毕业论文：酪氨酸分子印记电化学传感器的制备及性能研究

硕 士 学 位 论 文
学士学位论文

酪氨酸分子印迹电化学传感器的制备及性能研究
院（系）： 材料科学与工程学院
专 业： 应用化学

酪氨酸分子印记电化学传感器的制备及性能研究
摘要
利用恒电位沉积法制备以酪氨酸为模板分子、壳聚糖为功能基体的分子印迹电化学传感器，优化制备条件并测试该电化学传感器对不同浓度的酪氨酸的电化学响应性能。实验表明，此酪氨酸分子印迹电化学传感器具有良好的选择性、重现性；酪氨酸浓度在1.0*10-6 mol/L~1.0*10-4 mol/L范围内时，酪氨酸氧化峰电流与酪氨酸浓度有良好的线性关系，线性相关系数为0.9952，其检测限为5.0*10-7 mol/L。
关键词：分子印迹；酪氨酸；壳聚糖；电化学传感器



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
……（新文秘网https://www.wm114.cn省略1203字，正式会员可完整阅读）……　
的电化学响应工作曲线 - 21 -
第四章 结论 - 23 -
参考文献 - 24 -
致谢 - 26 -



第一章 前言
1.1分子印迹技术
1.1.1分子印迹技术简介
分子印迹技术(Molecular Imprinting Technique，MIT)，也叫分子模板技术(Molecular Template Technique，MTT) 是制备对特定目标分子(模板分子或印迹分子) 具有特异预定选择性的高分子化合物-分子印迹聚合物(Molecularly Imprinted Polymers，MIPs) 的技术。分子印迹技术的出现直接来源于免疫学的发展，20世纪40年代，著名的诺贝尔奖获得者Pauling[1]就提出以抗原为模板来合成抗体的理论，为分子印迹的发展奠定了一定的基础。1949年，Dickey[2]首先提出“专一性吸附”的概念，出现了“分子印迹”萌芽。1972年德国的Wulff[3,4]研究小组首次报道了人工合成分子印迹聚合物的方法，标志着该技术开始由理论走向实证和实际应用。1993年瑞典Lund大学的Mosbach等[5]在《Nature》上发表了有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道，使得分子印迹技术迅速成为国内外化学领域的研究热点。
1.1.2分子印迹技术原理及特点[6]
分子印迹技术一般包含以下3个步骤：(1) 在一定溶剂中，模板分子与功能单体通过官能团之间的共价或超分子作用形成主客体配合物；(2) 在大量交联剂存在的情况下通过光或热引发聚合，使主客体配合物与交联剂通过_基共聚合在模板分子周围形成高交联的刚性聚合物；(3) 洗去模板分子，聚合物中便留下了与模板分子的大小和形状相匹配的立体孔穴，这个立体空穴的空间结构由功能单体及模板分子的相互作用情况所决定。印迹过程如图1。
该立体空穴可选择性地与印迹分子重新结合，实现分离或识别普遍具有构效预定性、特异识别性和广泛使用性等特点。





图1.分子印迹过程
Fig1. The Molecular Imprinting process.
1.1.3分子印迹技术的应用
自Mosbach 1993年在Nature上发表茶碱分子印迹聚合物报道以来，分子印迹聚合物已经在药物分析，固相萃取、手性分离、膜技术、模拟酶以及人工受体合成等领域展现出良好的应用性：
(1) 分子印迹色谱技术 MIPs 最主要的用途是用于分子印迹色谱中作为分析或制备分离色谱的固定相,作为建立固相萃取、高效液相色谱或毛细管电泳分析法。其中MIPs 的作用类似免疫色谱中的免疫吸附剂。另外，MIPs 已经作为手性拆分固定相在药物对映体拆分中得到广泛应用[7],魏俊等[8]合成了以壳聚糖为功能基体的手性分子印迹聚合物，并将其作为色谱填料应用于水相中脯氨酸的手性拆分。
(2) 抗体模拟物 将MIPs 作为抗体模拟物,代替抗体或受体建立竞争分析法。此类 MIPs选择性较高, 稳定性强, 能够在非水条件下进行测定。
(3) 酶模拟物 将MIPs 作为酶模拟物，利用分子印迹技术来获得具有酶结合位点和催化基团的聚合物。
(4) 生物传感器 使用MIPs作为生物传感器识别元件耐高温、耐腐蚀、能够长期稳定、适用范围广，具有可观的应用前景。
1.1.4分子印迹技术前景展望
分子印迹聚合物传感器具有抗各种恶劣环境的能力，又具有与生物酶类似的高选择性。利用这两个性质可以将分子印迹传感器做成分子探针，用于生物组织或细胞内的探测和分析[9]。也可模仿人工嗅觉和味觉的原理，对单一传感器的选择性和灵敏度要求适中,用多个不同类型的传感器组成阵列，对混合物中单一组分进行定性和定量检测，或是多组分同时测定，实现对实际样品的定性和定量分析。近年来，分子印迹电化学传感器在生物大分子领域（如蛋白质、抗原抗体和细菌作为模板印迹分子）也取得了一些进展，但由于分子印迹电化学传感器研究历史较短，还存在着许多尚待解决的问题。如有关分子印迹热力学和动力学的机理研究较少，印迹分子和聚合单体之间的相互作用，结合位点的作用机理、聚合物的形态和传质机理还缺乏系统的研究。另外，功能单体的种类少、聚合物易溶胀、 印迹分子的洗脱困难、 膜厚难控制、 “印迹”容量低、分布不均等问题都给分子印迹电化学传感器的应用带来困难。再有，聚合物膜的稳定性和分子印迹电化学传感器的重现性还有待提高。
1.2壳聚糖
1.2.1壳聚糖的结构及溶解性质[10]
壳聚糖( Chitosan , CTS)的化学组成为聚(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡聚糖，是一种白色至黄色片状物质。其大分子链上分布着许多羟基、氨基，同时含有亲水基和疏水基；并且，骨架链间的氢键形成了大分子的二级结构。CTS结构上的特殊性以及高分子化合物的物理特性，使得对许多离子、有机物、生物分子等具有离子交换、螯合、吸附等作用，因而广泛应用于化学的各个领域。
壳聚糖易溶于某些稀的弱酸溶液，如甲酸、乙酸、10%柠檬酸、丙酮酸和乳酸等。因为壳聚糖分子链上有许多游离氨基，其氮原子上还有一对孤对电子而易于从溶液中结合一个氢质子而使壳聚糖成为带正电荷的聚电解质，同时溶于水中。如图2所示

图2 壳聚糖溶解性
Fig2. The solubility of chitosan.
正是因为壳聚糖可以结合H+，它是天然多糖中唯一的碱性多糖,溶解后成为一种高聚物溶液，具有一定的粘度，且溶液的浓度越高粘度越大。
1.2.2基于电沉积的壳聚糖膜
壳聚糖含有丰富氨基，pKa[11]为6.3。当pH低于pKa时，大部分氨基被质子化，使壳聚糖成为一种水溶性的聚电解质。而当pH上升到pKa以上时，氨基去质子化，壳聚糖变为不可溶。电极表面附近壳聚糖水凝胶中H2O的电还原消耗质子，溶解的壳聚糖上结合的质子便去质子化以补充凝胶溶剂水中的质子而溶出，从而实现壳聚糖与电极表面的紧密结合，而此过程中壳聚糖并没有发生化学变化并保持原有性质[12]。
壳聚糖分子内既有亲水基和疏水基,又有具配位能力的 -NH2和 -OH ,从而使得 CTS对许多离子、有机物、生物分子等具有离子交换、螯合及吸附等作用,梁汝萍等[13]利用电沉积方法对普鲁士蓝和壳聚糖 PSiO2 纳米粒子复合 ……（未完，全文共18781字，当前仅显示3378字，请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文：酪氨酸分子印记电化学传感器的制备及性能研究》）