基于无金属可见光诱导原子转移自由基聚合方法制备人血清白蛋白超微印迹传感器及其性能

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.220214

摘要/Abstract

摘要：

将荧光标记的人血清白蛋白（HSA）既作模板分子又作催化剂，利用无金属可见光诱导的原子转移自由基聚合方法，在纳米金（nAu）修饰的铂超微电极（Pt UME）表面制备分子印迹聚合物（MIPs），构建超微印迹传感器（MIPs/nAu/Pt UME），利用电化学循环伏安法、交流阻抗法、扫描电子显微镜和X射线光电子能谱等方法对所得传感器进行表征。进一步，以MIPs/nAu/Pt UME为工作电极，自制铂微电极为参比电极，铂丝为对电极，构建只需5 μL待测液的微体积检测体系，通过差分脉冲伏安法方法对HSA进行检测。在最优条件下，超微印迹传感器检测HSA的线性范围为1.0×10^-9~1.0×10^-2 mg/L，检出限为3.4×10^-10 mg/L，相关系数为R²=0.9980。考察了血红蛋白、肌红蛋白、小鼠IgG和牛血清白蛋白对检测HSA的干扰，并探究了传感器的一致性和重现性。最后，利用MIPs/nAu/Pt UME对实际样品进行检测，得到加标回收率为96.0%~104.5%，表明制备的传感器具有一定的实际应用性。

关键词: 无金属可见光诱导原子转移自由基聚合, 超微印迹传感器, 人血清白蛋白, 微体积检测

Abstract:

The molecularly imprinted polymers （MIPs） for human serum albumin （HSA） are prepared via metal-free visible-light-induced atom transfer radical polymerization （MVL ATRP） on the surface of Pt ultramicroelectrodes （Pt UME） that have been covered with electrodeposited nano gold （nAu）. In the preparation process， the fluorescein isothiocyanate labeled HSA （FITC-HSA） is used both as template molecules of MIPs and the catalyst of MVL ATRP. The obtained MIPs/nAu/Pt UME electrode is characterized by scanning electron microscope， energy dispersive X-ray spectroscopy， cyclic voltammetry， electrochemical impedance spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. Furthermore， platinum microelectrode works as the reference electrode， MIPs/nAu/Pt UME is used as working electrode and platinum wire is used as the counter electrode， a microvolume detection system of only 5 μL is constructed and used to detect HSA by differential pulse voltammetry method. Under the optimal conditions， the MIPs/nAu/Pt UME electrode （sensor） could determine HSA in the linear range from 1.0×10^-9 to 1.0×10^-2 mg/L with a detection limit of 3.4×10^-10 mg/L （S/N=3）， and the correlation coefficient of 0.9980. With hemoglobin， myoglobin，mouse IgG and bovine serum albumin （BSA） as interferers， MIPs/nAu/Pt UME electrode shows good selectivity toward HSA. The reproducibility and consistency of the sensor is also investigated. Finally， the actual samples of human serum are determined by the standard addition method. The obtained recovery of HSA is from 96.0% to 104.5%， showing its potential applications in clinical and diagnostic research.

Key words: Metal-free visible-light-induced atom transfer radical polymerization, Ultramicro imprinting sensor, Human serum albumin, Microvolume detection

中图分类号:

O657.1

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图/表 6

图1 通过无金属可见光诱导的原子转移自由基聚合方法合成MIPs/nAu/Pt UME传感器流程

Fig.1 Synthesis scheme of MIPs/nAu/Pt UME via MVL ATRP

图2 （A） nAu/Pt UME的SEM图；（B） nAu/Pt UME的EDX谱图；（C、D） Polymer/nAu/Pt UME在不同放大下的SEM图；（E、F）不同放大倍率下MIPs/nAu/Pt UME的SEM图

Fig.2 （A） SEM images of nAu/Pt UME；（B） EDX spectrum of nAu/Pt UME；（C， D） SEM images of Polymer/nAu/Pt UME at different magnifications；（E， F） SEM images of MIPs/nAu/Pt UME at different magnifications

图3 Polymer/nAu/Pt UME （A）和MIPs/nAu/Pt UME （B）的XPS图谱

Fig.3 The XPS of Polymer/nAu/Pt UME （A） and MIPs/nAu/Pt UME （B）

图 4 采用不同的参比电极在不同体积下的DPV结果

Fig.4 DPV results of using different reference electrode in different volumesNote：a.SCE in 10 mL； b.Microreference in 10 mL； c.Microreference electrode in 5 μL

图5 MIPs/nAu/Pt UME检测不同浓度HSA溶液的DPV曲线（A）以及相应工作曲线（B）（曲线a-i的HSA质量浓度： 0， 1×10-9， 1×10-8， 1×10-7， 1×10-6， 1×10-5， 1×10-4， 1×10-3， 1×10-2 mg/L）

Fig.5 （A） The DPV curves of MIPs/nAu/Pt UME in PBS containing 0.1 mol/L KCl +5 mmol/L ［Fe（CN）6］3-/4- after rebinding with HSA （mass concentrations of HSA from curve a to curve i were 0， 1×10-9， 1×10-8， 1×10-7， 1×10-6， 1×10-5， 1×10-4， 1×10-3， 1×10-2 mg/L）. （B） The calibration plot of MIPs/nAu/Pt UME

图 6 MIPs/nAu/Pt UME （MIP）和 NIPs/nAu/Pt UME （NIP）的选择性

Fig. 6 Selectivity of MIPs/nAu/Pt UME （MIP） and NIPs/nAu/Pt UME （NIP）

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