基于分子印跡納米球的傳感介質膜及其制備方法和應用技術

本發(fā)明專利技術公開了一種基于分子印跡納米球的傳感介質膜及其制備方法和應用，其特征在于所述傳感介質膜通過以下方法制備：（１）通過微乳液聚合法或沉淀聚合法合成分子印跡納米球作為成膜組分原料；（２）將步驟（１）得到的分子印跡納米球、輔助成膜材料在成膜溶劑中混合，利用旋涂法在非導電或導電基底上旋涂固化形成基于分子印跡納米球的傳感介質膜。該介質膜的分子印跡聚合物種類品種可選范圍大，有效避免了印跡聚合與成膜兩種過程中溶劑不匹配的問題。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬于傳感
，具體涉及一種基于分子印跡納米球的傳感介質膜及其 制備方法和應用。
技術介紹
白光干涉反射光譜(Reflectometry Interference Spectroscopy, RIfS)技術利 用可見光干涉的原理，通過分析干涉模式的變化來檢測材料界面分子的富集量，具有使用 簡便、免標記和靈敏的優(yōu)點。RIfS的核心是傳感介質膜和膜上結合的分子構成法布里-佩 羅(Fabry-Perot)干涉單元。國內外RIfS光譜應用集中在環(huán)保、臨床檢驗以及生物材料 生物相容性的研究。其敏感層主要為聚苯乙烯聚醚和聚硅氧烷等聚合物干涉層的傳感介質 膜，表面采用親水高聚物進行修飾以提高吸附性能。但這樣的傳感介質膜缺乏分子選擇性， 除非進行復雜的表面修飾，否則難以對復雜體系進行定量研究。分子印跡(molecular imprinting)材料是一種具有模擬生物分子識別能力的聚 合物材料，不僅對特定模板分子有高度親和性和選擇性，同時具有抗惡劣環(huán)境能力強、穩(wěn)定 性好的優(yōu)點。利用分子印跡聚合物薄膜作為RIfS的傳感介質膜可有效提高RIfS傳感器的 選擇性。用于傳感介質膜的分子印跡聚合物薄膜一般在納米級厚度，主要采用原位聚合和 電化學聚合法制備。目前，RIfS傳感器印跡聚合物介質膜的制備方法還存在局限性。電化學聚合法所選基底需要是導電基底，同時單體必須能夠通過電極的氧化還原 反應形成聚合物。原位聚合法是印跡聚合物的形成過程與成膜過程同時進行，功能單體、模 板分子和交聯(lián)劑在輔助成膜材料存在下在基底上通過旋涂形成所需的薄膜，并進一步聚合 形成印跡聚合物。然而，一方面成膜過程和印跡聚合過程可能相互干擾，降低薄膜的質量可 控性；另一方面，印跡聚合物制備和旋涂成膜兩個過程中溶劑都是重要的參數(shù)。因此現(xiàn)階段 采用原位聚合法中經常遇到兩個過程的溶劑不一致甚至不匹配的問題，這就限定了一些分 子印跡體系的原位聚合成膜，限制了眾多印跡聚合物材料在RIfS傳感器介質膜中的應用。 本專利技術由此而來。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術目的在于提供一種基于分子印跡納米球的傳感介質膜，解決了現(xiàn)有技術中 基于分子印跡聚合物形成的傳感介質膜原位聚合制備時溶劑參數(shù)難以調配，導致分子印跡 體系難以原位聚合成膜等問題。為了解決現(xiàn)有技術中的這些問題，本專利技術提供的技術方案是—種基于分子印跡納米球的傳感介質膜，其特征在于所述傳感介質膜通過以下方 法制備(1)通過微乳液聚合法或沉淀聚合法合成分子印跡納米球作為成膜組分原料；(2)將步驟⑴得到的分子印跡納米球、輔助成膜材料在成膜溶劑中混合，利用旋 涂法在非導電或導電基底上旋涂固化形成基于分子印跡納米球的傳感介質膜。優(yōu)選的，所述傳感介質膜的光學厚度在50 lOOOnm間。本專利技術的另一目的在于提供一種制備基于分子印跡納米球的傳感介質膜的方法， 其特征在于所述方法包括以下步驟(1)通過微乳液聚合法或沉淀聚合法合成分子印跡納米球作為成膜組分原料；(2)將步驟⑴得到的分子印跡納米球、輔助成膜材料在成膜溶劑中混合，利用旋 涂法在非導電或導電基底上旋涂固化形成基于分子印跡納米球的傳感介質膜。優(yōu)選的，所述方法步驟(1)沉淀聚合法包括將印跡模板分子、功能單體在適宜的 溶劑中溶解后加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑進行聚合反應；反應后洗脫去掉印跡模板分子得到分子 印跡納米球。優(yōu)選的，所述方法中模板分子選自氯霉素、己烯雌酚；所述交聯(lián)劑選自二甲基丙烯 酸乙二醇酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、三羥甲基基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊 四醇三丙烯酸酯、N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺的一種。優(yōu)選的，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈；所述功能單體選自N，N_ 二乙基胺乙基甲基 丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、三氟甲基丙烯酸、乙烯基苯甲酸、亞甲基丁二酸、2-丙烯酰 胺-2-甲基-1-丙磺酸、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、乙烯基咪唑、甲基丙烯酸甲酯、甲基 丙烯酸羥乙酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一種。優(yōu)選的，所述方法步驟(1)制備的分子印跡納米球的粒徑范圍在50-800nm間。優(yōu)選的，所述方法步驟⑵所述成膜溶劑選自聚苯乙烯、聚乙烯醇溶液。本專利技術的又一目的在于提供一種基于分子印跡納米球的傳感介質膜在作為白光 干涉反射光譜傳感器的傳感介質方面的應用。本專利技術技術方案可以在非導電和導電基底上制備基于分子印跡納米球的RIfS傳 感器介質膜，其關鍵在于利用獨立制備的納米級印跡微球作為成膜組分，將分子印跡納米 球、輔助成膜材料在成膜溶劑中混合，利用旋涂技術在所選基底上形成厚度可控的分子印 跡薄膜。成膜過程與分子印跡聚合物的制備完全無關，成膜質量可通過通常的旋涂技術進 行優(yōu)化和提高。同時，分子印跡納米球通過懸浮方式分散于輔助成膜材料的溶液中，成膜溶 劑不影響分子印跡聚合物的選擇。本專利技術的分子印跡納米球(Molecularly imprinted polymeric nanospheres, MIPNs)可以通過現(xiàn)有技術中已有的方法來制備，如微乳液聚合法和沉淀聚合法。微乳液聚 合與普通乳液聚合的差別是在體系中引入了助表面活性劑的同時，采用了高速攪拌法、高 壓均化法和超聲波分散法等微乳化工藝。微乳液聚合法中由于乳液具有高穩(wěn)定性、粒徑大 小均一以及速溶的特點，在克服常規(guī)聚合體系中存在的一些問題如控制相對分子質量及其 分布方面具有潛在的優(yōu)勢。微乳液聚合法合成的微球粒徑分布比較窄，通常它適用于制備 粒徑在50nm到500nm之間的微球。然而由于助表面活性劑以及表面活性劑的存在，在某種 程度上，對納米微球的純度有一定的影響，甚至影響納米微球的某些性能。而沉淀聚合法與 微乳液聚合法相比不需在反應體系中加入任何穩(wěn)定劑，并由于其高交聯(lián)的剛性表面，聚合 物微球能穩(wěn)定存在；而且印跡分子結合的位點分布均勻，結合系數(shù)高，制備快速方便，微球 粒徑分布范圍窄，應用非常廣泛。本專利技術將預先制備的分子印跡納米球懸浮在合適的輔助成膜材料的溶液中，通過 旋涂技術制備包含分子印跡納米球的薄膜作為RIfS傳感器的介質膜。使分子印跡聚合與成膜兩個過程相互分開，可互不干擾地進行優(yōu)化選擇，從而提高了傳感器介質膜的質量可 控性。同時，通過獨立過程預先制備印跡納米球，印跡聚合物材料的種類沒有限制，大大擴 展了用于為RIfS傳感器介質膜的分子印跡聚合物種類。依本專利技術的方法，介質膜中分子印跡聚合物的濃度可精確調節(jié)。所得薄膜的光學 厚度可在lOO-lOOOnm內調節(jié)。薄膜吸附模板分子后的光學厚度變化與模板分子的濃度呈 線性關系，可作為為RIfS傳感器的介質膜。相對于現(xiàn)有技術中的方案，本專利技術的優(yōu)點是1.本專利技術技術方案中選擇獨立制備的納米級印跡微球作為成膜組分，將印跡聚合 過程和成膜過程分開，得到了基于分子印跡納米球的傳感介質薄膜。本專利技術制備傳感器介 質膜的方法與原位制備分子印跡薄膜不同，本方法選擇預先制備的納米級印跡微球作為成 膜組分，將印跡聚合物的形成過程與傳感器介質膜的成膜過程分離，有效改善了所制備介 質膜的穩(wěn)定性，擴展了能夠用于傳感器介質膜的印跡聚合物種類。2、本專利技術避免了原位制備印跡薄膜的缺陷，有效提高印跡薄膜的質量穩(wěn)定性和增 加用于制備RIfS傳感器介質膜的印跡聚合物種類。將其應用于白光反射干涉光譜(RIfS) 傳感
，使得所述分子印跡本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于分子印跡納米球的傳感介質膜，其特征在于所述傳感介質膜通過以下方法制備：　　（１）通過微乳液聚合法或沉淀聚合法合成分子印跡納米球作為成膜組分原料；　　（２）將步驟（１）得到的分子印跡納米球、輔助成膜材料在成膜溶劑中混合，利用旋涂法在非導電或導電基底上旋涂固化形成基于分子印跡納米球的傳感介質膜。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：付德剛，戎非，劉秋明，劉冬梅，王永向，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發(fā)明
國別省市：32[中國|江蘇]