电纺纳米纤维在生物分析中的应用

摘要

静电纺丝是一种借助高压静电作用对聚合物溶液或熔体进行纺丝的方法。利用该方法可以制备直径范围从数十纳米至数微米的纤维。静电纺丝具有制备方法简单、材料可选择范围广、形貌可控、比表面积高等优点,在能源存贮、卫生保健、生物技术以及防护安全等许多领域有着十分广泛的应用。 固相萃取(solid phase extraction,SPE)是一种微量样品预处理技术,主要用于样品的分离、纯化和浓缩。与传统的液一液萃取相比固相萃取具有环境污染小、操作简单等优点。目前固相萃取技术已在许多领域里逐渐取代液-液萃取并被广泛用于环境化学、食品、医药卫生、临床化学、生物化学等领域中复杂目标物样品微量或痕量的分离、富集和分析。然而,现有的固相萃取材料多为填充碳微米级粒子的C18柱。这种材料不仅价格昂贵,而且操作复杂,检测灵敏度和选择度不高,影响了固相萃取的广泛使用。 氢化可的松(HCor)是人体内重要激素之一,人体内氢化可的松水平不仅与一些疾病相关联影响人的生理状态,而且影响人的情绪、学习,记忆,认知水平等。因此测定体内氢化可的松水平已成为研究评价人的生理与行为的一个重要指标。通常血液中只有小部分氢化可的松未与血清蛋白和白蛋白结合,而只有游离氢化可的松是有活性的,故测定血清氢化可的松含量有很多局限和不足。然而直接测定血清游离氢化可的松的技术操作复杂、样品用量大、影响因素多、结果偏差很大。但尿液氢化可的松检测需收集24小时尿液,无法反映血液内的即时变化。因此,许多学者提出采用唾液作为体内氢化可的松测定的体液标本,其主要优点是无创采样,简便易行,便于监测肾上腺活动的节律变化,既适用住院患者又适用于门诊患者,尤其适用于儿童。缺点是唾液中氢化可的松含量很低,占血浆平均百分率的5％左右,所以对测定方法的灵敏度要求很高。检测时需要对样本进行预富集,以提高检测灵敏度。 本论文发展了基于电纺纳米纤维的固相萃取技术,并对唾液和头发中的氢化可的松进行了富集检测。主要研究内容有： 1)对电纺制备功能纳米纤维的方法进行了系统的研究。以聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为模型聚合物,对电纺过程中影响纤维直径,表面形貌、表面官能团以及纤维排布方式的主要因素进行了研究。结果表明,通过改变溶液的浓度,环境湿度,纤维成分及收集方式可以对上述参数进行有效控制。 2)将电纺纤维应用于固相萃取。通过对体外模拟唾液样本中激素类生物分子的检测,研究了电纺纤维直径,有序度,表面形貌、表面官能团以及纤维有序度对萃取效率和检测灵敏度的影响。结果表明,减小纤维直径,增加纤维表面粗糙度以及控制表面官能团可以提高萃取效率和检测灵敏度。 3)利用直径为242nm的带磺酸基的聚苯乙烯(PS)纤维作为萃取材料,对头发样本中的氢化可的松进行了检测。该基于电纺纤维的萃取柱与文献报道的固相微萃取柱相比,具有制备方法简单,材料成本低,萃取效率及检测灵敏度高,选择性吸附等优点。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1电纺纳米纤维

1.1.1电纺纳米纤维的历史

1.1.2电纺纳米纤维的制备原理

1.1.3电纺纳米纤维材料的多样性

1.1.4电纺纳米纤维结构形貌的可控性

1.1.5电纺纳米纤维排布方式的可控性

1.1.6电纺纳米纤维的应用

1.2固相萃取(SPE)

1.2.1固相萃取的工作原理

1.2.2固相萃取的历史与演变

1.2.3固相萃取的优势及缺陷

1.3本论文的工作及展望

参考文献

第二章 电纺纳米纤维的制备

2.1引言

2.2实验

2.2.1材料及设备

2.2.2实验步骤

2.3实验结果与讨论

2.3.1溶液浓度对聚苯乙烯纤维直径的影响

2.3.2不同功能基团纤维的制备

2.3.3电纺纳米纤维有序度的控制

2.3.4电纺纳米纤维表面形貌的控制

2.4结论

参考文献

第三章基于电纺纳米纤维的固相萃取方法的建立

3.1引言

3.1.1传统固相萃取方法及其问题

3.1.2基于电纺纳米纤维的固相萃取

3.2实验

3.2.2.1色谱条件

3.2.2.2溶液配制

3.2.2.3填充无序纳米纤维的固相萃取柱的制备

3.2.2.4填充有序纳米纤维的固相萃取柱的制备

3.2.2.5填充纳米纤维的固相萃取柱的操作步骤

3.3实验结果及分析

3.3.1纤维直径对萃取效率的影响

3.3.2纤维形貌对萃取效率的影响

3.3.3纤维排布方式对萃取效率的影响

3.3.4纤维表面功能基团对萃取效率的影响

3.4结论

参考文献

第四章基于电纺纳米纤维的激素类生物分子检测

4.1引 言

4.2实验

4.2.1材料及设备

4.2.2实验步骤

4.3实验结果及分析

4.3.1头发样本氢化可的松检测结果

4.3.2唾液样本氢化可的松检测结果

4.3.3其他激素类生物分子的检测结果

4.4结论

参考文献

第五章结论及展望

致谢

硕士期间论文及专利