基于丝网印刷电极传感器的生物胺分子印迹膜识别机制研究

研究拟采用含有-NH2/-NH-的生物胺作为模板分子，开展高选择性生物胺分子印迹聚合物制备，构建丝网印刷技术与分子印迹相结合的生物胺传感器检测方法，从电位和电流等参数的变化中建立起检测物质的浓度关系，同时结合计算化学、分子印迹膜（MIM）的空间结构、色谱学、光谱学和电化学分析结果，开展分子印迹膜识别研究，构建新的 MIM识别表征方法，探索生物胺MIM识别特性，明确生物胺MIM在预组装过程中主客体配合物识别位点的相互作用关系，系统地探讨影响膜形态结构与识别的聚合与环境因素，揭示生物胺MIM的空间结构和识别位点对模板分子识别的影响，并阐明吸附等温线模型理论和解释生物胺MIM识别热力学机理，科学解析基于丝网印刷电极的生物胺分子印迹传感器识别机制。

研究先后合成出对组胺(Histamine, HIS)、酪胺(Tyramine, TYR)和亚精胺（Spermidine, SPD）三种生物胺（Biogenic Amine，BA）具有特异性吸附能力的分子印迹聚合物，最后成功制备的亚精胺分子印迹聚合物（MIP）成膜于丝网印刷电极表面，开发出对BA中的SPD进行快速检测的功能性电极，构建了一种生物胺检测新方法。.首先，开展BA-MIP计算化学研究。选取亚精胺、酪胺以及组胺为模板分子，借助密度泛函数法（DFT），并采用关键字OPT+FRE优化计算模板分子SPD与功能单体构效，筛选与BA形成最稳定复合物的功能单体。发现8种功能单体中，甲基丙烯酸（MAA）能够与SPD形成的复合物稳定性最高。发现HIS和TYR与MAA形成的复合物有最佳的稳定性。两种模板分子与功能单体比例为1:4时形成最稳定的复合物。通过计算溶剂化能力，发现溶剂对MAA、AM以及MIP体系影响趋势相同，其溶剂化能力强度为：乙腈＞甲醇＞乙醇＞二氯甲烷＞氯仿＞四氯化碳。.然后，进行MIP预组装体系光谱波谱学研究。采集SPD与三种功能单体所形成的复合物体系的紫外光谱数据，MAA能够与SPD形成最为稳定的复合物，结论与计算化学结果一致。经扫描发现一个SPD分子周围至少需要3个功能单体才能形成稳定的复合物。分别对HIS、TYR预组装体系紫外光谱扫描发现，1个模板分子主要与1个MAA、1个AM分子形成复合物。对TYR复合物体系的核磁共振波谱揭示：以MAA 为功能单体，EDGMA 为交联剂制备的MIP对酪胺的识别作用力比以AM大，特异性更好。.SPD-MIP合成与表征的试验。获得在1:4 的SPD与MAA比例时有最好的吸附性能和选择性能，且吸附符合准二级动力学方程，有两类不同的吸附位点，其吸附量、平衡解离常数优于其它的比例。以MAA、AM为功能单体，制得HIS-MIP、TYR-MIP，分别对模板有单一结合位点，并存在特异性识别。.最后，SPD-MIP修饰丝网印刷电极及表征研究。采用SPD-MAA 1：4聚合体系为传感器敏感膜材的成膜组分，以紫外聚合法在丝网印刷电极表面合成SPD-MIP功能膜电极，其在溶液中吸附平衡时间为360 S，在1×10-6～6×10-6 mol/L内有很好的线性关系(R2=0.9952)，检测限1.7016×10-7 mol/L，有较好的抗干扰能力。