传感器类型
其他(表面分子印迹聚合物识别薄膜)
检测对象
牛血清白蛋白(BSA,bovine serum albumin),样品基质为磷酸盐缓冲液(PPB)蛋白溶液;选择性对照包括牛血红蛋白(BHb)和葡萄糖氧化酶(GOx)蛋白溶液。
检测原理
检测基于表面分子印迹识别与质量平衡定量。BSA模板在盖玻片上物理吸附形成蛋白印章,与含DMAEMA、MBA或PEG400DMA及Irgacure 2959的单体溶液在玻璃基底上经UV聚合,形成含BSA互补空腔的MIP薄膜。识别时,BSA通过形状互补及DMAEMA正电荷与BSA负电荷的静电作用进入空腔并结合,薄膜界面吸附质量增加。本文未集成微悬臂梁或QCM等换能器,而是将孵育后上清液用Vivaspin 20离心浓缩,以UV-Vis 277 nm吸光度计算上清蛋白减少量,从而得到薄膜吸附的BSA质量;FITC-BSA荧光显微镜用于定性验证。信号随BSA结合量增加而表现为上清吸光度降低和计算吸附量升高,未采用HCR、RCA或CRISPR-Cas等放大策略,仅依靠表面印迹识别与浓缩富集。
检测灵敏度
原文未报告LOD、线性范围、灵敏度斜率及R^2。
效应效果
优化体系中,20 mol% MBA交联MIP薄膜吸附BSA 1.8±0.2 mg,对照1.1±0.3 mg,印迹效率IE为1.6;50 mol% PEG400DMA交联MIP薄膜吸附BSA 2.5±0.2 mg,对照1.0±0.8 mg,IE为2.5。三批独立重复实验显示IE分别为1.5和2.3,表明识别结果可重复。选择性方面,MIP对BSA相对牛血红蛋白(BHb)的选择性系数为2.8或2.9,相对葡萄糖氧化酶(GOx)为2.2或1.7;竞争蛋白在MIP与对照薄膜上的吸附无显著差异,说明选择性主要来自印迹空腔。FITC-BSA荧光图像显示MIP结合更多标记蛋白。作者认为该全合成识别薄膜可集成微悬臂梁或石英晶体微天平,用于医疗基础设施不足地区的疾病诊断。
传感器的构成
- 基底:玻璃载玻片(glass microscope slides),经1 N NaOH、去离子水、1 N HCl、去离子水、乙醇清洗,作为薄膜支撑基底
- 硅烷化修饰层:γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(γ-MPS),表面改性以辅助聚合物附着
- 识别元件:BSA表面分子印迹聚合物薄膜(MIP film),由2-(二甲氨基)乙基甲基丙烯酸酯(DMAEMA)与N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)或聚乙二醇400二甲基丙烯酸酯(PEG400DMA)经UV聚合形成,含BSA识别空腔
- 静电识别基团:DMAEMA侧链二甲氨基(pKa≈7.5),生理pH带正电,与BSA负电荷静电结合
- 信号标记物:异硫氰酸荧光素标记BSA(FITC-BSA),用于荧光显微镜定性显示BSA结合
- 定量读出辅助:Vivaspin 20(10 kDa MWCO)浓缩上清液,UV-Vis 277 nm吸光度计算BSA吸附量
中文摘要
分子印迹聚合物(MIPs)是在模板分子存在下由有机或无机单体交联形成的合成抗体模拟物,可生成具有特异性结合空腔的识别网络。本文报道了一种用于牛血清白蛋白(BSA)选择性识别的表面印迹聚合物薄膜制备新方法。以2-(二甲氨基)乙基甲基丙烯酸酯(DMAEMA)为功能单体,分别采用不同摩尔比例的N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)或聚乙二醇400二甲基丙烯酸酯(PEG400DMA)为交联剂,通过紫外自由基聚合在玻璃表面制备表面印迹薄膜,并进行表征。结果表明,MIP薄膜对模板BSA的识别能力较对照聚合物提高1.6–2.5倍;与竞争蛋白葡萄糖氧化酶(GOx)或牛血红蛋白(BHb)相比,最多可吸附2.9倍于竞争蛋白的BSA。这些合成抗体模拟物具有稳健、可重复和可调控等优点,有望作为下一代生物分析与生物传感器中的识别元件。
英文摘要
Molecularly imprinted polymers are synthetic antibody mimics formed by the crosslinking of organic or inorganic polymers in the presence of an analyte which yields recognitive polymer networks with specific binding pockets for that biomolecule. Surface imprinted polymers were synthesized via a novel technique for the specific recognition of bovine serum albumin (BSA). Thin films of recognitive networks based on 2-(dimethylamino)ethyl methacrylate (DMAEMA) as the functional monomer and varying amounts of either N,N'-methylenebisacrylamide (MBA) or poly(ethylene glycol) (400) dimethacrylate (PEG400DMA) as the crosslinking agent were synthesized via UV free-radical polymerization and characterized. A clear and reproducible increase in recognition of the template BSA was demonstrated for these systems at 1.6-2.5 times more BSA recognized by the MIP sample relative to the control polymers. Additionally, these polymers exhibited selective recognition of the template relative to competing proteins with up to 2.9 times more BSA adsorbed than either glucose oxidase or bovine hemoglobin. These synthetic antibody mimics hold significant promise as the next generation of robust recognition elements in a wide range of bioassay and biosensor applications.