一种传感芯片及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种传感芯片及其制备方法和用途，属于激素检测分析领域。所述传感芯片由下往上依次由玻璃基片、金膜层、单分子烷基链层和黄体酮分子印迹聚合物膜组成；通过在玻璃基片上镀金膜，在金膜上形成单分子烷基链层，在单分子烷基链层上形成只对黄体酮分子产生响应的分子印迹聚合物膜，得到所述传感芯片；所述传感芯片可用于表面等离子体共振传感器检测黄体酮含量，检测时，传感芯片吸附样品中的黄体酮分子后共振角发生变化，共振角变化值与样品浓度成正比，因此可基于共振角的变化定量检测样品中的黄体酮含量。本发明专利技术利用分子印迹技术，制得的传感芯片在检测黄体酮时具有灵敏、快速、准确且简单的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传感芯片及其制备方法和用途。具体地说，所述传感芯片是利用分子印迹(Molecular Imprinting)技术制备得到的,可应用于表面等离子体共振传感器(Surface Plasmon Resonance Sensor)用于检测黄体酮(Progesterone,又名孕酮)的含量，属于激素检测分析领域。
技术介绍
黄体酮是由卵巢黄体分泌的一种天然孕激素，在体内对雌激素激发过的子宫内膜有显著形态学影响，为维持妊娠所必需。人体在受到外界环境中黄体酮刺激时，会引发体内内分泌紊乱，因此，环境中的黄体酮常常被列为扰乱内分泌化合物(endocrine-disruptingcompound, EDC)，受到研究者的广泛关注。所以，实现黄体酮的定量检测在环境检测、食品安全等方面发挥着非常重要的作用。 目前比较常用的检测黄体酮的化学方法(不包括生物检测方法，如免疫分析等)是气相色谱(gas chromatography, GC)-质谱(mass spectrometry, MS)联用和高效液相色谱(high-performance liquid chromatography, HPLC)-质谱(mass spectrometry, MS)联用，但是这两种方法灵敏度低，检测范围窄，且气相色谱-质谱联用方法对检测物质的挥发性有特殊要求。研究者试图将色谱-质谱联用方法进行改进以降低其检测限，如气相色谱-串联质谱(GC-MS-MS)方法将检测限由0. 5 74ng/L降低到0. I 2. 4ng/L ;超高效液相色谱-电喷雾质谱串联(UPLC-MS-MS)方法也大大提供高了检测灵敏度、降低了检测限；但是这些检测方法成本昂贵，操作复杂耗时，在灵敏度和检测限方面仍达不到实际应用的要求。因此近年来，大量的学者通过不同途径进行努力，以寻求建立灵敏、准确、经济和快速的检测方法。在这方面，表面等离子体共振传感器显示出很大的优势。分子印迹技术是源于生物化学、材料化学和高分子化学的交叉学科技术。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”，以功能单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)功能单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，交联剂与功能单体反应聚合，形成包埋了模板分子的聚合物；(3)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一性的选择结合作用。表面等离子体共振是一种物理光学现象，它通过测量金属表面物质折射率的变化来研究物质的化学和物理吸附性质。基于表面等离子体共振的生物传感技术已广泛地应用于免疫学、药物筛选等多个生化研究领域。与常规检测技术相比，表面等离子体共振传感器具有高灵敏度、响应快、检测过程快捷、实时监测、操作方便、无需标记以及可保持分子的生物活性等突出优点，受到了人们的广泛关注。免疫分析方面的研究是表面等离子体共振传感技术应用实践最早、应用范围最广并且发展最为完善的领域之一，然而由于该技术对检测环境的要求苛刻、造价昂贵以及其传感芯片重复使用性能较差等难以克服的缺点，限制了表面等离子体共振技术在实际检测中的应用。为了进一步改善表面等离子体共振传感器的性能和应用范围，科研工作者们开始将分子印迹技术与其结合，制备出新型的表面等离体共振传感器。这种新型传感器不再局限于检测生物样品分子结合免疫分析技术， 而且还提高了传感芯片的重复使用率。
技术实现思路
为了解决现有检测黄体酮含量方法存在的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种传感芯片，所述传感芯片是利用分子印迹技术制备得到的。本专利技术的目的之二在于提供一种本专利技术所述传感芯片的制备方法。本专利技术的目的之三在于提供一种本专利技术所述传感芯片的用途，所述用途是将传感芯片用于表面等离子体共振传感器检测黄体酮的含量，可以用于黄体酮的痕量检测。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的。一种传感芯片，所述传感芯片由下往上依次由玻璃基片、金膜层、单分子烷基链层和分子印迹聚合物膜组成；其中，所述单分子烷基链层为烷基硫醇层，化学式为SH(CH2)nCH3, n=5 17，所述金膜层和单分子烷基链层相结合，结构式为Au-(CH2)nCH3，其中n = 5 17 ;优选金膜厚度为 25 50nm ；所述分子印迹聚合物膜由黄体酮模板分子、功能单体、交联剂、致孔剂以及光引发剂经过光照聚合反应，得到含有模板分子的分子印迹聚合物膜，然后用洗脱剂洗脱黄体酮模板分子得到；其中，功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、亚甲基丁二酸或甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或两种；交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、N，N-二甲基丙烯酰胺、N，N-亚甲基二丙烯酰胺、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或二乙烯基苯中的一种；致孔剂为二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇、N，N-二甲基酰胺或二甲基亚砜中的一种；光引发剂为二苯甲酮、安息香双甲醚或安息香叔丁醚中的一种或两种；洗脱剂为由致孔剂与乙酸配制的高极性洗脱剂，致孔剂和乙酸的体积比为0. 9 0. 5:0. I 0. 5。一种本专利技术所述传感芯片的制备方法，所述制备方法步骤如下(I)采用真空蒸镀或溅射的方法在玻璃基片上镀上金膜层，得到金芯片；(2)将步骤(I)中得到的金芯片放入烷基硫醇溶液中，室温浸泡5 24小时，浸泡完毕后在金膜层上自组装上一层单分子烷基链层，得到表面覆盖有单分子烷基链层的金芯片，使用前用乙醇冲洗并用氮气吹干；其中，所述烷基硫醇溶液中溶质烷基硫醇的物质的量浓度为I lOOmmol/L，溶剂为乙醇、甲醇或三氯甲烷中的一种；(3)将模板分子和功能单体溶于致孔剂中，混合均匀，静置3 5h ;然后加入交联剂和引发剂，混合均匀后通氮气，得到聚合反应液；步骤(3)中所述聚合反应液中的模板分子为黄体酮，物质的量浓度为0.01 0. 05mol/L，黄体酮与功能单体的物质的量之比为1:2 4，黄体酮与交联剂的物质的量之比为1:3 10，所述光引发剂的溶质浓度为0. 001 0. Olg/mol，溶剂为致孔剂；所述致孔剂在所述聚合反应液中也作为溶剂；(4)将步骤(2)得到的表面覆盖有单分子烷基链层的金芯片装入反应池中，向反应池中注入聚合反应液，使单分子烷基链层与聚合反应液接触，然后用紫外光照射聚合反应液引发聚合反应，在单分子烷基链层表面生长含有模板分子的分子印迹聚合物膜，得到具有模板分子的分子印迹聚合物膜的金芯片；其中，聚合反应时间决定所述聚合物膜的厚度；(5)将步骤(4)制备的具有模板分子的分子印迹聚合物膜用洗脱剂洗脱黄体酮模板分子，在所述聚合物膜上留下对黄体酮有专一选择性的空穴，得到本专利技术所述的一种传感芯片。优选洗脱时使用表面等离子体共振传感器进行动力学检测，当反射光强不再随着时间变化时，洗脱反应停止。、一种本专利技术所述传感芯片的用途，所述用途是将传感芯片用于表面等离子体共振传感器检测黄体酮的含量，可以用于黄体酮的痕量检测。当待本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感芯片，其特征在于：所述传感芯片由下往上依次由玻璃基片、金膜层、单分子烷基链层和分子印迹聚合物膜组成；其中，所述单分子烷基链层为化学式为SH(CH2)nCH3的烷基硫醇层，n=5～17，所述金膜层和单分子烷基链层相结合，结构式为Au？(CH2)nCH3，其中n＝5～17；所述分子印迹聚合物膜由黄体酮模板分子、功能单体、交联剂、致孔剂以及光引发剂经过光照聚合反应，得到含有模板分子的分子印迹聚合物膜，然后用洗脱剂洗脱黄体酮模板分子得到；其中，功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、亚甲基丁二酸或甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或两种；交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、N,N？二甲基丙烯酰胺、N,N？亚甲基二丙烯酰胺、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或二乙烯基苯中的一种；致孔剂为二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇、N,N？二甲基酰胺或二甲基亚砜中的一种；光引发剂为二苯甲酮、安息香双甲醚或安息香叔丁醚中的一种或两种；洗脱剂为由致孔剂与乙酸配制得到，致孔剂和乙酸的体积比为0.9～0.5:0.1～0.5。

【技术特征摘要】
1.一种传感芯片，其特征在于所述传感芯片由下往上依次由玻璃基片、金膜层、单分子烷基链层和分子印迹聚合物膜组成； 其中，所述单分子烷基链层为化学式为SH(CH2)nCH3的烷基硫醇层，n=5 17，所述金膜层和单分子烷基链层相结合，结构式为Au-(CH2)nCH3，其中η = 5 17 ; 所述分子印迹聚合物膜由黄体酮模板分子、功能单体、交联剂、致孔剂以及光引发剂经过光照聚合反应，得到含有模板分子的分子印迹聚合物膜，然后用洗脱剂洗脱黄体酮模板分子得到；其中，功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、亚甲基丁二酸或甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或两种；交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、N, N-二甲基丙烯酰胺、N, N-亚甲基二丙烯酰胺、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或二乙烯基苯中的一种；致孔剂为二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇、N，N-二甲基酰胺或二甲基亚砜中的一种；光引发剂为二苯甲酮、安息香双甲醚或安息香叔丁醚中的一种或两种；洗脱剂为由致孔剂与乙酸配制得到，致孔剂和乙酸的体积比为O. 9 O. 5:0. I O. 5。2.根据权利要求I所述的一种传感芯片，其特征在于金膜厚度为25 50 nm。3.—种如权利要求I或2所述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)采用真空蒸镀或溅射的方法在玻璃基片上镀上金膜层，得到金芯片； (2)将金芯片放入烷基硫醇溶液中，室温浸泡5 24小时，浸泡完毕后在金膜层上自组装上一层单分子烷基链层，得到表面覆盖有单分子烷基链层的金芯片，使用前用乙醇冲洗并用氮气吹干； 其中，所述烷基硫醇溶液中溶质烷基硫醇的物质的量浓度为I lOOmmol/L，溶剂为乙醇、甲醇或三氯甲烷中的一种； (3)将模板分子和功能单体溶于致孔剂中，混合均匀，静置3 5h;然后加入交联剂和光引发剂，混合均匀后通氮气，得到聚合反应液； 步骤(3)中所述聚合反应液中的模板分子为黄体酮，物质的量浓度为O. 01 O. 05mol/L,黄体酮与功能单体的物质的量之比为1:2 4，黄体酮与交联剂的物质的量之比为1:3 10，所述光引发剂的溶质浓度为O. 001 O. Olg/mol，溶剂为致孔剂；所述致孔剂在所述聚合反应液中也作为溶剂； (4)将步骤(2)得到的表面覆盖有单分子烷基链层的金芯片装入反应池中，向反应池中注入聚合反应液，使单分子烷基链层与聚合反应液接触，然后用紫外光照射聚合反应液引发聚合反应，在单分子烷基链层表面生长含有模板分子的分子印迹聚合物膜，得到具有模板分子的分子印迹聚合物膜的金芯片； 其中，聚合反应时间决定所述聚合物膜的厚度； (5...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦天新，张庆文，刘兰兰，裴芳誉，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：