畢業(yè)論文：酪氨酸分子印記電化學(xué)傳感器的制備及性能研究

碩 士 學(xué) 位 論 文
學(xué)士學(xué)位論文

酪氨酸分子印跡電化學(xué)傳感器的制備及性能研究
院（系）： 材料科學(xué)與工程學(xué)院
專 業(yè)： 應(yīng)用化學(xué)

酪氨酸分子印記電化學(xué)傳感器的制備及性能研究
摘要
利用恒電位沉積法制備以酪氨酸為模板分子、殼聚糖為功能基體的分子印跡電化學(xué)傳感器，優(yōu)化制備條件并測試該電化學(xué)傳感器對不同濃度的酪氨酸的電化學(xué)響應(yīng)性能。實(shí)驗(yàn)表明，此酪氨酸分子印跡電化學(xué)傳感器具有良好的選擇性、重現(xiàn)性；酪氨酸濃度在1.0*10-6 mol/L~1.0*10-4 mol/L范圍內(nèi)時(shí)，酪氨酸氧化峰電流與酪氨酸濃度有良好的線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)為0.9952，其檢測限為5.0*10-7 mol/L。
關(guān)鍵詞：分子印跡；酪氨酸；殼聚糖；電化學(xué)傳感器



The Preparation of Tyrosine Molecularly Imprinted Polymer Electrochemical Sensors And the Investigation of Its Characters
Abstract
A molecularly imprinted electrochemical sensor for tyrosine determination was developed based on chitosan (CTS) electrodeposition and the performances of the sensor were studied by cyclic voltammetry and differential pulse cyclic voltammetry. A sensitive response was obtained wit
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的電化學(xué)響應(yīng)工作曲線 - 21 -
第四章 結(jié)論 - 23 -
參考文獻(xiàn) - 24 -
致謝 - 26 -



第一章 前言
1.1分子印跡技術(shù)
1.1.1分子印跡技術(shù)簡介
分子印跡技術(shù)(Molecular Imprinting Technique，MIT)，也叫分子模板技術(shù)(Molecular Template Technique，MTT) 是制備對特定目標(biāo)分子(模板分子或印跡分子) 具有特異預(yù)定選擇性的高分子化合物-分子印跡聚合物(Molecularly Imprinted Polymers，MIPs) 的技術(shù)。分子印跡技術(shù)的出現(xiàn)直接來源于免疫學(xué)的發(fā)展，20世紀(jì)40年代，著名的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Pauling[1]就提出以抗原為模板來合成抗體的理論，為分子印跡的發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。1949年，Dickey[2]首先提出“專一性吸附”的概念，出現(xiàn)了“分子印跡”萌芽。1972年德國的Wulff[3,4]研究小組首次報(bào)道了人工合成分子印跡聚合物的方法，標(biāo)志著該技術(shù)開始由理論走向?qū)嵶C和實(shí)際應(yīng)用。1993年瑞典Lund大學(xué)的Mosbach等[5]在《Nature》上發(fā)表了有關(guān)茶堿分子印跡聚合物的研究報(bào)道，使得分子印跡技術(shù)迅速成為國內(nèi)外化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
1.1.2分子印跡技術(shù)原理及特點(diǎn)[6]
分子印跡技術(shù)一般包含以下3個(gè)步驟：(1) 在一定溶劑中，模板分子與功能單體通過官能團(tuán)之間的共價(jià)或超分子作用形成主客體配合物；(2) 在大量交聯(lián)劑存在的情況下通過光或熱引發(fā)聚合，使主客體配合物與交聯(lián)劑通過_基共聚合在模板分子周圍形成高交聯(lián)的剛性聚合物；(3) 洗去模板分子，聚合物中便留下了與模板分子的大小和形狀相匹配的立體孔穴，這個(gè)立體空穴的空間結(jié)構(gòu)由功能單體及模板分子的相互作用情況所決定。印跡過程如圖1。
該立體空穴可選擇性地與印跡分子重新結(jié)合，實(shí)現(xiàn)分離或識別普遍具有構(gòu)效預(yù)定性、特異識別性和廣泛使用性等特點(diǎn)。





圖1.分子印跡過程
Fig1. The Molecular Imprinting process.
1.1.3分子印跡技術(shù)的應(yīng)用
自Mosbach 1993年在Nature上發(fā)表茶堿分子印跡聚合物報(bào)道以來，分子印跡聚合物已經(jīng)在藥物分析，固相萃取、手性分離、膜技術(shù)、模擬酶以及人工受體合成等領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用性：
(1) 分子印跡色譜技術(shù) MIPs 最主要的用途是用于分子印跡色譜中作為分析或制備分離色譜的固定相,作為建立固相萃取、高效液相色譜或毛細(xì)管電泳分析法。其中MIPs 的作用類似免疫色譜中的免疫吸附劑。另外，MIPs 已經(jīng)作為手性拆分固定相在藥物對映體拆分中得到廣泛應(yīng)用[7],魏俊等[8]合成了以殼聚糖為功能基體的手性分子印跡聚合物，并將其作為色譜填料應(yīng)用于水相中脯氨酸的手性拆分。
(2) 抗體模擬物 將MIPs 作為抗體模擬物,代替抗體或受體建立競爭分析法。此類 MIPs選擇性較高, 穩(wěn)定性強(qiáng), 能夠在非水條件下進(jìn)行測定。
(3) 酶模擬物 將MIPs 作為酶模擬物，利用分子印跡技術(shù)來獲得具有酶結(jié)合位點(diǎn)和催化基團(tuán)的聚合物。
(4) 生物傳感器 使用MIPs作為生物傳感器識別元件耐高溫、耐腐蝕、能夠長期穩(wěn)定、適用范圍廣，具有可觀的應(yīng)用前景。
1.1.4分子印跡技術(shù)前景展望
分子印跡聚合物傳感器具有抗各種惡劣環(huán)境的能力，又具有與生物酶類似的高選擇性。利用這兩個(gè)性質(zhì)可以將分子印跡傳感器做成分子探針，用于生物組織或細(xì)胞內(nèi)的探測和分析[9]。也可模仿人工嗅覺和味覺的原理，對單一傳感器的選擇性和靈敏度要求適中,用多個(gè)不同類型的傳感器組成陣列，對混合物中單一組分進(jìn)行定性和定量檢測，或是多組分同時(shí)測定，實(shí)現(xiàn)對實(shí)際樣品的定性和定量分析。近年來，分子印跡電化學(xué)傳感器在生物大分子領(lǐng)域（如蛋白質(zhì)、抗原抗體和細(xì)菌作為模板印跡分子）也取得了一些進(jìn)展，但由于分子印跡電化學(xué)傳感器研究歷史較短，還存在著許多尚待解決的問題。如有關(guān)分子印跡熱力學(xué)和動力學(xué)的機(jī)理研究較少，印跡分子和聚合單體之間的相互作用，結(jié)合位點(diǎn)的作用機(jī)理、聚合物的形態(tài)和傳質(zhì)機(jī)理還缺乏系統(tǒng)的研究。另外，功能單體的種類少、聚合物易溶脹、 印跡分子的洗脫困難、 膜厚難控制、 “印跡”容量低、分布不均等問題都給分子印跡電化學(xué)傳感器的應(yīng)用帶來困難。再有，聚合物膜的穩(wěn)定性和分子印跡電化學(xué)傳感器的重現(xiàn)性還有待提高。
1.2殼聚糖
1.2.1殼聚糖的結(jié)構(gòu)及溶解性質(zhì)[10]
殼聚糖( Chitosan , CTS)的化學(xué)組成為聚(1,4)-2-氨基-2-脫氧-D-葡聚糖，是一種白色至黃色片狀物質(zhì)。其大分子鏈上分布著許多羥基、氨基，同時(shí)含有親水基和疏水基；并且，骨架鏈間的氫鍵形成了大分子的二級結(jié)構(gòu)。CTS結(jié)構(gòu)上的特殊性以及高分子化合物的物理特性，使得對許多離子、有機(jī)物、生物分子等具有離子交換、螯合、吸附等作用，因而廣泛應(yīng)用于化學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。
殼聚糖易溶于某些稀的弱酸溶液，如甲酸、乙酸、10%檸檬酸、丙酮酸和乳酸等。因?yàn)闅ぞ厶欠肿渔溕嫌性S多游離氨基，其氮原子上還有一對孤對電子而易于從溶液中結(jié)合一個(gè)氫質(zhì)子而使殼聚糖成為帶正電荷的聚電解質(zhì)，同時(shí)溶于水中。如圖2所示

圖2 殼聚糖溶解性
Fig2. The solubility of chitosan.
正是因?yàn)闅ぞ厶强梢越Y(jié)合H+，它是天然多糖中唯一的堿性多糖,溶解后成為一種高聚物溶液，具有一定的粘度，且溶液的濃度越高粘度越大。
1.2.2基于電沉積的殼聚糖膜
殼聚糖含有豐富氨基，pKa[11]為6.3。當(dāng)pH低于pKa時(shí)，大部分氨基被質(zhì)子化，使殼聚糖成為一種水溶性的聚電解質(zhì)。而當(dāng)pH上升到pKa以上時(shí)，氨基去質(zhì)子化，殼聚糖變?yōu)椴豢扇�。電極表面附近殼聚糖水凝膠中H2O的電還原消耗質(zhì)子，溶解的殼聚糖上結(jié)合的質(zhì)子便去質(zhì)子化以補(bǔ)充凝膠溶劑水中的質(zhì)子而溶出，從而實(shí)現(xiàn)殼聚糖與電極表面的緊密結(jié)合，而此過程中殼聚糖并沒有發(fā)生化學(xué)變化并保持原有性質(zhì)[12]。
殼聚糖分子內(nèi)既有親水基和疏水基,又有具配位能力的 -NH2和 -OH ,從而使得 CTS對許多離子、有機(jī)物、生物分子等具有離子交換、螯合及吸附等作用,梁汝萍等[13]利用電沉積方法對普魯士藍(lán)和殼聚糖 PSiO2 納米粒子復(fù)合 ……（未完，全文共18781字，當(dāng)前僅顯示3378字，請閱讀下面提示信息。收藏《畢業(yè)論文：酪氨酸分子印記電化學(xué)傳感器的制備及性能研究》）