亚精胺分子印迹膜修饰丝网印刷电极的研究

摘要

本研究旨在联接分子印迹技术（MIT）和电化学传感器技术，合成对亚精胺（Spermidine, SPD）具有特异性吸附能力的分子印迹聚合物，将制备的亚精胺分子印迹聚合物（MIP）成膜于丝网印刷电极表面，开发一种能够对SPD进行快速检测的功能性电极，并应用于亚精胺的检测，对开发生物胺检测新方法具有重要意义。
　　首先，开展亚精胺分子印迹聚合物计算化学研究。借助密度泛函数法（DFT），并采用关键字OPT+FRE优化计算模板分子SPD与功能单体构效，筛选与SPD形成最稳定复合物的功能单体。经过计算发现，在常用的8种功能单体中，甲基丙烯酸（MAA）能够与SPD形成复合物的能量最高，揭示其稳定性最高。MAA与ACN形成复合物能量最低，说明其稳定性最低。通过研究SPD-MAA复合物体系，揭示模板分子与功能单体在1:5比例下形成的复合物能量最低，结合最稳定，结合形成的氢键数为6个。同时，当模板分子与功能单体之间比例大于1:3，两者之间形成氢键的数目不会增加，而且在两者比例从1:3增加到1:4，复合物能量增加幅度最大，达56.5519048kJ/mol，比例从1:4增加到1:5时，能量增幅为48.142480735kJ/mol，小于之前的增幅，而且氢键数目未增加。
　　然后，进行分子印迹聚合物预组装体系紫外光谱学研究。采用紫外光谱扫描采集SPD与三种功能单体所形成的复合物体系的光谱数据，MAA能够与SPD形成最为稳定的复合物，结论与计算化学结果一致。差示紫外光谱扫描发现：一个SPD分子能与三种功能单体形成SPD-3MAA、SPD-3AM（丙烯酰胺）和SPD-3AA（丙烯酸）型复合物，说明一个SPD分子周围至少需要3个功能单体才能形成稳定的复合物，结果被计算化学所佐证，揭示SPD与功能单体比例至少大于1:3才能形成稳定复合物。
　　亚精胺分子印迹聚合物的合成与表征的试验结果表明：SPD-MAA比例为1:4时有最好的吸附性能以及选择性能，SPD-MAA1：3次之，比例为1:5时最差，且三种比例的沉淀热聚合物的吸附过程符合准二级动力学方程。经过Scatchard曲线分析发现，SPD-MAA比例为1:4时，存在两类不同的吸附位点，该比例条件下的吸附量最大97.75μmol/g，平衡解离常数0.651μmol/L，对干扰物质Try和His的选择吸附分别为2.01和1.78，优于其它的合成比例。
　　最后，开展了亚精胺分子印迹聚合物修饰丝网印刷电极制备及表征研究。实验旨在将优选的聚合物材料与功能电极偶联，采用SPD-MAA 1：4 聚合体系作为传感器敏感膜材的成膜组分，以紫外聚合方法在丝网印刷电极表面合成出亚精胺分子印迹聚合物膜功能电极，聚合后洗脱模板分子时间为4200S，电极在溶液中吸附平衡时间为360S，电极在1×10-6-6×10-6mol/L范围内有很好的线性关系y=-1.223x+7.8197 (R2=0.9952)，检测限为1.7016×10-7mol/L，具有较好的抗干扰能力。
　　本论文通过上述研究，制备出能够对SPD进行专一性检测的功能性电极。建立了一种能够对混合物中SPD进行快速检测的方法，对促进MIT与电化学检测技术结合和建立对SPD新型检测方法有重要意义。

目录

封面

目录

中文摘要

英文摘要

缩略词表

第一章 文献综述

1.1 生物胺及检测

1.2 分子印迹技术（Molecular imprinting technology, MIT）

1.3 丝网印刷技术

1.4 分子印迹电化学传感器技术

1.5 研究方案和关键问题

第二章 亚精胺分子印迹聚合物计算化学研究

2.1 计算平台与方法

2.2结果与分析

2.3 本章小结

第三章 分子印迹聚合物预组装体系紫外光谱学研究

3.1实验方法材料

3.2 结果与分析

3.3 本章小结

第四章 亚精胺分子印迹聚合物的合成与表征

4.1材料和实验方法

4.2 实验方法

4.3结果与分析

4.4 本章小结

第五章 亚精胺分子印迹聚合物修饰丝网印刷电极的制备及表征研究

5.1实验材料

5.2实验设备

5.3实验方法

5.4结果以及讨论

5.5 本章小结

结论与展望

1.结论

2.展望

致谢

参考文献

附录：