温度敏感型高分子是功能高分子研究领域的一大热点,本项目通过表面引发聚合(SIP)合成温度敏感型高分子刷P(MEO2MA-co-OEGMA526),探索满足抗原-抗体检测的P(MEO2MA-co-OEGMA526) 高分子刷并把它作为QCM生物传感器基质,该基质官能团化后利用它对温度刺激响应的特性: 即在最低临界溶解温度(LCST)以下溶胀,捕获溶液中的待测分子, 而在LCST以上时高分子基质从溶液中坍塌;通过温敏高分子基质坍塌,QCM 从液态下的灵敏度(1微克/毫升)恢复到固态下的灵敏度(20 ng,针对5 MHz的芯片)从而使QCM生物传感器的检测灵敏度达到20 ng/mL或者更低,满足现代部分临床检测以及检验检疫所需的灵敏度,这一应用基础研究的成果将服务于大众生活。
OEGMA526;thermoresponsive polymer brush;thioacetal;bionic research;quartz crystal microbalance
本项目研究包括两部分内容(1)原计划的研究内容;(2)研究过程中的新发现。对于原计划的研究内容首先利用自组装单层(SAM)与表面引发聚合(SIP)技术将2-(2-甲氧乙氧基)甲基丙烯酸乙酯(MEO2MA)与聚乙二醇甲基丙烯酸酯(OEGMA526)的共聚物poly(MEO2MA-co-OEGMA526)接枝于QCM芯片金表面;其次探索了不同引发剂溶液浓度(χIsol)、单体OEGMA526摩尔浓度(C526)与干态膜厚度(d)对该高分子刷性质的影响;然后通过石英晶体微天平(QCM)研究该高分子刷的温敏行为,结果表明在引发剂溶液浓度为1 %与OEGMA526摩尔浓度为5 %条件下制备的高分子刷,最低临界溶解温度(LCST)为34 ℃,其LCST不受干态膜厚影响而由单体OEGMA526摩尔浓度决定;最后利用该温敏高分子刷末端的羟基进行官能团化和固定蛋白,以此作为QCM 生物传感器基质进行免疫反应识别抗体,但发现该基质温敏性与蛋白固定的矛盾不能协调,也尝试其他方法仍不能解决此问题。相比较已有报道的温敏共聚高分子poly(MEO2MA-co-OEGMA475),温敏高分子刷poly(MEO2MA-co-OEGMA526)还未见报道,并且该温敏高分子刷末端的羟基为该类温敏材料的官能团化应用提供基础,因此关于该温敏高分子刷的制备与性质研究已整理投稿在复审中。研究过程中的新发现首先合成了新型硫缩醛引发剂分子,并在QCM芯片金表面进行SAM;其次利用SIP技术用单体聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(OEGMA475, 甲氧端基)与单体聚乙二醇甲基丙烯酸酯(OEGMA526, 羟基端基)在QCM芯片表面分别制备了poly(OEGMA475)与poly(OEGMA526);然后QCM研究发现poly(OEGMA475)基质对pH值小于5.0有响应而poly(OEGMA526)基质对pH值小于5.0没有响应,研究结果表明poly(OEGMA526)末端羟基对抑制该基质的pH响应起决定作用,此仿生研究揭示古细菌的酸适应机制。文章已发表在《科学报告》(Scientific Reports 2892,2012,DOI:10.1038/srep00892),同时对硫缩醛引发剂分子的合成申请了一项发明专利,专利申请号201210137104.8。