分子印迹聚合物的方法优化17的快速筛查gydF4y2BaβgydF4y2Ba雌二醇在水中荧光猝灭gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

一种新方法是优化的快速筛查的17gydF4y2BaβgydF4y2Ba雌二醇(E2)在水10分钟。分子印迹聚合物(MIP)粒子(325±25海里)被添加在pH值5.5和水样20gydF4y2Ba^∘gydF4y2BaC形成悬浮液。荧光发射的E2是非绑定到MIP粒子最初是由大型淬火金纳米粒子(43±5海里)。Stern-Volmer情节线性,动态猝灭常数(gydF4y2Ba)为2.9×10gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。荧光发射的E2专门绑定在MIP粒子被小亚硝酸盐阴离子下淬火,容易渗透印蛀牙。Stern-Volmer情节成为非线性,gydF4y2Ba= 2.1×10gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}和静态猝灭常数(V)低于1.0米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}。区别这两个发射强度变化作为初始E2浓度在水中,生成Scatchard校准曲线gydF4y2Ba从0.1到10磅。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

分子印迹聚合物(MIPs)表现出高选择性和亲和力到目标分子被认为是一个快速发展的研究领域gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。他们已经成功地应用于各种新颖的化学分析方法(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba),包括电位传感器(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba7gydF4y2Ba),测量电流的检测(gydF4y2Ba8gydF4y2Ba),和微分脉冲阴极溶出伏安法gydF4y2Ba9gydF4y2Ba]。与MIP电影制作了一个光学传感器测定甲醛分子诱导可测量的光学反射率的变化(gydF4y2Ba10gydF4y2Ba]。表面等离子体共振光谱、MIP spin-coated到一个黄金颗粒表面检测茶碱(gydF4y2Ba11gydF4y2Ba]。MIP纤维被用于传感装置来确定叶酸(gydF4y2Ba12gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

一种新型传感方案基于非线性荧光猝灭17岁gydF4y2BaβgydF4y2Ba雌二醇(E2)最近在我们实验室开发的gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。小亚硝酸盐离子渗透MIP的多孔结构粒子和猝灭荧光发射的E2分子印迹腔内。相反,大型甲基丙烯酰胺分子(3 d硬脂直径= 0.536海里)是阻碍渗透毛孔访问印蛀牙时,导致低动态猝灭。研究持续在我们实验室评估较大的饮料,如金纳米粒子(AuNPs),随时可以合成直径43±5纳米(gydF4y2Ba14gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba16gydF4y2Ba]。研究了它们的有效性对淬火只有是非绑定E2的荧光分子在多孔MIP粒子,而不是那些专门印腔内,见方案gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。这项工作的目标是开发一个快速方法(希望在5分钟)测定微量E2在水中(0.1磅)。gydF4y2Ba

2。实验部分gydF4y2Ba

2.1。化学物质gydF4y2Ba

柠檬酸钠三元的二水物,黄金(III)三水合氯、亚硝酸钠和E2从Sigma-Aldrich购买(圣路易斯,密苏里州,美国)。甲基丙烯酸和甲基丙烯酰胺从奥尔德里奇购买(美国密尔沃基,WI)。2,2-azobisisobutyro-nitrile (AIBN)从Pfaltz购买和鲍尔(美国沃特伯里,CT)。甲醇(高效液相色谱级),乙腈(高效液相色谱级)和丙酮(斯派克年级)从卡列登购买(乔治敦,加拿大)。醋酸(试剂级)从Anachemia购买(加拿大蒙特利尔,QC)。18-MΩgydF4y2Ba是厘米蒸馏去离子水(DDW)中所描述的从微孔获得Milli-Q水系统(贝德福德,医学博士,美国)。gydF4y2Ba

2.2。MIP亚微米粒子的制备和AuNPsgydF4y2Ba

E2 MIP亚微米粒子的制备方法曾被描述(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。这些粒子(80毫升)用15%乙酸甲醇(v / v),甲醇,乙腈,DDW三次。每个洗加上1小时的声波降解法和离心1小时完全提取模板E2分子的粒子和删除聚合试剂残留。与DDW最后洗后,上层清液的pH值为5.5±0.1和自由E2浓度低于HPLC-FD仪器的检出限。这些洗MIP亚微米粒子干70°C。另一批刚做好的MIP亚微米粒子被只有DDW 25倍。这些洗E2-MIP粒子将包含最大E2加载(gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。AuNPs被调整先前报道的合成方法(gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]。没有应用于这些AuNPs洗涤。gydF4y2Ba

2.3。粒度分析gydF4y2Ba

AuNPs、MIP和E2-MIP粒子悬浮在10 M KNOgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba在40毫克/毫升的浓度。悬浮液是用在测量前15分钟在NanoDLS粒度分析仪(美国纽约布鲁克海文国家实验室仪器,Holtsville)。仪器已经被92±4海里Nanosphere尺寸校准标准(美国杜克大学的科学,帕洛阿尔托,CA)。总共有10测量运行30年代的静止时间后,激光强度是每次运行前由分析仪自动优化。gydF4y2Ba

2.4。荧光猝灭gydF4y2Ba

3.5 ppm E2(2毫升)和2.5毫克/毫升E2-MIP粒子(2毫升)被添加到两个3-mL石英试管细胞,每个配备了聚四氟乙烯(PTFE)塞。1毫升AuNPs水中悬浮体与元素浓度从0 M 5.88×10gydF4y2Ba^{−4gydF4y2Ba}M用于淬火E2和E2-MIP粒子荧光发射强度。所有排放强度测定在室温(20±1°C)的荧光分光光度计(美国瓦里安卡里Eclipse,帕洛阿尔托,CA)使用280±1海里激发波长和发射波长的310±1海里(或扫描从290纳米到450纳米)。激发和发射狭缝被设定为5 nm。测试内部过滤效果,1毫升的1% (w / w)柠檬酸三钠的二水物被用来代替AuNPs。同样,E2和E2-MIPs荧光猝灭实验与亚硝酸钠在相同的实验条件下完成。gydF4y2Ba

两步荧光猝灭首先AuNPs然后亚硝酸钠。7.7±0.1毫克,5.5±0.1毫克,3.3±0.1毫克,1.1±0.1毫克的template-removed MIP亚微米粒子添加到2.2毫升的E2水溶液浓度从0.0001 ppm, 3.5 ppm。空白和E2-templated MIP粒子是由使用相同数量的template-removed MIPs和E2-MIP粒子悬浮在2.2毫升的DDW。所有这些悬浮体声波降解法下孵化5-35分钟在室温(20±1°C)。然后,2.0毫升E2-bound MIP或E2-MIP亚微米粒子悬浮被转移到一个3毫升石英试管细胞和上升1毫升5.88×10gydF4y2Ba^{−4gydF4y2Ba}M AuNPs水中悬浮体。在100年的荧光发射强度记录gydF4y2BaμgydF4y2BaL(150±1毫克/毫升亚硝酸钠添加了荧光猝灭的执行第二步。gydF4y2Ba

所有饮料光吸收光谱的测量紫外可见分光光度计(美国瓦里安卡里3,帕洛阿尔托,CA)通过扫描从250纳米到350纳米在室温(20±1°C)调查内部的过滤效果。的吸收激发光(gydF4y2Banm)和荧光发射(gydF4y2Ba海里)的饮料是纠正,直角照明,所述其他地方(gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

3所示。结果与讨论gydF4y2Ba

3.1。荧光猝灭gydF4y2Ba

E2是自然荧光化合物。后与nonfluorescent MIP粒子专门和是非(gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba),可以由spectrofluorimetry绑定E2分子(gydF4y2Ba纳米和gydF4y2Ba海里)(gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]。图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba显示了E2的荧光发射光谱,E2-MIP粒子,E2-bound夹AuNPs粒子在淬火。没有粒子,3.5 ppm E2溶液表现出减少荧光强度当AuNPs逐步添加如图gydF4y2Ba1(一)gydF4y2Ba。荧光强度下降了近82%从最初的水平AuNPs的浓度达到5.88×10gydF4y2Ba^{−4gydF4y2Ba}M。同样,淬火的影响AuNPs E2-MIP粒子和E2-bound夹粒子在数据证明gydF4y2Ba1 (b)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba1 (c)gydF4y2Ba的荧光强度,降低了76%和77%。强劲的米氏散射峰(280海里)从粒子稍有增强E2荧光发射峰在310海里,这可以被认为是有价值的E2在微量水平的决心。两个拉曼散射峰(380 nm和425 nm)特征的粒子的激发波长280 nm时使用。幸运的是,他们没有任何重大影响荧光猝灭的结果。gydF4y2Ba

AuNPs的荧光性质进行了研究用作大型荧光淬火前所有后续实验。当5.88×10gydF4y2Ba^{−4gydF4y2Ba}米的AuNPs被激发波长扫描图检查gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(a)和使用一个发射波长310 nm,只有一个米氏散射峰被观察到310海里。当发射波长扫描图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(b)使用一个激发波长280 nm,只有两个米氏散射峰被发现在280纳米(一阶)和570海里(二阶)。因此AuNPs nonfluorescent,使它们适合用作荧光冷却器在这工作。图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(c)显示3.5 ppm E2水溶液的荧光发射光谱图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(d)显示了相同的光谱后添加柠檬酸三钠的脱水(1% w / w)。没有明显的内滤效应观察从1%柠檬酸三钠的二水物,在AuNPs的合成。而且在实际样品,E2可能存在一些代谢物或其他相关化合物荧光。但是,没有干扰可能因为这些其他荧光化合物不能结合MIP蛀牙。因此AuNPs荧光猝灭后,可以消除干扰。gydF4y2Ba

在我们之前的研究gydF4y2Ba13gydF4y2Ba),亚硝酸钠能够熄灭E2水溶液的荧光排放,E2-MIP水中悬浮体,和E2-bound夹水中悬浮体。因此,它被用于这项工作完成后的荧光猝灭的工作只AuNPs猝灭荧光发射的E2是非界限内粒子。如图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,2.5毫克/毫升的残留荧光发射E2-MIP粒子在水中悬浮体,淬火后5.88×10gydF4y2Ba^{−4gydF4y2Ba}M AuNPs,是14.2±0.2任意单元的强度(a.u)主要来自E2专门绑定在MIP蛀牙。亚硝酸钠滴定,逐步从0 M 6.5×10gydF4y2Ba^{−2gydF4y2Ba}米,为E2-MIP粒子的混合物和AuNPs。由于其体积小,亚硝酸盐阴离子渗透通过多孔MIP粒子和猝灭荧光发射的具体绑定E2分子。滴定结束时,排放强度降低到5.5±0.2 a.u。这个结果清楚地演示了如何简单的它是确定具体的数量必然E2分子。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba土地所有的荧光发射强度测量数据(310海里)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba和gydF4y2Ba3gydF4y2Ba。直觉上,自由E2分子在水溶液和是非绑定E2分子夹颗粒在水中悬浮体(没有印蛀牙)都可以访问AuNPs经历碰撞猝灭。如果没有印蛀牙在MIP粒子保护具体绑定E2分子AuNPs(淬火),最终的排放强度图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba(一)可能会低至10 a.u ~。在数据gydF4y2Ba4gydF4y2Ba(b)和gydF4y2Ba4gydF4y2Ba(c情节当AuNPs饮料浓度达到38.7 ppm (= 5.88×10gydF4y2Ba^{−4gydF4y2Ba}米)。在现实中,E2-MIP粒子包含一些无法E2分子导致更高的~ 18 a.u最后的排放强度。gydF4y2Ba

3.2。弄熄的大小和效率gydF4y2Ba

MIP和夹粒子研究工作直径,以nanoDLS粒度分析仪,477±11 nm和373±21 nm,分别。E2分子特别绑定在MIP蛀牙互补的大小,形状,和官能团的安排。小亚硝酸盐阴离子可以轻易地穿透多孔MIP粒子和淬火E2的荧光分子碰撞的动态。本研究中使用的大型AuNPs 43±5 nm直径。图gydF4y2Ba5gydF4y2Ba显示了轻嘘的相关强度随着时间的推移,作为AuNPs在粒度测量获得。在10分,粒度读数33和85 nm之间不同的多分散性为0.3(温和的色散)。尺寸范围似乎适合荧光猝灭的E2分子是非绑定到MIP粒子。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba6gydF4y2Ba情节的荧光猝灭效率(gydF4y2Ba,在那里gydF4y2Ba和gydF4y2Ba是荧光发射强度测量的存在和缺乏冷却器)与饮料的浓度。AuNPs,类似淬火效率观察粒子和E2 (a)、(b)和(c)。相比之下,亚硝酸钠表现出显著降低淬火效率(d)和(e)。大约4500 ppm亚硝酸钠(e)需要从E2-MIP淬火80%的荧光发射粒子虽然只有38.7 ppm AuNPs (b)需要。有趣的是较小的亚硝酸钠的存在需要AuNPs淬火E2-MIP粒子(d),从80%提高到90%,比(e)。gydF4y2Ba

3.3。Stern-Volmer情节gydF4y2Ba

荧光猝灭所有数据分析进一步运用Stern-Volmer (sv)方程,研究不同的淬火机制(gydF4y2Ba18gydF4y2Ba,gydF4y2Ba22gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba荧光发射强度没有和冷却器的存在。gydF4y2Ba表示动态猝灭常数,gydF4y2Ba表示静态猝灭常数。(gydF4y2Ba是饮料的浓度。方程(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)代表一个动态淬火,淬火浓度之间的线性函数,在淬火与兴奋碰撞荧光团(E2 *)返回到基态没有荧光发射(gydF4y2Ba23gydF4y2Ba]。图gydF4y2Ba7gydF4y2BaAuNPs显示了线性s v情节,是最好的分析使用(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。的gydF4y2Ba对E2是2.6 (±0.1)×10gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba),gydF4y2BaE2-MIP粒子是2.9 (±0.1)×10gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba),gydF4y2Ba为E2-bound夹粒子是3.3 (±0.1)×10gydF4y2Ba^4gydF4y2Ba米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba)。由于规模庞大,AuNPs很难穿透E2-MIP和E2-NIP颗粒的多孔结构。因此,他们的gydF4y2Ba值是在同一数量级,获得E2在水溶液中。gydF4y2Ba

亚硝酸钠的sv阴谋被发现非线性(有一个小的趋势),如图gydF4y2Ba8gydF4y2Ba。非线性s v情节被赵和锻造机讨论gydF4y2Ba22gydF4y2Ba)作为一个组合的结果从动态和静态猝灭。与动态猝灭,静态猝灭的机理包括冷却器之间的交互和荧光团形成nonfluorescent复杂(gydF4y2Ba23gydF4y2Ba]。分析使用(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)获得gydF4y2Ba米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}和静态猝灭常数(gydF4y2Ba1.0米以下)gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}(gydF4y2Ba),2.5毫克/毫升E2-MIPs在水中悬浮体包含5.88×10gydF4y2Ba^{−4gydF4y2Ba}M AuNPs。由于MIP蛀牙没有促进复杂的E2分子之间形成和亚硝酸盐阴离子由于空间限制,gydF4y2Ba价值是非常小的。一个更高的gydF4y2Ba4.7的价值gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}获得4.5 ppm E2在水溶液中,这意味着E2分子亚硝酸盐阴离子的络合位阻的缺失。gydF4y2Ba

3.4。测定E2在水里gydF4y2Ba

不同浓度(从十亿分之0.1到3.5 ppm) E2的水溶液被用来验证MIP粒子快速E2决心通过荧光猝灭。MIP粒子被添加在这些E2的解决方案形成0.5 - -3.5毫克/毫升悬浮液。两次孵化(5分钟,35分钟)进行测试调查绑定E2分子和MIP粒子之间的平衡。荧光发射强度与MIP E2特别粒子决心通过测量荧光发射强度淬火了两步后,所总结的gydF4y2Ba

从本质上讲,第一个与AuNPs将消除淬火的荧光发射E2分子特异性结合位点在多孔MIP粒子。然后,亚硝酸钠淬火E2分子的荧光发射在具体印蛀牙。的规范化%绑定E2与印蛀牙的决心gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba是E2的荧光强度约束专门为E2印迹腔内部的标准溶液,然后呢gydF4y2BaE2绑定具体的最大荧光强度在所有印蛀牙。这两个gydF4y2Ba和gydF4y2Ba计算根据(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba),并行测量。来确定gydF4y2Ba洗,E2-MIP粒子是由只有DDW移除所有是非绑定E2分子。归一化被认为是必要的,因为gydF4y2Ba不是线性依赖E2-MIP粒子的浓度在水中悬浮体,如图gydF4y2Ba9gydF4y2Ba由于内心的过滤效果。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba10gydF4y2Ba显示% E2绑定(印蛀牙)E2浓度的函数(a)孵化后5分钟,(b) 35分钟。(A)和(b)的比较表明,% E2绑定表现出无显著差异。这表明绑定平衡达成在5分钟或更少,在协议与先前报道的~ 2分钟gydF4y2Ba24gydF4y2Ba]。0.5毫克/毫升E2-MIP粒子的最小的数印蛀牙,因此最低gydF4y2Ba值,它产生最高的% E2绑定在三个浓度进行了研究。作为分析物的方法涉及到绑定与MIP粒子最好的选择性(仅次于天然抗体),Scatchard情节建造依照下列方程(gydF4y2Ba25gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba是平衡结合常数。最好的校准曲线,安装使用Graphpad棱镜,实线,如图所示gydF4y2Ba10gydF4y2Ba。得到了最好的相关系数为2.5毫克/毫升MIP粒子gydF4y2Ba5分钟35分钟的孵化的孵化和0.9937。表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba表明,平衡绑定常数(gydF4y2Ba),2.5毫克/毫升的MIP粒子,使用5分钟的孵化,是三国MIP浓度最高的研究。gydF4y2Ba

4所示。结论gydF4y2Ba

AuNPs (43±5 nm)是有效的在淬火E2分子在水溶液的荧光发射,或与多孔粒子是非绑定。E2分子特别是绑定在印蛀牙,荧光猝灭的亚硝酸钠是成功的。快速方法(10分钟)已经开发了E2决心通过测量荧光发射强度的变化这两个荧光猝灭的步骤,使用第一个AuNPs然后亚硝酸钠。这种方法的一个主要优点是对E2 MIP粒子的高选择性,正如前面演示了使用相似的分子结构(雌激素、ethynylestradiol) [gydF4y2Ba21gydF4y2Ba)和不同的结构(双酚A) (gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。其他荧光分子不会干扰E2的决心,因为他们只能是非绑定到被AuNPs容易熄灭。高度相关Scatchard情节(gydF4y2Ba)服务以及一个标准的校准曲线。E2的检出限较低,在十亿分之0.1的超痕量水平。使用的方法也是有前途的现场研究便携式荧光谱仪。进一步验证工作正在进行,没有潜在的常见有机物的干涉和阴离子(有限公司gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba^{2−gydF4y2Ba},没有gydF4y2Ba_3gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba,竞购gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba^{2−gydF4y2Ba},视交叉上核gydF4y2Ba^−gydF4y2BaNgydF4y2Ba_3gydF4y2Ba^−gydF4y2Ba后出现在环境水域)存在一个额外的离心步骤添加(沉淀MIP粒子转移到试管的去离子水)前两个荧光猝灭测量。的优化方法也将完成测试的样本矩阵从环境水域。gydF4y2Ba

承认gydF4y2Ba

金融支持加拿大自然科学和工程研究理事会(NSERC)。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

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