生物大分子血红蛋白印迹聚合物膜的制备
摘要：使用电化学聚合法在碳糊电极（CPE）的表面制备了血红蛋白分子印迹聚合物膜，并对其制备条件进行了优化。结果表明，电聚合过程中扫描速度为0.05 V/s、聚合圈数为5、单体浓度为0.5 mol/L、交联剂浓度为0.10 g/mL时制备的修饰电极在循环伏安法铁化氰钾中的还原峰电流最弱，说明修饰电极的负载量达到最大。
关键词：分子印迹聚合物；血红蛋白；电化学传感器
中图分类号：O657.5 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）16-4019-04
DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.16.048
The Preparation of Biological Macromolecules Imprinted Polymer
XUE Chun-xia1， LI Jing2， ZHANG Xiao-ran3
（1.Chutian College of Huazhong Agricultural University ， Wuhan 430205， China；
2. Xi'an University of Arts and Science， Xi′an 710065， China； 3. Xi'an University of Architecture and Technology， Xi′an 710055， China）
Abstract： Hemoglobin molecularly imprinted polymer membranes on the surface of carbon paste electrode （BHb/MIP-CPE） was prepared by electrochemical polymerization， and the preparation conditions were optimized. The results showed that the electrochemical polymerization of scan rates of 0.05 V/s， cycles for 5 times， the concentration of monomer（AM） for 0.5 mol/L and the concentration of cross linking agent（MBA） for 0.01 g/mL were optimization for reduction peak current of the modified electrode in 5.0 mM K3Fe（CN）6 of cyclic voltammograms， which indicated the modified electrode capacity reached the highest.
Key words： imprinted polymer； hemoglobin； electrochemical sensors
分子印迹聚合物对模板分子的立体结构具有“记忆”功能，从而对模板表现出高度选择性识别能力。依据功能单体和模板分子的作用机理不同，分子印迹可分为共价印迹和非共价印迹两大类。前者是模板分子与功能单体先通过共价键结合继而进一步聚合进行印迹的方法；而后一种方法是基于模板分子与功能单体之间通过氢键、离子键、π堆积、范德华力等形成预组织化合物，在此基础上进一步聚合得到印迹聚合物。鉴于分子印迹聚合物对模板的选择性识别能力，其作为分离富集材料和传感器的敏感元件以及催化剂等在诸多分析领域的应用前景一直备受关注[1]。然而迄今为止，有关分子印迹技术的研究大多停留在小分子的印迹上，人们在氨基酸[2，3]、金属离子[4]、小分子药物[5]等为模板的分子印迹研究中已经取得长足进步。而对于生物大分子，如蛋白质的分子印迹研究还鲜有成功的范例[6-8]。应用到电极表面的生物大分子印迹聚合物的研究也极少报道。电化学分析方法具有很高的灵敏度，简单方便，在传感器研究中被广泛应用为换能器。将具有特异选择性的分子印迹聚合物与电化学分析技术相结合，可以制备出具有高选择性和灵敏度的分子印迹电化学传感器。本试验将尝试在电极表面使用电化学方法引发丙烯酰胺制备血红蛋白分子印迹聚合物，并对印迹膜的性质、选择性及检测能力进行研究。
1 材料与方法
1.1 仪器与试剂
电化学工作站CHI660B（上海辰华仪器公司）；扫描电子显微镜Quanta600FEG（宁波新芝生物科技股份有限公司）；超声波清洗机SB4200DTD（宁波新芝生物科技股份有限公司）；红外干燥箱CJ-1（上虞市道墟星峰仪器厂）；电子天平ESJ60-4（沈阳龙腾电子称量仪器有限公司）。
牛血红蛋白（BHb）（Sigama化学试剂公司）：溶液用磷酸盐缓冲溶液配制（0.01 mol/L，pH 7.0）；丙烯酰胺（AM）[梯希爱（上海）化成工业发展有限公司]；N，N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）（阿拉丁工业有限公司）；pH 7.0的KH2PO4-K2HPO4缓冲溶液；所用其他试剂均为分析纯。
1.2 试验方法
试验采用循环伏安法、差分脉冲伏安法等电化学方法在CHI660B电化学工作站（上海辰华仪器公司）上和三电极单室电解池中进行。
碳糊电极（CPE）的制备：称取3.4 g光谱纯石墨粉和0.6 g液体石蜡置于小烧杯中，搅拌30 min，使其混合均匀呈糊状，取适量碳糊填入经乙醚和丙酮处理干净的PVC塑料管中，将铜丝固定到碳糊中，再将电极表面打磨光滑。完成后将电极在PBS缓冲溶液（0.10 mol/L pH 7.0）活化扫描。