蛋白质印迹羧化多壁碳纳米管_CaAlg水凝胶膜及其修饰的电化学传感器.docxVIP

第39卷第12期

高分子材料科学与工程

Vol.39,No.12

2023年12月

POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERING

Dec.2023

蛋白质印迹羧化多壁碳纳米管/CaAlg水凝胶膜及其修饰的电化学传感器

高欣悦，郭智龙，董鹏，谢慧珂，张世潮，江坚盛，赵孔银，侯彦辉

(天津工业大学材料科学与工程学院，天津300387)

摘要:文中以牛血清白蛋白(BSA)为模板、海藻酸钠(NaAlg)为功能单体，掺杂羧化多壁碳纳米管，经CaCl溶液交联制备了BSA分子印迹羧化多壁碳纳米管/海藻酸钙(CMWCNTs/CaAlg)复合水凝胶膜(MIP)，同时不用模板制备了非印迹膜(NIP)，研究了CMWCNTs含量对膜力学性能的影响；膜厚度、洗脱液pH值对BSA吸附性能的影响。研究了MIP膜的吸附选择性。结果表明，当CMWCNTs的质量为NaAlg的2%时，水凝胶膜同时具备良好的抗溶胀性能和力学性能。膜厚度控制在0.2mm，洗脱液pH值为7.4时，MIP膜对BSA的吸附量最大，为35.04mg/g。将MIP膜负载于裸碳电极表面，循环伏安法和差分脉冲伏安法测试表明，MIP膜修饰电极对BSA表现出较高的选择识别性。

关键词:蛋白质分子印迹；海藻酸钙水凝胶；羧化多壁碳纳米管；电化学传感器

中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-7555（2023）12-0111-07

分子印迹聚合物(MIP)是一种根据目标分子尺寸大小、空间结构、形状及结合位点设计的高分子材料，具有对目标分子的特异识别性、高亲和性等优点。MIP已广泛应用于生物传感[1]、应用催化[2]、固相萃取[3]、药物传递[4]、分离[5]等领域。作为一个重要的领域，负载MIP的传感器在环境检测[6]、医学诊断[7]、电化学平台[8]等方面受到极大的关注。目前对分子印迹的研究主要集中在小分子的模板上，而面对生物蛋白印迹仍然存在巨大的挑战[9,10]，其主要原因在于传统小分子单体会破坏蛋白质结构，导致印

迹孔穴的识别性降低[11，12]。

针对这一问题，近年来，研究人员选择大分子单体作为功能单体来制备MIP。钱立伟等利用1-乙烯基-3-氨基甲酰甲基咪唑氯化物离子液体为共单体和稳定剂，制备了BSA印迹N-异丙基丙烯酰胺水凝胶[13]。该课题组还合成了一种两性离子高分子聚合物(1-乙烯基-3-磺丙基咪唑)，用于制备溶菌酶MIP[14]。赵伟等通过聚苯胺与两亲性共聚物的大分子组装，构建了蛋白质电化学传感器，制备出高性

能蛋白质分子印迹传感器[15]。但是，该大分子单体制备过程复杂，周期性长，并且需使用紫外光交联，这会大大影响蛋白质模板的活性。

水凝胶是一种三维网状结构的亲水性聚合物，具有良好的生物相容性[16]。蛋白质分子印迹水凝胶具有刺激响应性，能通过调节水凝胶与蛋白质之间的相互作用来实现对蛋白质的精准快速识别及释放，因此水凝胶有望成为蛋白质分子印迹的通用材料[17]。本课题组以海藻酸钠水凝胶为功能单体制备了厚度可控的蛋白质印迹海藻酸钙膜[18]。然而，单独的海藻酸钙水凝胶力学性能差、易溶胀，导致印迹孔穴结构易被破坏，严重降低印迹识别能力。Wang等在玻碳电极上构建了基于热响应记忆水凝胶的牛血清白蛋白(BSA)印迹电化学传感器，该传感器具有选择识别性高、稳定性好等优点，但是这种温敏水凝胶是非导电的，限制了其实际应用[19]。本文以海藻酸钠(NaAlg)为功能单体，掺杂羧化多壁碳纳米管(CMWCNTs)，以BSA为模板分子，CaCl2溶液交联制备了BSA分子印迹水凝胶膜，并以此为识

doi:10.16865/ki.1000-7555.2023.0240

收稿时间：2023-01-04

基金项目：大学生创新创业训练计划(202010058089，202010058065)

通讯联系人：赵孔银，主要从事膜分离研究，E-mail：zhaokongyin@

112高分子材料科学与工程2023年

别元件负载于电化学传感器上，用于对模板分子的选择性