专利名称：莠去津分子印迹金标试纸条及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基于纳米分子印迹的金标快速检测试纸条，该试纸条适用于复杂基质样品中痕量莠去津的高选择性富集、分离和检测。
背景技术：
莠去津(商品名阿特拉津，atrazine)，化学名称为2-氯-4-二乙胺基-6-异丙胺基-1，3，5-三嗪，是三嗪类除草剂中常见的一 种，属选择性内吸传导型苗前、苗后除草剂，以根部吸收为主，茎叶吸收很少，植物吸收后能迅速传导到植物分生组织及叶部，干扰光合作用使杂草致死，用于防除一年生禾本科杂草和阔叶杂草，对多年生杂草也有一定的抑制作用。至今仍在玉米和谷物的种植中被广泛使用，对地下水等污染较为严重，目前已被定为环境荷尔蒙的可疑物质之一。由于莠去津的长期广泛使用，其在农产品和环境中的残留污染问题日益受到人们的关注。目前该药的主要检测方法为气相色谱法、液相色谱法等，虽然方法灵敏度较高，但样品前处理步骤较多，相对费时费力，尤其是在复杂基质样品中的残留分析。因此，这就需要寻求对待测物具有简单、快速、灵敏及价廉的检测技术，能在野外和实验室内进行大批量的筛选试验。免疫化学分析技术正是由于具备这些优点，已成为最有应用价值和发展潜力的痕量分析技术之一。尤其是酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒和金标试纸条等免疫化学方法。然而，免疫化学技术虽然比仪器分析技术简单快速，但前期研发费用较高，同时，高亲和力和高特异性抗体的制备是一个相对比较复杂而且费时的过程，容易受生物和环境因素的影响，且不易保存、抗恶劣环境能力差、易受基质干扰、稳定性差、一般不能重复。因此，在农产品农药残留检测方面迫切需要更好的快速检测技术。分子印迹技术已被认为是制备高选择性分离介质的有效手段。作为新型功能高分子材料，分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymer, MIP)与常规的分离或分析介质相比，其突出的优势是对被分离物或分析物具有较高的选择性和亲和性；与生物活性材料相比，又具有制备方便、耐受性好、能重复利用等特点。分子印迹技术在农药残留检测中的应用始于1995年日本科学家MATSn使用本体法成功制备莠去津的分子印迹聚合物。近年来，纳米分子印迹技术的应用，使得分子印迹技术在农药残留检测领域发展迅速，运用于检测的农药品种大量增多。三嗪类是众多学者最早也是最多用于进行MIP研究的农药，对其的研究涉及到MIP技术的各个方面，包括聚合物的制备、MIP-SPE/SPME联用、分子印迹传感器、分子印迹膜等众多领域。以莠去津分子为例，其分子与MAA作用形成分子印迹聚合物的原理如图I所示。莠去津分子中三嗪环上的N原子与MAA中的H原子通过氢键并在交联剂、引发剂以及致孔剂的作用下结合在一起，形成网状的高聚物。通过加入极性溶剂破坏两者之间的氢键以除去模板分子，留下具有特殊空穴的支架结构聚合物可以吸附莠去津分子。在极性较低的环境下，两者可以通过氢键重新结合，以达到其检测目标分子的目的。有研究者将膜辅助溶剂萃取-分子印迹吸附技术联用(MASE-MISPE)，用于测定食品中三嗪类农药多残留；还有人利用特丁津印迹聚合物对环境水和底泥样品中的微量氯代三嗪类农药(去异丙基莠去津、莠去津、西玛津、莠去津、扑灭津、特丁津)进行选择性富集。目前，国内外有关有机磷农药MIP的研究日益增多，涉及多种有机磷农药。例如,有人通过表面印迹的方法制备毒死蜱的MIP,在粒径约为200nm的二氧化硅球表面进行聚合反应，得到厚度约为40nm的印迹物层，将该聚合物结合化学发光技术进行研究，检测蔬菜样品中的毒死蜱，结果显示，将所得MIP与化学发光技术结合后，不仅显著提高了检测灵敏度和特异性，而且有较好的重复性，其对毒死蜱的LOD值达到O. 92nM，是常规发光反应的2倍，且该聚合物重复使用200次以上性质没有发生改变。一些学者通过沉淀聚合法制备草甘膦的印迹聚合物，然后将聚合物固定于微板表面，制成化学发光分子印迹传感器，这种传感器可以在10分钟内同时进行96次独立测量，其对草甘膦的LOD值可以达到O. 046μ g/mL。此外，还有对对硫磷、三唑磷、敌敌畏等的MIP研制报道。除三嗪类和有机磷类农药外，部分学者对其它种类的农药进行MIP的制备研究，例如，在金柱电极表面印迹氨基甲酸酯类农药速灭威，形成厚度约为IOOnm的分子印迹膜，进而组装成为可用于食品中速灭威检测的电流分析传感器，其对速灭威检测的LOD值达到I. 34X 10_8mol/L ；
再如通过表面印迹的方法，制备除草剂2，4-D的MIPjf 2，4-D的吸附效率可以达到73%。纳米分子印迹技术根据其空间结构的不同可以分成三种类型，包括0-2维三种(0-2D, 0-2dimensional),上述纳米微球属于OD结构，ID结构指分子印迹纤维,分子印迹纳米串等，2D结构包括分子印迹膜、分子印迹磁片、纳米管等高级结构。近十几年来，这些结构本身或结合传感器、金属离子等其它技术后运用于农药检测领域，也取得了较好的结果。自1971年Faulk和Taylor将胶体金引入免疫化学后，免疫胶体金技术作为一种新的免疫技术，在医学、动植物检疫、食品安全监督各领域得到了日益广泛的应用。金标免疫技术具有其独特的优势不需要任何设备、操作人员不需要复杂培训、简便快速、5 30分钟出结果、且结果可目测、携带方便、价格低廉、无污染、适合现场的批量样品的筛选定性使用。因此，该技术在农产品(特别是附加值较低的产品)安全检测上具有良好的应用前景。然而，由于其是基于抗原一抗体反应的检测技术，具备免疫化学检测技术的缺点，应用起来仍然有很多困难。而MIT技术在具备抗体的高亲和力和高特异性特点的同时，由于其核心部件MIPs是一种化学材料，克服了生物材料在实际使用中不易保存、不可重复利用等问题。若能将此两种技术结合起来，以MIP替代生物抗体，建立起全新的基于分子印迹的金标试纸条快速测定技术，实现农药残留高效富集和分子印迹检测，其结果不仅具有重要的学术意义，而且更具有应用价值。当前，基于抗体的纳米金标沉析技术和分子印迹技术在生命科学、环境化学等领域属研究热点，国内外研究报道很多。但用化学合成的分子印迹聚合物和其它高分子材料分别替代生物抗体和载体生物蛋白，结合纳米金沉析技术，开展完全意义上的化学合成材料的金标试纸条研究，在生命科学、环境化学、食品科学、农药科学等应用领域国内外均未见报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于莠去津纳米MIP的金标化学试纸条(即，莠去津分子印迹金标试纸条)及其用途。为了解决上述技术问题，本发明提供一种莠去津分子印迹金标试纸条，包括底板、包被完全竞争原的硝酸纤维素膜、吸水滤纸、胶体金垫、阴性对照样品垫和待测样品垫；包被完全竞争原的硝酸纤维素膜中包被的是莠去津人工完全竞争原，该莠去津人工完全竞争原是莠去津不完全竞争原与高分子载体的偶联物；高分子载体为以下任意一种分子量M=IOOO 50000的聚酰胺-胺树枝状高分子(PAMAM)；聚合度n=200 5000的聚丙烯酰胺(PAM)；聚合度n=100 2000的聚酰胺环氧氯丙烷(PAE)；分子量M=IOOO 50000的葡聚糖。作为本发明的莠去津分子印迹金标试纸条的改进利用莠去津人工完全竞争原在硝酸纤维素(NC)膜上划线，从而获得用于待测样品检测的检测线以及用于阴性样品检测·的质控线，检测线和质控线相互隔离。备注说明检测线和质控线所包被的材料完全相同，但分别划于两条独立的硝酸纤维素(NC)膜上或虽划于同一 NC膜上，但中间相互隔离，从而确保检测时互不干扰。作为本发明的莠去津分子印迹金标试纸条的进一步改进胶体金垫是以纳米级莠去津分子印迹聚合物标记上纳米金颗粒作为金探针固定于试纸条结合垫上所得。作为本发明的莠去津分子印迹金标试纸条的进一步改进莠去津人工完全竞争原的制备方法包括以下步骤①、将莠去津不完全竞争原溶解于N，N_ 二甲基甲酰胺(DMF)中，加入N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)反应10 20min ;再加入碳二亚胺(DCC)反应10 14小时；所述莠去津不完全竞争原N-羟基琥珀酰亚胺碳二亚胺=1 :0. I O. 3 :0. 05 O. 15的摩尔比；②、将步骤①所得的反应液离心，所得的上清液滴加到溶有高分子载体的超纯水中；磁力搅拌反应3. 5 4. 5h ;得莠去津人工完全竞争；当高分子载体为分子量M=IOOO 50000的聚酰胺-胺树枝状高分子时，步骤①中的莠去津不完全竞争原与分子量M=IOOO 50000的聚酰胺-胺树枝状高分子的摩尔比为I :0. 02 O. 2 ;当高分子载体为聚合度n=200 5000的聚丙烯酰胺时,步骤①中的莠去津不完全竞争原与聚合度n=200 5000的聚丙烯酰胺的摩尔比为20 :0. 02 O. I ;当高分子载体为聚合度n=100 2000的聚酰胺环氧氯丙烧时,步骤①中的莠去津不完全竞争原与聚合度n=100 2000的聚酰胺环氧氯丙烷的摩尔比为20 :0. 01 O. 05 ;当高分子载体为分子量M=IOOO 50000的葡聚糖时，步骤①中的莠去津不完全竞争原与分子量M=IOOO 50000的葡聚糖的摩尔比为10:0. 01 O. I。本发明还同时提供了上述任一莠去津分子印迹金标试纸条的用途用于待测样品中痕量莠去津的高选择性富集、分离或检测。待测样品包括环境样品或生物样品。本发明的莠去津分子印迹金标试纸条是一种以纳米级莠去津分子印迹聚合物标记上纳米金颗粒作为金探针固定于试纸条结合垫上，再将人工完全竞争原划线于NC膜上后所制备得到的竞争性金标试纸条。本发明的莠去津分子印迹金标试纸条的制备方法，具体如下
I)莠去津人工完全竞争原的合成取不完全竞争原ICC—莠去津不完全竞争原(属于现有技术)溶解于DMF中，加入N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，搅拌反应10 20min，再加入碳二亚胺(DCC)室温搅拌反应10 14小时；反应液经3000 5000rpm离心8 12min后,所得的上清液缓慢滴加到溶有一定量(根据不同载体分子中反应基团的数量确定用量)高分子载体的超纯水中，磁力搅拌反应3.5 4. 5h。反应完成后，取出(即去除超纯水)，加入等体积的甘油混合均匀，-20°C保存，作为莠去津完全竞争原储存液。2)金探针的制备用新制去离子水配制一定体积的O. 01%(质量浓度)氯金酸溶液，采用冷凝管回流、油浴锅等加热方式将氯金酸溶液加热至沸腾；在磁力搅拌的同时，迅速加入一定体积的1%(质量浓度)柠檬酸钠水溶液(去离子水或蒸馏水配制)，氯金酸溶液与柠檬酸钠水溶液的体积用量比为100: (O. 75 2);观察溶液颜色变化。当溶液的颜色完全时，继续回流5-7min后停止加热，制备得到胶体金溶液； 该胶体金溶液内金胶体的颗粒平均直径为20 60nm金胶体(透射电镜(TEM)测定)，冷却后无菌密封4°C下保存。备注说明上述所得金胶体的颗粒平均直径与柠檬酸钠用量密切相关，柠檬酸钠用量越多，颗粒越细。取上述胶体金溶液10mL，加入O. 09 O. Ilg羧甲基纤维素钠(CMC)，振荡溶解后，缓慢加入4. 9 5. Img莠去津纳米MIP (为现有技术)，边加边搅拌，4 6min加完后静置O. 8 1.2h。加入O. 09 O. Ilg牛血清白蛋白和O. 009 O. Ollg的聚乙二醇20000作为稳定剂，10000 14000r/min离心25 35min,弃上清。沉淀再用8 12mL的洗漆液重悬，再次10000 14000r/min离心25 35min,弃上清。沉淀用O. 8 I. 2mL重悬液重悬,制备得到金探针的浓缩液。洗涤液为含质量浓度O. 9 I. 1%羧甲基纤维素(CMC)，质量浓度O. 9 I. 1%的牛血清白蛋白(BSA)和质量浓度O. 09 O. 11%的聚乙二醇20000 (PEG20000)的水溶液。即，洗涤液由羧甲基纤维素(CMC)、牛血清白蛋白(BSA)、聚乙二醇20000 (PEG20000)和蒸馏水组成，羧甲基纤维素(CMC)、牛血清白蛋白(BSA)、聚乙二醇20000 (PEG20000)在洗涤液中的质量浓度分别为O. 9 I. 1%、0· 9 I. 1%和O. 09 O. 11%。重悬液为含质量浓度0.9 I. 1%牛血清白蛋白(BSA)、质量浓度9 11%海藻糖、质量浓度9 11%蔗糖的水溶液(以蒸馏水为溶剂)。S卩，重悬液由质量浓度为O. 9 I. 1%牛血清白蛋白(BSA)、质量浓度为9 11%的海藻糖、质量浓度为9 11%和作为余量的蒸馏水组成。3)金标试纸条的制备，具体包括以下步骤①、包被完全竞争原的硝酸纤维素膜I)、用重悬液将上述制备得到的莠去津完全竞争原储存液按体积比稀释成5倍稀释溶液(即，重悬液与莠去津完全竞争原储存液按照4:1的体积比混合)，用喷膜仪在硝酸纤维素膜(即NC膜)的上表面以I μ 1/cm的参数划线；2)、将上述划线后的硝酸纤维素膜于室温下晾干(30min)，采用层析法，将此硝酸纤维素膜远离划线的一端浸入封闭液(含O. 25%(质量浓度)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、O. 25%(质量浓度)BSA、5%(质量浓度)蔗糖的超纯水溶液)中进行封闭，待溶液展开线完全到达硝酸纤维素膜的另一端后，取出，置于37°C下和小于30%(例如为20% 30%)的相对湿度的条件下干燥8 10h，得到包被完全竞争原的硝酸纤维素膜4。再用切条机切成2_宽的条状，备用。上述封闭液由O. 25%(质量浓度)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、0· 25%(质量浓度)BSA、5%(质量浓度)蔗糖和作为余量的超纯水组成。②、制备含有金标探针的胶体金垫(即简称为胶体金垫3)将上述制备得到的金标探针浓缩液用超纯水按体积比稀释10倍(即超纯水与金标探针浓缩液按照9:1的体积比混合)后，使用点溃法将金探针稀释溶液包被在结合垫(300mmX 3mm)上,真空冷冻干燥后,用切条机切成2mmX3mm见方片状,得含有金标探针的胶体金垫(简称为胶体金垫3),于室温密封干燥存放。③、试纸条的组装 试纸条由底板(例如为PVC底板8)、两条包被完全竞争原的硝酸纤维素膜4、吸水滤纸7、两块胶体金垫3、阴性对照样品垫I、待测样品垫2这八个部件组成。将制备好的两条包被完全竞争原的硝酸纤维素膜4粘贴在PVC底板8 (预先切割成5-6mm宽)上(包被完全竞争原的硝酸纤维素膜4的下表面与PVC底板8相接触)，两条包被完全竞争原的硝酸纤维素膜4相互独立，间距l_2mm，其中一条用作未知样品检测(即，待测样品的检测)，其上划的完全竞争原线作为检测线6使用，另一条用作阴性样品检测，其上划的完全竞争原线作为质控线5使用；2块含有金标探针的胶体金垫3与包被完全竞争原的硝酸纤维素膜4同宽，分别位于两条包被完全竞争原的硝酸纤维素膜4的远离划线端；2块含有金标探针的胶体金垫3相互独立，间距l_2mm。2块胶体金垫3均为胶体金垫3右端的下表面与包被完全竞争原的硝酸纤维素膜4左端的上表面固定相连(以粘贴的方式实现)；胶体金垫3左端的下表面粘贴在PVC底板8上。待测样品垫2 (预先切成宽2mm、长约25mm)右端的下表面与其中一块胶体金垫3 (其与含检测线6的包被完全竞争原的硝酸纤维素膜4相接触)左端的上表面固定相连(以粘贴的方式实现)。阴性对照样品垫1(预先切成宽2_、长约25_)右端的下表面与另一块胶体金垫(其与含质控线5的包被完全竞争原的硝酸纤维素膜4相接触)左端的上表面固定相连(以粘贴的方式实现)。吸水滤纸(宽5-6mm,长约15mm)左端的下表面同时与2条包被完全竞争原的的硝酸纤维素膜4右端的上表面固定相连(以粘贴的方式实现)，从而成为本发明所述的金标化学试纸条(简称试纸条，如图I所示)，加干燥剂后常温密封保存。本发明具体而言，将常规方法制备得到的莠去津纳米MIP标记上纳米金颗粒制备成金探针，固定于试纸条结合垫上，再将人工化学完全竞争原划线于NC膜上，最后将两条膜并排固定于衬板上后所制备得到的竞争性金标化学试纸条。本发明金标化学试纸条(即，金标试纸条)的用途，它能用于复杂基质样品中痕量莠去津的高灵敏度、选择性富集、分离和快速检测。本发明具有以下优点I、由于莠去津纳米MIP对莠去津具有高亲和性和高特异性，故本发明制备的试纸条检测灵敏度高，选择性好。2、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长。试纸条的主要材料均为化学合成物质，与生物抗体、生物抗原相比，更易于保存、更稳定。3、再现性高、价格低廉。生物抗体的制备，批次之间具有一定的差异性，制备周期和成本相对较高，而莠去津纳米MIP可通过化学合成条件的控制，可实现批量、快速的制备，批次间差异性更小，价格更低。4、携带方便、操作简便快速，不需要任何设备，适合现场的批量样品的筛选定性使用。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。图I是本发明的莠去津分子印迹金标化学试纸条的结构示意图。
具体实施例方式本发明总的技术方案如下I、莠去津纳米MIP、莠去津不完全竞争原的制备莠去津纳米MIP、莠去津不完全竞争原在试纸条的制备中是始终不变的，作为固定材料使用(其均属于公知技术)，现将其制备过程简述如下I)莠去津纳米MIP的制备称取莠去津(作为模板分子)O. 5mmol置于IOOmL玻璃管中，用50mL致孔溶剂(乙腈甲苯=3:1的体积比)溶解，加入Immol功能单体甲基丙烯酸(MAA)后，混匀振荡lh，然后加入2mmol作为交联剂的三甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRM)和0.05g作为引发剂的偶氮二异丁腈(AIBN)混匀。先将混合液超声脱气5min，再置于冰水浴上通氮鼓泡除氧5min，严格密封后置于恒温振荡器反应24h(60°C, IOOrpm)。反应停止后，离心(15000rpm, 15min)收集聚合物颗粒，使用洗涤液(甲醇/乙酸=9:1)洗涤聚合物颗粒，直到上清(即洗涤液)
无法检出模板分子(HPLC)。得到的固体粉末------莠去津聚合物(即，莠去津纳米MIP)
真空干燥24h (50°C )，保存于干燥器皿中备用。空白印迹聚合物合成除不添加模板分子外，其余步骤与上述制备方法相同。取适量上述2种聚合物，用激光粒度分布仪测定聚合物的平均粒径(D5tl)。结果表明，莠去津聚合物D5(l=438nm ;空白聚合物D5(l=489nm。采用平衡吸附法测定莠去津聚合物的结合容量和印迹因子，结果表明该莠去津聚合物相对结合容量大于94%，印迹因子IF=L 83。2)莠去津不完全竞争原的合成莠去津不完全竞争原设计与合成路线如下式所示
权利要求
1.莠去津分子印迹金标试纸条，包括底板、包被完全竞争原的硝酸纤维素膜(4)、吸水滤纸(7 )、胶体金垫(3 )、阴性对照样品垫(I)和待测样品垫(2 )，其特征在于 所述包被完全竞争原的硝酸纤维素膜(4)中包被的是莠去津人工完全竞争原，所述莠去津人工完全竞争原是莠去津不完全竞争原与高分子载体的偶联物； 所述高分子载体为以下任意一种 分子量Μ=100(Γ50000的聚酰胺-胺树枝状高分子； 聚合度η=20(Γ5000的聚丙烯酰胺； 聚合度η=10(Γ2000的聚酰胺环氧氯丙烷； 分子量Μ=100(Γ50000的葡聚糖。
2.根据权利要求I所述的莠去津分子印迹金标试纸条，其特征在于利用所述莠去津人工完全竞争原在硝酸纤维素膜上划线，从而获得用于待测样品检测的检测线(6)以及用于阴性样品检测的质控线(5)，所述检测线(6)和质控线(5)相互隔离。
3.根据权利要求2所述的莠去津分子印迹金标试纸条，其特征在于所述胶体金垫(3)是以纳米级莠去津分子印迹聚合物标记上纳米金颗粒作为金探针固定于结合垫上所得。
4.根据权利要求3所述的莠去津分子印迹金标试纸条，其特征在于 所述莠去津人工完全竞争原的制备方法包括以下步骤 ①、将莠去津不完全竞争原溶解于N，N—二甲基甲酰胺中，加入N-羟基琥珀酰亚胺反应l(T20min ;再加入碳二亚胺反应10 14小时； 所述莠去津不完全竞争原N-羟基琥珀酰亚胺碳二亚胺=1 :0. Γ0. 3 :0. 05、. 15的摩尔比； ②、将步骤①所得的反应液离心，所得的上清液滴加到溶有高分子载体的超纯水中；磁力搅拌反应3. 5^4. 5 h ;得莠去津人工完全竞争； 当高分子载体为分子量M= 100(Γ50000的聚酰胺-胺树枝状高分子时，步骤①中的莠去津不完全竞争原与分子量Μ=100(Γ50000的聚酰胺-胺树枝状高分子的摩尔比为I :O. 02 O. 2 ； 当高分子载体为聚合度η=20(Γ5000的聚丙烯酰胺时，步骤①中的莠去津不完全竞争原与聚合度η=20(Γ5000的聚丙烯酰胺的摩尔比为20 :0. 02、. I ； 当高分子载体为聚合度η=10(Γ2000的聚酰胺环氧氯丙烷时，步骤①中的莠去津不完全竞争原与聚合度η=10(Γ2000的聚酰胺环氧氯丙烷的摩尔比为20 :0. θΓθ. 05 ； 当高分子载体为分子量Μ=100(Γ50000的葡聚糖时，步骤①中的莠去津不完全竞争原与分子量Μ=100(Γ50000的葡聚糖的摩尔比为10:0. 01 O. I。
5.如权利要求广4中任一莠去津分子印迹金标试纸条的用途，其特征在于用于待测样品中痕量莠去津的高选择性富集、分离或检测。
全文摘要
本发明公开了一种莠去津分子印迹金标试纸条，包括底板、包被完全竞争原的硝酸纤维素膜、吸水滤纸、胶体金垫、阴性对照样品垫和待测样品垫，包被完全竞争原的硝酸纤维素膜中包被的是莠去津人工完全竞争原，莠去津人工完全竞争原是莠去津不完全竞争原与高分子载体的偶联物；高分子载体为以下任意一种分子量M=1000～50000的聚酰胺-胺树枝状高分子；聚合度n=200～5000的聚丙烯酰胺；聚合度 n=100～2000的聚酰胺环氧氯丙烷；分子量M=1000～50000的葡聚糖。本发明还同时公开了上述莠去津分子印迹金标试纸条的用途用于待测样品中痕量莠去津的高选择性富集、分离或检测。
文档编号G01N33/558GK102901814SQ20121024027
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月12日 优先权日2012年7月12日
发明者桂文君, 谢蓉, 郭逸蓉, 刘菲菲, 朱国念 申请人:浙江大学
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