Сенсоры на основе молекулярно-импринтированных полимеров

• Автор: Погорелова, Светлана Петровна
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 174 с. : ил.

1.1 Определение молекулярного импрннтинга.

1.1.1 Аналиты в методе молекулярного импринтинга.

1.1.2 Матрицы в молекулярном импринтинге.

1.1.3 Физические формы МИП и методы их получения.

1.2. Примеры методов молекулярного импрннтинга.

1.2.1 Нековалентный импринтинг.

1.2.2 Ковалентный импринтинг.

1.3 Сенсоры с молекулярно импринтированными мембранами.

1.3.1 Синтез, нанесение МИП на поверхность преобразователя.

1.3.2 Оптические сенсоры на основе МИП.

1.3.3. Сенсоры на основе ККР.

1.3.4 Электрохимические сенсоры.
1.3.4.1 Полевой конденсатор и емкостные сенсоры на основе
1.3.4.1.2 Кондуктометрические сенсоры на основе МИП.
1. 3.4.1.3 Вольтамперометрические сенсоры на основе МИП
Глава . ИСХОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА, АППАРАТУРА, МЕТОДИКА
ЭКСПЕРИМЕНТА.
2.1 Исходные реактивы и растворы, используемые для формирования нмпринтнрованных неорганических полимерных матриц.
2.1.1 Синтез бензилфосфоновых кислот и их идентификация.
2.1.2 Характеристики бензилфосфоновых кислот.
2.1.3 Синтез чувствительной матрицы на основе бутоксида титана IV.
2.1.4 Измерения с помощью ПТ с импринтированными мем бранами на основе бутоксида титана IV.
2.1.5 ИК Фурье спектроскопия на затворах ПТ с импринтированной мембраной на основе бутоксида титана IV.
2.1.6 Определение толщины полимерного покрытия на основе бутоксида титана IV затвора ПТ.
2.1.7 Радиоизотопный анализ полимерной пленки на основе бутоксида титана IV.
2.2 Исходные реактивы и растворы, используемые для формирования нмпринтнрованных органических полимерных матриц.
2.2.1 Синтез чувствительной мембраны на основе сополимера акриламид метакриловая кислота на поверхности ПТ.
2.2.2 Формирование чувствительного полимерного слоя на основе сополимера акриламидметакриловая кислота на поверхности ККМ сенсора.
2.2.3 Создание чувствительной поверхности на основе акриламидакриламидфенилборная кислота на поверхности ККМ сенсора.
2.2.4 Создание чувствительной поверхности на основе акриламидакриламидфенилборная кислота на поверхности ПТ.
2.2.5 Измерения на ККМ электродах с мембраной на основе акриламидметакриловая кислота и акриламидакриламидфенилборная кислота.
2.2.6 Измерения на ПТ с мембраной на основе акриламидметакриловая кислота и акриламидакриламидфенилборная кислота.
2.2.7 Эллипсометрическое определение толщины сополимера акриламидметакриловая кислота.
2.2.8 Мониторинг энзиматических реакций с помощью ПТ с импринтированными мембранами.
Глава III. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО ИМПРИНТИНГА
ДЛЯ СОЗДАНИЯ СЕНСОРОВ НА ОСНОВЕ ИСПТ.
3.1 Теоретические аспекты работы ПТ с ионоселективными мембранами.
3.2 Сенсоры на основе ПТ с неорганическими полимерными мембранами.
3.2.1 ПТ с неорганическими полимерными мембранами, импринтированными 4 хлорфенокси и 2,4 дихлорфеноксиуксусными кислотами.
3.2.2 ПТ с неорганическими полимерными мембранами, импринтированными зеркальными изомерами карбоксильных кислот.
3.2.3 ПТ с неорганическими полимерными мембранами, импринтированными производными фосфоновой кислоты и тиолами.
3.3 Сенсоры с органическими полимерными мембранами.
3.3.1 Сенсоры на основе ПТ с органическими полимерными 1 мембранами на основе сополимера акриламидметакриловая кислота для определения триазинов.
3.3.1.1 Сенсоры на основе ПТ.
3.3.1.2 Сенсоры на основе кварцево кристаллических 6 резонаторов.
3.3.2 Сенсоры с полимерными мембранами на основе сопо 4 лимера акриламидакриламидфенилборная кислота.
3.3.2.1 Сенсоры на основе ПТ.
3.3.2.2 Сенсоры на основе кварцево кристаллических 9 резонаторов
3.3.2.3 Сенсоры на основе на основе поверхностно плазмонного 2 резонанса.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ


Если полимеризация сопровождается перестройкой ковалентных связей, то кинетика повторного связывания темплата и функционального мономера может быть медленной. С другой стороны, благодаря устойчивости ковалентных связей, распределение полостей в полимере, комплиментарных аналиту, является более гомогенным. Более того, эффективность импринтинга, то есть выход синтезированных импринтированных полостей относительно числа молекул аналита, должна быть значительно выше по сравнению с методом нековалентного имприитинга. Комбинация методов ковалентного и нековалентного имприитинга была впервые использована Вульфом 5. Методика данного метода импринтинга состоит в следующем. В полимер импринтируется устойчивый комплекс аналитмономер, стабилизированный ковалентными связями. Рис. Схематическое представление принципа молекулярного импринтинга. Рис. А Ковалентное взаимодействие с темплатом В полимерная матрица после химической отмывки и экстракции темплата. С Вторичное связывание темплата с использованием нековалентного взаимодействия. МИП происходит посредством только нековалентных связей. Уайткомб 6, например, использовал комбинацию двух методов при импринтинге трипептида ЬуБТгрАБр с использованием между импринтируемой молекулой и мономером полимеризуемого сиейсера огидроксибснзиламида. Кроме ковалентных связей использовались также нековалентные взаимодействия. После полимеризации ковалентные связи между импринтируемой молекулой и мономером гидролизуются, специфически ориентируя карбоксильные группы в полимере рис. Повторное связывание пептида с полимером происходит только через нсковалентные связи. Основные свойства каждого из методов импринтинга суммированы в таблице 1. Аналнты в методе молекулярного импринтинга. Характерным свойством метода молекулярного импринтинга, является возможность использования большого числа анапитов. Процедуры импринтинга небольших органических молекул пестицидов, аминокислот, пептидов, нуклеотидных оснований, стероидов и сахаров сегодня хорошо известны. Металлы и другие ионы также использовались как темплаты для создания специфической организации функциональных групп в импринтированной матрице 7. Крупные органические соединения такие как пептиды также могут быть импринтированы с использованием аналогичного подхода, но до сих пор импринтинг больших структур остается проблемой. Разработаны специальные методы для импринтинга протеинов в тонком слое акрилового полимера на кремниевой поверхности , клеток используя литографическую технологию , и минеральных кристаллов . Протеин сначала адсорбируется на сверхтонкой плоской поверхности слюды. Затем он покрывается раствором дисахарида, который после высыхания образует тонкий слой нм, связанный с протеином многочисленными водородными связями. Таблица 1. Импринтируемые молекулы образуют комплексы с метакриловой кислотой, итаконовой кислотой, акрил амидом, винилпиридином и др. Точное соответствие, зеркальное распределение функциональных групп импринтируемых молекул. Каждый функциональный мономер связан с импринтированной группой. Совместим с водой, можно использовать эмульсионные и суспензионные методы полимеризации. Нет стерического барьера для повторного связывания. Совмес тим с водой. Функциональный мономер полностью ассоциирован с темплатом. Применим только к специфическим функциональным группам, образование и разрыв связей может быть медленным. Не совместим с водой. Синтез требует приготовления импринтируемой молекулы. Могут потребоваться жесткие условия для удаления импринтированной молекулы. Повторное связывание может быть стерически затруднено. Обычно не совместим с водой на стадии полимеризации. Незакомплексованный мономер в полимере распределен хаотично. Не вымытое импринтированное вещество может выделяться во время использования. Гетерогенность импринтированных активных центров. Синтез требует предварительной подготовки молекулы. Для отмывки имлринтированной молекулы необходима химическая обработка. Рис. Рис. Связывание функционального мономера амидина а с карбоксильной группой Ь комплексообразование мономера тетрахлорохинона с с аминной группой б координация клешневидного мономера металла е диолом сахара 0 .