[发明专利]一种基于碳纳米管负载聚合物胶束制备柔性分子印迹传感器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学传感器领域，尤其是涉及一种采用碳纳米管负载聚合物胶束，并将其应用于制备柔性分子印迹传感器的方法。

背景技术

目前，许多智能化的检测设备已经大量地采用了各种各样的传感器，其应用早已渗透到诸如工业生产、海洋探测、环境保护、医学诊断、生物工程、宇宙开发、智能家居等方方面面。传感器在某种程度上可以说是决定一个系统特性和性能指标的关键部件。

随着信息时代的应用需求越来越高，对被测量信息的范围、精度和稳定情况等各性能参数的期望值和理想化要求逐步提高。面对越来越多的特殊信号和特殊环境，新型传感器技术已向以下趋势发展:开发新材料、新工艺和开发新型传感器；实现传感器的集成化和智能化；实现传感技术硬件系统与元器件的微小型化；与其它学科的交叉整合的传感器。同时，希望传感器还能够具有透明、柔韧、延展、可自由弯曲甚至折叠、便于携带、可穿戴等特点。

随着柔性基质材料的发展，满足上述各类趋势、特点的柔性传感器在此基础上应运而生。然而，目前所报道的柔性传感器主要基于物理相互作用监测一些物理参数，如在人体健康监测方面，所测定得参数主要是心率、脉搏、皮肤表面温度、呼吸频率、身体动作等。基于化学作用原理的化学传感器具有灵敏性高、特异性强、响应迅速等特点，因此在监测生命健康、食品安全、药物分析等领域具有更为广泛的应用前景。柔性化学传感器构建的关键是传感信号的高效识别转换与信号稳定性。因此，在柔性化学传感器的设计过程中综合考虑以上问题，以增强传感器的传感性能与稳定性。

双亲性聚合物由亲、疏水链段有规或无规地排列而形成，因此在选择性溶剂中可进行自组装，形成各种形状，如球状、棒状、碗状、囊泡等的纳米级结构，且具有表面活性性质。在双亲性聚合物自组装过程中，可以通过引入模板分子与聚合物共组装后再洗脱除去模板分子的方法，获得与模板分子特异性匹配的印迹识别位点，从而得到对模板分子具有特异性识别性能的分子印迹聚合物胶束(MINPs)。通过电泳沉积将其修饰在电极表面，洗脱之后即可得到分子印迹传感器[CN 101776635 A]。然而分子印迹聚合物不导电，其绝缘性使电子传递速率较慢，所得到的分子印迹传感器灵敏性偏低。

碳纳米管(carbon nanotube，CNT)，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米级，轴向尺寸为微米量级，管两端基本封口)的一维量子材料。碳纳米管具有极大的长径比、优异的机械强度以及良好的导电导热能力，是一种理想的柔性导电材料。江南大的一项专利[CN 105116033 A]中将碳纳米管引入到分子印迹聚合物得到分子印迹复合自组装体，然后滴涂到修饰电极表面，紫外辐照交联后洗脱模板分子制备分子印迹电化学传感器，碳纳米管的引入提高了传感器的灵敏性。然而美中不足的是，该专利中分子印迹聚合物胶束与碳纳米管作用力较弱，传感涂层的制备主要采用滴涂成膜的方法实现，从而使制备方法受到局限；此外，该专利提供的方法主要应用于修饰一些刚性的电极，从而使其作为柔性传感器件的应用受到局限。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于碳纳米管负载聚合物胶束制备柔性分子印迹传感器的方法。通过对双亲性大分子合理的结构设计，同时引入与模板分子、碳纳米管均有相互作用的链段，从而使分子印迹聚合物胶束负载在碳纳米管表面制备得到兼具分子识别功能与导电性的分子印迹胶束-碳纳米管(MINP-CNTs)复合材料，通过电泳沉积将其沉积在柔性电极表面制备柔性分子印迹传感器。

本发明的技术方案如下：

一种基于碳纳米管负载聚合物胶束制备柔性分子印迹传感器的方法，双亲性光敏聚合物的合成、碳纳米管负载聚合物胶束的制备、柔性分子印迹传感器的制备的具体步骤如下：

(1)双亲性光敏聚合物的合成

常压条件下，将丙烯酸类单体、光敏单体、丙烯酸酯类单体溶于二氧六环；加入少量引发剂并使其溶解；在氮气保护、60～90℃条件下反应12～48h；反应结束后，以石油醚为沉淀剂，四氢呋喃为溶剂，反复沉淀溶解，将所得产物进行真空干燥，即得双亲性光敏聚合物。