液态金属原位引发制备半互穿网络水凝胶构建低污染电化学传感界面 应用化学    2022, 39 (9): 1464-1474.   DOI:10.19894/j.issn.1000-0518.220165

然而实验中我们发现，单纯的pNVP抗污聚合物凝胶与水分子之间强烈的亲和作用也会导致其与电极界面粘附性差，在水溶液中很容易脱落。为此，将壳聚糖（Chitosan， CS）直接引入到pNVP凝胶中来克服上述问题。因为CS是一种富含氨基和羟基的天然多糖高分子［19］，能够与电极表面产生一定的粘附性［20］。研究者也常在所构建的传感界面上覆盖一层壳聚糖来提高牢固性［21］。但是这种物理吸附方式会直接降低传感界面的导电性以及抗污性，且其自身仍容易脱落。在此，利用NVP上的N，O原子能够与CS的羟基、氨基之间形成强烈的多重氢键作用，在超声的条件下， LM引发NVP聚合的同时，CS可以均匀地分布在pNVP分子链附近，最终形成半互穿网络（图1A），提高基底粘附性同时削弱对原有网络导电性、抗污性的影响。而且，网络中CS上的氨基也能够为抗体的进一步固定提供活性位点和大的比表面积。而且LM/pNVP/CS聚合物凝胶相比蛋白质等生物大分子凝胶，具有更好的机械性能以及生物稳定性，有望满足更为复杂苛刻环境的使用要求。最终，对LM/pNVP/CS进行了充分的性能表征，并以此作为传感界面，构建电化学免疫传感器（图1B）； 选取胃癌标志物-胃动素为研究对象，负载胃动素抗体，在缓冲液以及不同稀释倍数血清中对目标物进行识别并考察其检测性能。

首先，用0.05 μm的Al ₂O ₃粉末对GCE进行抛光，而后依次用HNO ₃（1∶1）、去离子水、无水乙醇各超声30 s之后用洗耳球吹干。然后，将10 μL溶液A和10 μL溶液B依次滴加到GCE表面静置以形成凝胶涂层。用去离子水浸泡清洗后，将凝胶包覆的GCE浸入2.5%的GA溶液中1 h，使得GA与水凝胶中的CS充分反应。接下来将10 μL胃动素抗体溶液（50 μg/mL）滴在电极表面并培养1 h，然后用PBS冲洗3次，再滴加10 μL BSA溶液（10 mg/mL）封闭电极上的非活性位点。最后，用PBS充分清洗，即得到免疫传感器。

在水凝胶制备中，交联剂通常均是在反应初期加入，交联反应与单体聚合反应同时进行从而生成水凝胶。然而，使用这一方法的聚合体系粘度快速升高，致使后期很难准确移取微量反应液，并将其滴加在电极表面来构建传感层。为此，提出首先通过超声对液态金属原位聚合pNVP获得流动性良好的凝胶前驱液（图1A）； 随后，再向体系中加入交联剂PEGDMA（图1A），利用前驱液中分子链上保留有活性的自由基引发进行后续交联。这样聚合-交联分离的策略有利于实现凝胶在电极上的负载，从而构建稳定、重复性良好的传感层。

为了充分优化LM-pNVP/CS凝胶（表1），首先，固定NVP以及PEGDMA两种物质浓度（分别为1.8和0.12 mol/L），然后改变LM的投料（分别为0.09、0.12和0.18 mol/L）来制备水凝胶。确定了NVP与LM的最优比例后，再改变PEGDMA的投料（分别为0.09、0.12和0.18 mol/L）制备水凝胶。