近年来, 许多研究人员不断努力为药物、除草剂、食品添加剂等小分子物质高特异性、高灵敏的检测和分析开发新的方法和技术。然而, 目前通用的分子检测方法的实施需要较长的前处理时间、昂贵的大型仪器设备及专业操作人员, 无法实现有选择的识别及快速的现场检测。所以, 在本研究中我们将量子点表面分子印迹聚合物(QDs@MIPs)与光纤相结合, 构建了一种新的光纤探头, 并将该光纤探头应用于光纤传感器, 检测小分子物质莱克多巴胺(RAC)。试验中, 我们对QDs@MIPs的表征、光纤探头的性能、光纤探头对RAC的浓度响应、光纤传感器的特异性及光强分布进行了探究。研究结果表明, 该光纤探头应用于光纤传感器能够提高光纤传感器的灵敏度, 使分子印迹光纤传感器具有更高的特异性识别能力和较强的抗干扰能力, 同时检测过程简便快捷, 适用于快速的现场检测。

磺胺类抗生素被广泛应用于水产养殖, 会对环境造成危害。为了检测水环境中该类药物的浓度, 本研究合成了磺胺类药物量子点分子印迹传感器, 用于快速检测水样中的磺胺类抗生素。在CdTe量子点表面, 以磺胺嘧啶为虚拟模板, 采用溶胶-凝胶法合成了具有良好光学性质的分子印迹荧光传感器。通过红外光谱(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对传感器进行了表征, 并测试了pH值对测定条件的影响, 分析了传感器对不同药物的选择性。印迹聚合物成功接枝在了量子点表面, 在pH为8.0时, 具有最佳荧光吸收。在该条件下, 当磺胺嘧啶在2~10 μmol/L的浓度范围内, CdTe@SiO2@MIPs的荧光猝灭率(F0/F)随体系中磺胺嘧啶的浓度变化关系符合Stern-Volmer方程(R2=0.982 7, n=5)。加标回收率显示, 磺胺嘧啶的回收率范围为90.0%~104.4%, 相对标准偏差不超过14.7%。实验结果表明制备的CdTe@SiO2@MIPs可快速灵敏地检测水样中磺胺类药物的残留。

分子印迹聚合物(MIPs)的特异识别功能使其作为传感器的敏感材料具有很大的优势, 分子印迹光纤传感器(OFS-MIPs)具有广阔的应用前景, 已被广泛运用于环境、化学、医学、食品安全等领域。对OFS-MIPs的研究进展进行了综述, 对光纤传感与分子印迹间的耦合方法,OFS-MIPs的应用领域以及其存在的问题进行了探讨, 并对OFS-MIPs的前景进行了展望。

为了解决饲料和动物产品中沙丁胺醇残留现场快速检测的难题, 开发以分子印迹技术为基础的快速检测沙丁胺醇的新方法, 使用沙丁胺醇做为模板分子, 甲基丙烯酸(methacrylic acid, MA)作为功能单体, 以本体聚合法为基础合成常规SAL分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymer, MIPs）和非分子印迹聚合物（non imprinted polymer NIPs）。 在此基础上, 以胶体金粒子为引发核, 制备出新型的核壳型沙丁胺醇MIPs。 应用紫外吸收光谱(UV spectra)、 傅里叶红外光谱(IR spectra)和拉曼光谱（Raman spectru）、 扫描电镜（scanning electron microscopy, SEM）等技术手段获得两种印迹物及各种相关化合物的光谱图、 电镜图等表征图像。 由实验结果可知, SAL和MA上的羧基形成稳定又容易洗脱的1∶1型氢键配合物, 化学结合常数K=-0.245×106 L2·mol-2。 与MA的—COOH中氢原子形成氢键的可能结合位点是SALCO中的氧原子。 MIPs与MA中—OH的吸收峰比较可知, 前者明显红移; 证明SAL作为模板分子与MA之间发生特定结合。 未洗脱MIPs的CO的伸缩振动产生的吸收峰红移; 即能量损失明显, 可知MA中—COOH的氢原子如果要生成氢键, 可能的结合位点就是SAL分子内CO中的氧原子。 MIPs和NIPs中CC, CO, —OH等吸收明显的官能团峰型大致相同。 将MIPs洗脱掉作为模板分子的SAL后, 留下了含有特殊且确定结构官能团化学及空间构成均与SAL高度匹配的空穴, 可与待测液中的目标检测分子SAL发生特异性识别和专一结合作用。 而胶体金核壳型MIPs与常规MIPs相比, 除具有以上相同特点外, 其表面更加松散, 表面孔穴明显增多。 由此增加了吸附目标分子的有效面积, 具有更优良的吸附性能。 这两种印迹物的合成及光谱特征分析为建立基于分子印迹技术的快速检测SAL新方法奠定了理论和实践基础。

开发了一种多孔分子印迹膜修饰的表面等离子体共振(SPR)传感器,用于快速检测水中微囊藻毒素LR.研究了利用该传感器检测微囊藻毒素LR的方法.首先,通过原位聚合法在SPR传感芯片的裸金表面合成了微囊藻毒素LR的多孔分子印迹膜,制备出可以特异性捕获微囊藻毒素LR的SPR传感芯片.然后,利用Kretschmann棱镜耦合结构,构建了基于Kretschmann结构的波长调制型表面等离子体共振传感器.最后,通过检测不同浓度的微囊藻毒素LR溶液以及干扰物质微囊藻毒素RR溶液,研究了该传感器的测量范围、特异性等参数.结果表明,该传感器对于微囊藻毒素LR的检测灵敏度很高,可实现微囊藻毒素LR的定量检测,动态测量达2.1×10-9~1×10-6 mol/L.另外,传感器对于干扰物质微囊藻毒素RR无明显信号响应,表明传感器对于微囊藻毒素LR具有很好的特异性检测能力.

为制备腈菌唑(M)分子印迹聚合物, 建立了选择合适的功能单体以及功能单体添加量的方法。 利用紫外光谱法研究α-甲基丙烯酸(MAA)、 丙烯酰胺(AM)与M作用形式、 作用强度、 最佳浓度比和形成的结合位点数。 结果表明, M与两种功能单体都会形成氢键; M的三唑环共轭双键的π电子吸收能量跃迁到π*共轭反键轨道, 氢键的形成会使π→π*的吸收带发生迁移, 最大吸收波长随着体系功能单体浓度增加而发生红移。 M与两种功能单体最佳浓度配比分别为: M∶MAA=1∶4和M∶AM=1∶2。 M与两种功能单体都具有结合能力, 且结合力较强。 采用AM为功能单体合成的分子印迹聚合物对M具有更好的稳定性和特异识别能力。

采用光子晶体技术和分子印迹技术结合的方法, 以双酚A为模板分子、甲醇为溶剂、甲基丙烯酸和丙烯酰胺为单体、乙二醇二甲基丙烯酸甲酯为交联剂、2,2-二乙氧基苯乙酮为光引发剂, 制备了具有三维有序排列大孔结构的双酚A分子印迹光子晶体凝胶膜。随着双酚A的含量从10-10 mol/L增加到10-3 mol/L, 布拉格衍射波长红移达36 nm, 肉眼可分辨出颜色变化, 且波长的变化不受离子强度和阿魏酸、水杨酸、对苯二酚等测定样品结构类似的干扰化合物的影响。

采用热聚合法制备了莱克多巴胺（ractopamine, RCT）的分子印迹聚合物(molecular imprinted polymers, MIPs)。 用紫外分光光度法测定MIPs对RCT的吸附性能, 结果发现: RCT在272 nm波长处有最大吸光度, 测定RCT的回归方程为y=7.354 1x+0.001 0, R2=0.999 9; 合成的MIPs对RCT平均吸附率为83.4%。 吸附动力学研究表明, MIPs对RCT的吸附时间应控制在10 min以内。 红外光谱分析表明RCT与功能单体甲基丙烯酸通过氢键形成MIPs, 该聚合物能够通过氢键专一地识别和结合RCT分子, 从而为建立基于分子印迹技术检测RCT的方法奠定了基础。