乙烯基改性的CdSe-QD與丙烯酰胺（AA）聚合物生物親和單體

分子印跡聚合物（MIP）在形狀、大小和功能基團上與模板分子具有互補的位點，因此能夠以高特異性和選擇性識別模板。適配體化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定易于修飾，與靶標(biāo)分子結(jié)合具有高親和力和特異性。

考慮到這兩種分子識別元件的顯著特征，將高度特異性的適體與選擇性的分子印跡技術(shù)相結(jié)合來識別卡那霉素，提出了一種新型的熒光傳感材料。由于量子點（QDs）具有獨特的光物理特性，**的穩(wěn)定性和生物相容性，因此將乙烯基改性的CdSe QD與丙烯酰胺（AA）用作可聚合載體，適體用作生物親和單體，將甲基丙烯酸（MAA）用作化學(xué)單體，通過“硫醇-烯”點擊反應(yīng)將適體嵌入聚合物中，實現(xiàn)了對樣品中的卡那霉素靈敏快速的檢測。

圖1 熒光適體功能化分子印跡聚合物的制備

如圖1，在適配體單體的兩端修飾巰基，結(jié)合分子印跡技術(shù)固有的分子識別能力和適配體對卡那霉素的親和結(jié)合能力，制備了具有雙重識別元件的熒光MIP。將雙巰基修飾的適體與量子點表面上的分子印跡聚合物相結(jié)合，通過“硫醇-烯”點擊反應(yīng)生成雙識別熒光傳感系統(tǒng)，與通過溶膠-凝膠法進行表面分子印跡的通用方法相比，該方法不需要使用復(fù)雜的硅烷試劑對量子點進行功能化，另外，點擊反應(yīng)即使在溫和的條件下也非常**且易于操作。CdSe量子點為復(fù)合材料提供傳感信號，CdSe QDs周圍的MIP層的形成主要依賴于CdSe QDs表面的反應(yīng)性乙烯基。在光譜圖中，當(dāng)CdSe QD與AA結(jié)合時，其熒光強度降低到原始CdSe QD的60％，并且熒光發(fā)射波長發(fā)生約10 nm的紅移。經(jīng)過聚合過程和模板洗脫后，MIP復(fù)合材料的強度與NIP復(fù)合材料的強度非常相似。

圖2 模板和單體的摩爾比的優(yōu)化

在制備MIP的過程中將先模板與適體的摩爾比例固定為1：1，僅對模板、適配體以及MAA的比例進行了優(yōu)化（圖2）。根據(jù)印跡因子（IF）評估特異性識別的能力：IF =ΔMIP / ΔNIP，其中ΔMIP和ΔNIP是重新結(jié)合模板后MIP復(fù)合物和NIP復(fù)合物增強的熒光強度。當(dāng)單體僅為適配體時，IF為1.97；當(dāng)單體僅為MAA時，IF為1.31。然而，當(dāng)適體和MAA為單體時，模板、適配體和MAA的摩爾比為1：1：5時，IF達(dá)到大值3.51。優(yōu)化實驗的結(jié)果證實了在合成MIP的過程中，適配體與MAA之間存在協(xié)同作用，而且適配體和印跡腔體的高親和力有助于改善MIP的特異性識別。

圖3 聚合物的光譜學(xué)分析以及粒徑大小

     對CdSe QDs，CdSe QDs-AA和MIP進行了FT-IR光譜研究，以表征實驗過程中發(fā)生的化學(xué)修飾（圖3A）。

      CdSe量子點在3207 cm-1和1647 cm-1處顯示兩個峰，這對應(yīng)于-OH和-CO的拉伸振動，表明存在羧基（a）;此外，在1632 cm-1處有一個強而窄的峰與末端C=C的拉伸振動相關(guān)，這表明CdSe QDs通過成功地官能化，形成CdSe QDs-AA（b）；MIP的FT-IR光譜在2921 cm-1處有一個吸收峰，這是C-H的拉伸振動（c），該峰表明單體MAA和交聯(lián)劑MBAAM發(fā)生了聚合。在MIP中，1637 cm-1處C=O的拉伸振動和1523 cm-1處N-H的面內(nèi)彎曲振動可能與CdSe QDs-AA中的重疊，這是因為它們兩個都具有仲酰胺鍵。前者還衍生自聚合反應(yīng)的交聯(lián)劑MBAAM，但CdSe QDs-AA本身已包含偶聯(lián)反應(yīng)。因此，證明了MIP和CdSe QDs-AA的吸收峰之間非常相似。

圖4 聚合物的形態(tài)以及大小表征

對CdSe QD和MIP的大小和形態(tài)進行了表征。圖4A顯示CdSe QD呈球形，大小均勻，估計的平均粒徑約為3.2 nm，接近根據(jù)粒徑分布計算得出的值（圖3B），插圖展示了單個CdSe QD的高分辨率TEM顯微照片，晶格條紋清晰可見，顯示出高結(jié)晶度；與CdSe QD相比，CdSe QDs-AA沒有很大變化（圖4B）；MIP也具有球形納米結(jié)構(gòu)，但是直徑大得多，約為25nm，如此大的直徑主要歸因于聚合過程中顆粒的聚集以及CdSe QD周圍的聚合物殼層（圖4C）。圖4D顯示了CdSe QD和MIP的X射線衍射（XRD）圖，可以觀察到CdSe QD的強衍射峰在10-70°的2θ范圍內(nèi)，具有（111），（220）和（311）的峰，MIP的XRD圖譜與CdSe QD的XRD圖譜相同，這證明了聚合過程對CdSe QDs的結(jié)構(gòu)沒有影響。

圖5MIP復(fù)合材料用于卡那霉素檢測的時間響應(yīng)

將卡那霉素添加到NIP復(fù)合材料中后，立即出現(xiàn)熒光強度增強，然后在約15min后保持穩(wěn)定，MIP復(fù)合材料也顯示出相同的熒光增強現(xiàn)象，但是達(dá)到吸附和解吸的平衡狀態(tài)需要更多的時間，并在更高的熒光強度下保持穩(wěn)定。結(jié)果表明，NIP的平衡吸附比MIP快，原因是卡那霉素需要更多時間才能進入具有雙重識別作用的特定印跡空腔，這些空腔在空間、大小和構(gòu)造方面與模板互補。

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