求1所述的病毒分子印迹共振光传感器的制备，其特征在于，包括以下步骤：1)首先合成MIL-101，并将其作为印迹时的载体材料；2)在1)的基础上，加入模板分子HAV及功能单体3-氨基丙基三乙氧基硅烷，使模板分子与功能单体键合并接到载体上；3)在2)的基础上，加入pH敏感单体甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺及引发剂过硫酸铵进行聚合反应，制备带有模板分子的聚合物；4)在3)的基础上，洗脱模板分子，制备模板病毒印迹的分子印迹聚合物；5)在4)的基础上，取适量印迹聚合物于缓冲溶液中，加入适量的病毒，在优化的吸附条件下震荡吸附。然后，取1mL混合物于比色皿中，采用RF-5301PC荧光分光光度计进行同步扫描，扫描范围为220.0～700.0nm，激发和发射的狭缝宽分别为1.5nm和3.0nm，并记录在470nm处的共振光散射强度，构建一种基于金属有机骨架的智能型病毒分子印迹共振光传感器。4.根据权利要求3所述的病毒分子印迹共振光传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡昌群，罗谅晖，陈小明，冯文宝，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43