一种用于探测百草枯分子的PS@SiO2人工抗体的制备方法技术

一种用于探测百草枯分子的PS@SiO2人工抗体的制备方法，其特征在于：所述的人工抗体中洗脱位于SiO2壳层中的印记分子，SiO2壳层的内部形成具有与印记分子结构、大小和功能基互补的空穴结构，其人工抗体具有对目标分析物分子的特异性识别位点，实现对其选择性识别和探测，本发明专利技术包括如下两个步骤：首先合成了单分散的、表面携带羧基功能单体的PS微球。然后其表面的羧基与百草枯分子通过静电相互作用，再在其表面包覆一层可控壳厚的SiO2壳层，洗脱百草枯，形成了识别和检测百草枯分子的人工抗体，其纳米壳层厚度可控，壳层的刚性强，比表面积大，形成识别位点的空间结构稳定、有效位点多、选择性好、对目标分子识别效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种用于探测百草枯分子的PS@SiO2人工抗体的制备方法
本专利技术涉及材料科学领域，特别是涉及探测百草枯分子的PS@SiO2人工抗体的制备方法。
技术介绍
农药在农业病、虫、草害防治和保证农作物高产增收方面发挥着巨大作用的同时也对生态坏境和人类健康造成了严重威胁，引起各国政府和国际社会的高度关注。据统计全世界每年由食品质量引发的病例大约在15亿次，并导致大约3百万人死亡，尤其是农药在农牧产品和食品中的残留，对人体具有慢性毒性、“三致”（致癌、致畸、致突变）效应和环境激素效应。剧毒农药在农产品中的残留直接造成中毒的事件也时有发生。农药残留对我国食品安全构成了长期的严重威胁，近年来，公众对农产品和食品的安全感明显下降，农牧产品和食品中农药残留问题多次引发国际贸易争端，严重影响我国农产品和食品在国际市场的竞争力。因此，农药残留的快速痕量检测是目前国家亟待解决的挑战性难题，也是国际社会普遍关心的重要研究领域，急需先进的传感材料和快速、灵敏和可靠的分析检测技术解决农牧产品和食品中农药残留痕量检测所面临的挑战。农药作为对生态环境和食品的重要污染源之一，日益受到各国政府和公众的关注。其分析技术研究也引起了各国研究机构的高度重视，新的分析方法，特别是多种类型农药的多残留分析方法、同类型农药的多残留分析方法以及新的单个农药在多种试样中的分析方法都取得了重要进展（Greulich,K.;Alder,L.Anal.Bioanal.Chem.2008,391,183.）。目前，主要的农药残留检测方法为气相色谱法、高效液相色谱法、薄层层析法、毛细管电泳、气-质联用分析法和液-质联用分析法等。这些方法灵敏度高，但是所需仪器昂贵，样品前处理复杂、耗时长（Grimalt,S.;Pozo,ÓscarJ.;Sancho,J.V.;Hernández,F.Anal.Chem.2007,79,2833.；García-Reyes,J.F.;Hernando,M.D.;Ferrer,C.;Molina-Díaz,A.;Fernández-Alba,A.R.Anal.Chem.2007,79,7308.；Hernéndez,F.;Portolés,T.;Pitarch,E.;López.F.J.Anal.Chem.2007,79,9494.）。近年来，利用生物免疫传感器快速检测农药残留取得一定的进步（Ramon-Azcon,J.;Kunikata,R.;Sanchez,F.J.;Marco,M.P.;Shiku,H.;Yasukawa,T.;Matsue,T.Biosens.Bioelectron.2009,24,1592.）。如利用农药与特异性抗体结合反应特性研制免疫传感器，可用于对相应农药残留进行快速定量定性检测。免疫传感器利用的是抗体和抗原之间的免疫化学反应，抗体可与其独特的抗原高度专一地可逆结合，其间有静电力、氢键、疏水作用和范德华力，将抗体固定在固相载体上，可从复杂的基质中富集抗原目标物，达到测定目标物浓度的目的。为了提高化学生物传感器对目标分析物的选择性和专一性，普遍使用抗体、酶、多肽和核酸作为分子识别元素。然而，生物敏感材料如抗体、酶、特异蛋白和DNA等生物分子性质不稳定，受环境影响大，价格极为昂贵。使用生物敏感材料制作的生物纳米传感器比较脆弱，使用寿命短，在苛刻条件下可能失去敏感特性。因此，使用人工合成的仿生敏感材料（人工抗体）来代替生物敏感材料是化学/生物传感器未来应用的关键。分子印记技术是通过模板分子（目标分子）与功能单体以共价键或非共价键相互作用，将模板分子固定在交联的聚合物网络中，模板分子的除去，留下与模板分子的形状和功能相匹配的孔洞，从而在合成材料中创造出具有高亲和力和高选择性的分子识别位点（人工抗体）（Wulff,G.Chem.Rev.,2002,102,1.；Wulff,G.Angew.Chem.Int.Ed.1995,34,1812.；Haupt,K.;Mosbach,K..Chem.Rev.2000,100,2495.；Zimmerman,S.C.;Lemcoff,N.G.Chem.Commun.2004,5.）。这是一种人工合成的具有高亲和力和高选择性分子识别人工抗体材料的有效手段。分子印记材料具有物理和化学稳定性高、成本低、制备容易和可重复使用等优点，因此，在化学与生物传感器、分离技术、催化、药物输送等领域有着广泛的应用前景（Katz,A.;Davis,M.E.Nature,2000,403,286.；Bass,J.D.;Katz,A.Chem.Mater.2003,15,2757.；Zimmerman,S.C.;Wendland,M.S.;Rakow,N.A.;Suslick,K.S.Nature2002,418,399.；Mertz,E.;Zimmerman,S.C.J.Am.Chem.Soc.2003,125,3424.）。近年来，Hayden使用分子印记的石英微重力天平可检测病毒和分辩血型（Dichet,F.E.;Hayden,D.;Bindeus,R.Anal.Bioanal.Chem.2004,318,1929.；Hayden,O.;Mann,K.J.;Krassnig,S.;Dickert,F.L.Angew.Chem.Int.Ed.2006,45,2626.）。Nesterov报道了分子印记的半导体发光聚合物传感器对TNT的检测（Li,J.H.;Kendig,C.E.;Nesterov,E.E.J.Am.Chem.Soc.2007,129,15911.）。基于仿生分子印记的化学生物传感器正在吸引化学家们的强烈研究兴趣。浙江省农业科学院齐沛沛等人公开了专利技术专利（CN201210208302.9）“一种克百威分子印记微球及其制备和应用”，将模板分子和功能单体溶解到含交联剂和引发剂的致孔剂溶液中得到反应混合液，进行超声脱气、通氮气除氧后在密封状态下进行聚合反应，反应完全之后，进行离心分离，得到白色粉末状聚合物，依次采用甲醇乙酸混合液、甲醇为提取溶剂进行索氏抽提，真空干燥后除去溶剂，得到克百威分子印记微球。该专利技术还公开了由该制备方法制备得到的克百威分子印记微球及其应用。该专利技术得到的克百威分子印记微球对农产品中的克百威具有特异选择性，能够快速、灵敏、准确、高效地对农产品农药残留进行检测，还可以作为固相萃取填料。国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所刘静等人公开了专利技术专利（CN201210368919.7）“一种制备水质检测用对硫磷分子印记聚合物的方法”,该方法以对硫磷为模板分子，通过紫外光引发聚合制备适合水环境中有机磷检测的对硫磷分子印记聚合物。采用该专利技术制备的对硫磷分子印记聚合物，聚合时间短，吸附性能好；以制备的对硫磷分子印记聚合物为固相萃取柱填料，采用固相萃取-气相色谱法能快速有效地分析水中有机磷农药，其分离效果好，杂质干扰少，检出限低，灵敏度、精密度高，回收效果好，可满足水中痕量有机磷检测要求。中国农业大学潘灿平等人公开了专利技术专利（CN200910238781.7）“一种分子印记聚合物及其制备方法与应用”，该分子印记聚合物是按照如下方法制备的，将聚合反应单体、交联剂、致孔剂、引发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于探测百草枯分子的PS@SiO2人工抗体的制备方法，所合成的人工抗体中的聚苯乙烯（Polystyrene，PS）微球表面包覆纳米SiO2壳层，形成芯‑壳结构，其特征在于：所述的人工抗体中洗脱位于SiO2壳层中的印记分子，SiO2壳层的内部形成具有与印记分子结构、大小和功能基互补的空穴结构，洗脱印记分子的人工抗体具有对目标分析物分子的特异性识别位点，实现对目标分析物分子选择性识别和探测，本专利技术的制备过程包括如下两个步骤：1.1第一步是PS微球的合成：首先，将8 mL ~ 12 mL苯乙烯、0.5 mL ~ 1.5 mL丙烯酸和80 mL ~ 100 mL去离子水分别加入到250 mL带有磨口塞的锥形瓶中，超声分散5 min ~ 10 min后，形成混合乳液，然后，用精度为万分之一电子天平称取0.0500 g ~ 0.0800 g的引发剂加入到上述混合乳液中，通入10 min ~ 15 min的高纯氮气，去除混合乳液中的氧气后，将锥形瓶密封后放置在可程序升温摇床中，聚合时设置程序升温至70 ℃，在摇床中以300 rpm条件下聚合反应12 h ~ 15 h，最后，在80 ℃和300 rpm条件下熟化2 h ~ 3 h，将所得到聚合反应产物分别均分至三支50 mL离心管中，离心去除未反应底物、再用工业乙醇超声分散，如此反复3次，最后分别在上述离心洗涤后的聚合反应产物中加入40 mL去离子水，超声分散得到了单分散的、圆球形的表面带有功能基团PS微球悬浮液；1.2第二步是目标分析物分子印记的PS@SiO2复合微球的合成：从上述洗净后分散在50 mL的离心管中取10 mL的PS微球悬浮液，移入到250 mL的锥形瓶中，超声分散5 min ~ 10 min，再用浓度为1 molL‑1 ~ 2 molL‑1强碱调节pH值至10，然后分别量取4 mL ~ 6 mL的印记分子，80 mL的无水乙醇，150 uL ~ 200 uL的正硅酸乙酯（tetraethyl orthosilicate, TEOS），2 mL的氨水移入到上述锥形瓶混合溶液中，将锥形瓶用磨口塞塞紧，并用保鲜膜包裹，再用橡皮筋缠绕包扎，最后将密封好的锥形瓶放置摇床中在室温下以300 rpm震荡反应13 h ~ 15h，制得在PS微球的表面包覆了一层均匀的SiO2外壳，形成壳层厚度可控的分子印记的芯‑壳型PS@SiO2复合微球；将所得到PS@SiO2复合微球分别均分至三支50 mL离心管中，离心去除未反应底物、再用工业乙醇超声分散，如此反复3次，最后分别在上述离心洗涤后的复合微球中加入20 mL去离子水，超声分散，分别再加入适量的乙酸，放置摇床中在室温下以300 rpm震荡1h ~ 2h，将印记分子从印记位点中洗脱至溶液中，再将洗脱后的溶液以8000 rpm ~ 10000 rpm转速离心5min ~ 10min，离心后的溶液倒去上清液，然后用无水乙醇超声、离心、洗涤3次，最后再用去离子水超声、离心、洗涤3次，得到具有选择性识别印记分子的芯‑壳型PS@SiO2人工抗体。...

【技术特征摘要】
1.一种用于探测百草枯分子的PS@SiO2人工抗体的制备方法，所合成的人工抗体中的聚苯乙烯（Polystyrene，PS）微球表面包覆纳米SiO2壳层，形成芯-壳结构，其特征在于：所述的人工抗体中洗脱位于SiO2壳层中的印记分子，SiO2壳层的内部形成具有与印记分子结构、大小和功能基互补的空穴结构，洗脱印记分子的人工抗体具有对目标分析物分子的特异性识别位点，实现对目标分析物分子选择性识别和探测，所述人工抗体的制备过程包括如下两个步骤：1.1第一步是PS微球的合成：首先，将8mL~12mL苯乙烯、0.5mL~1.5mL丙烯酸和80mL~100mL去离子水分别加入到250mL带有磨口塞的锥形瓶中，超声分散5min~10min后，形成混合乳液，然后，用精度为万分之一电子天平称取0.0500g~0.0800g的引发剂加入到上述混合乳液中，通入10min~15min的高纯氮气，去除混合乳液中的氧气后，将锥形瓶密封后放置在可程序升温摇床中，聚合时设置程序升温至70℃，在摇床中以300rpm条件下聚合反应12h~15h，最后，在80℃和300rpm条件下熟化2h~3h，将所得到聚合反应产物分别均分至三支50mL离心管中，离心去除未反应底物、再用工业乙醇超声分散，如此反复3次，最后分别在上述离心洗涤后的聚合反应产物中加入40mL去离子水，超声分散得到了单分散的、圆球形的表面带有功能基团PS微球悬浮液；1.2第二步是目标分析物分子印记的PS@SiO2复合微球的合成：从上述50mL的离心管中取10mL分散洗净的PS微球悬浮液，移入到250mL的锥形瓶中，超声分散5min~10min，再用浓度为1molL-1~2molL-1强碱调节pH值至10，然后分别量取4mL~6mL的印记分子，80mL的无水乙醇，150uL~200uL的正硅酸乙酯（tetraethylorthosilicate,TEOS），2mL的氨水移入到上述锥形瓶混合溶液中，将锥形瓶用磨口塞塞紧，并用保鲜膜包裹，再用橡皮筋缠绕包扎，最后将密封好的锥形瓶放置摇床中在室温下以300...

【专利技术属性】
技术研发人员：高大明，侯婷婷，魏良勤，江晓敏，郑传阳，漆天瑶，周杨群，张慧，朱德春，管航敏，张凌云，
申请(专利权)人：合肥学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34