CN119470829A 一种具有防污功能的微型化水质传感器芯片及其制备方法 （上海大学）

一种具有防污功能的微型化水质传感器芯本发明涉及一种具有防污功能的微型化水子引发剂自发粘附于微型化水质传感器芯片表面多种基底从而在所述基底上修饰一层大分子上引发聚合接枝两性离子功能化聚合物形成两型化水质传感器芯片表面基底上具有两性离子明的制备方法可以同时对微型化水质传感器芯2大分子引发剂溶液是将大分子引发剂溶于pH为3.7～5.5的所述大分子引发剂自发粘附修饰的时间为1～99.9n/(m+n+z)＝0.199.9z/(m+n+z)＝0.199.9%;_CH323L12相互独立地为_CO_O_(CH2)a_、_O_CO_(CH2)a_、_NH_CO_(CH2)a_、_CO_NH_CO_2.根据权利要求1所述的一种具有防污功能的微型化水质传感器芯片的制备方法，其3.根据权利要求1或2所述的一种具有防污功能的微型化水质传感器芯片的制备方法，(2)通过原子转移自由基聚合将两性离子聚合物链接枝到大分子引发剂上，在微型化4.根据权利要求3所述的一种具有防污功能的微型化水质传感器芯片的制备方法，其5.根据权利要求3所述的一种具有防污功能的微型化水质传感器芯片的制备方法，其特征在于，步骤(2)中在微型化水质传感器芯片表面的基底上形成两性离子功能化防污涂催化剂和配体的摩尔比为1:1～8；两性离子单体溶于溶剂6.根据权利要求5所述的一种具有防污功能的微型化水质传感器芯片的制备方法，其7.根据权利要求1所述的一种具有防污功能的微型化水质传感器芯片的制备方法，其热引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲48.根据权利要求7所述的一种具有防污功能的微型化水质传感器芯片的制备方法，其9.根据权利要求8所述的一种具有防污功能的微型化水质传感器芯片的制备方法，其II的摩尔百分比为120单体III的摩尔百分比为3098%;10.如权利要求1～9任一项所述的方法制得的具有防污功能的微型化水质传感器芯5[0004]文献1(Anal.Chem.2019,91(16):10524–[0005]文献2(IEEESensorsJournal,2014,14(10):3400_3407.)使用聚二甲基硅氧烷APTES氨基与羧基封端PEG链反应接枝PEG，成功制备了具有抗生物污染的血红素基溶解氧献2采用的传统的表面接枝方法需要在材料表面提前引入反应基团才能进行接枝，增加了[0007]现有的商用传感器虽然也对多个传感器芯片的多个基底进行处理，例如文献367~99.9n/(m+n+z)＝0.199.9z/(m+n+z)＝0.199.9%;_CH32)a[0032](2)通过原子转移自由基聚合将两性离子聚合物链接枝到大分子引发剂上，在微型化水质传感器芯片表面的基底上形成两性离子功能化防污涂层，去离子水冲洗后N2吹[0033]如上所述的一种具有防污功能的微型化水质传感器芯片的制备方法，步骤(1)中[0034]如上所述的一种具有防污功能的微型化水质传感器芯片的制备方法，步骤(2)中在微型化水质传感器芯片表面的基底上形成两性离子功能化防污涂层的过程为：将催化[0035]催化剂和配体的摩尔比为1:1～8；两性离子单体溶于溶剂后的浓度为10~8~20单体III的摩尔百分比为3098%;[0046]本发明还提供如上任一项所述的方法制得的具有防污功能的微型化水质传感器芯片，具有防污功能的微型化水质传感器芯片表面基底上具有两性离子功能化防污涂层，9优异的自粘附性能，能够粘附在水质传感器芯片的多种基底上实现大分子引发剂的修饰成大分子引发剂的修饰。溶液的pH值同样对大分子引发剂的粘附产生影响，经QCM实验验[0052]大分子引发剂中接枝聚合引发剂功能化单体可以进一步引发接枝聚合接枝两性的自粘附性和两性离子聚合物的亲水性，实现了在水质传感器芯片多基底表面的防污修[0055](1)本发明的一种具有防污功能的微型化水质传感器芯片具有微型化、集成化特[0056](2)本发明的一种具有防污功能的微型化水质传感器芯片的制备方法，可以同时[0057](3)本发明的一种具有防污功能的微型化水质传感器芯片的两性离子功能化防污[0062]图5为不同DMA投料的大分子引发剂在不同基底的抗BSA粘附曲线图，图a)为纯金[0063]图6为不同pH的缓冲溶液中大分子引发剂修饰不同基底的粘附曲线图，图a)为纯[0065]图8为不同种类的水质传感器芯片表面粘附荧光蛋白(FITC_BSA)的显微镜图，图图e)分别为大分子引发剂修饰的水质传感器芯片表面粘附FITC_BSA的局部、荧光显微镜[0066]图9为两性离子功能化防污涂层修饰不同传感器的前后灵敏度变化对比图及电导[0067]图10为微型化水质传感器芯片的抗BSA粘附曲线对比图，图a)为两性离子功能化防污涂层修饰纯金基底反应不同时间的抗BSA粘附曲线，图b)为纯金基底表面大分子引发剂修饰及两性离子功能化防污涂层修饰的抗BSA粘附曲线，图c)为parylene基底表面大分子引发剂修饰及两性离子功能化防污涂层修图d)分别为两性离子功能化防污涂层修饰前后的氨氮传感器上于池塘水、BSA溶液时的灵醋酸缓冲液配置成浓度为1mg/ml的大分子引发剂的缓冲液；QCM溶液的流动顺序为：①流II的摩尔百分比为10单体III的摩尔百分比为60单体I、单体II和单体III总量与热引发剂的摩尔比为1:0.001；单体I、单体II和单体III在混合溶剂中溶解后的总浓度为[0083]将上述制得的大分子引发剂溶于pH为3.7的[0084]将上述制得的大分子引发剂溶于pH为4的醋酸缓冲溶液中，得到浓度为1mg/mL的[0085]将上述制得的大分子引发剂溶于pH为5.5的粘附性起着决定性作用，当DMA组分含量增加时，大分子引发剂的在基底上的粘附性也增是MPC组分的降低也会造成大分子引发剂抗非特异性粘附性能降低，基底粘附与抗非特异II的摩尔百分比为15单体III的摩尔百分比为65单体I、单体II和单体III总量与热引发剂的摩尔比为1:0.01；单体I、单体II和单体III在混合溶剂中溶解后的总浓度为II的摩尔百分比为20单体III的摩尔百分比为65单体I、单体II和单体III总量与热引发剂的摩尔比为1:0.001；单体I、单体II和单体III在混合溶剂中溶解后的总浓度为II的摩尔百分比为15单体III的摩尔百分比为55单体I、单体II和单体III总量与热II的摩尔百分比为10单体III的摩尔百分比为80单体I、单体II和单体III总量与热引发剂的摩尔比为1:0.005；单体I、单体II和单体III在混合溶剂中溶解后的总浓度为II的摩尔百分比为20单体III的摩尔百分比为40单体I、单体II和单体III总量与热引发剂的摩尔比为1:0.05；单体I、单体II和单体III在混合溶剂中溶解后的总浓度为聚对二甲苯(parylene)的封装层基底和材料为聚氯乙烯(PVC)的敏感层基底；该微型化多[0149]pH检测：采用全固态离子选择性电极法，在金基底表面修饰一层导电聚合物[0154](2)将微型化多参数水质传感器芯片浸泡在大分子引发剂溶液中2min，在微型化积比1:1)的混合溶剂，控制单体浓度为800mM，大分子引发剂浓度为40mM，溴化铜浓度为[0156]具有防污功能的微型化多参数水质传感器芯片表面基底上具有两性离子功能化器芯片分别于1mg/mL荧光蛋白(FITC_BSA)_PBS缓冲[0159]如图9所示，经两性离子功能化防污涂层修饰的pH传感器与未经两性离子功能化防污涂层修饰的电导传感器的电导池系数K变为0.75，与未经两性离子功能化防污涂层修测21天后，灵敏度仅下降14.5而未经两性离子功能化防污涂层修饰的传感器在池塘水浸泡21天后，修饰有两性离子功能化防污涂层的pH传感器的灵敏度下降21未修饰的pH传感器因蛋白质粘附的影响，灵敏度由起始的50.2mV/dec下降为21.55mV/dec，降低了溶液中浸泡21天后灵敏度分别下降11.2％和17.4而未经两性离子功能化防污涂层修饰电导率传感器在池塘水中浸泡21天后电导池系数K降低了17.6在BSA溶液中浸泡21天后K值降低了26.4而经两性离子功能化防污涂层修饰后，电导率传感器的电导池系数K在池塘水浸泡21天后仅降低8在BSA溶液中浸泡21天后K值降低了10.1变化程度均低于感器在复杂水环境中检测21天后仍保持良好[0161]采用三元共聚物(DMA:MPC:MBR＝30:60:10wt％)作为大分子制备的两性离子功能化防污涂层。通过QCM测试不同ATRP聚合时间后的金表面与牛血清蛋用QCM实验分别评价了修饰有大分子引发剂的金、Parylene和PVC基底以及经3hATRP接枝[0167]pH检测：采用在铂电极表面修饰一层氧化铱纳米颗粒实现对H+浓度的选择性检[0172](2)将微型化多参数水质传感器芯片浸泡在大分子引发剂溶液中3min，在微型化[0174]具有防污功能的微型化多参数水质传感器芯片表面基底上具有两性离子功能化8°,聚二甲基硅氧烷基底的接触角降低至10.5°,氧化铱纳米颗粒基底的接触角降低至传感器芯片表面。通过QCM测试修饰了两性离子功能化防污涂层后的微型化多参数水质传[0184](2)将微型化多参数水质传感器芯片浸泡在大分子引发剂溶液中4min，在微型化[0186]具有防污功能的微型化多参数水质传感器芯片表面基底上具有两性离子功能化数水质传感器芯片表面。通过QCM测试修饰了两性离子功能化防污涂层后的微型化多参数质传感器芯片具有良好的抗非特异性粘附性能，集成了各个参数的传感器芯片在BSA溶液[0192]微型化多参数水质传感器芯片，其表面的基底包括材料为碳纳米管的电极基底、[0197](2)将微型化多参数水质传感器芯片浸泡在大分子引发剂溶液中5min，在微型化[0199]具有防污功能的微型化多参数水质传感器芯片表面基底上具有两性离子功能化成功修饰在微型化多参数水质传感器芯片表面。通过QCM测试修饰了两性离子功能化防污涂层后的微型化多参数水质传感器芯片与牛血清蛋白成了各个参数的传感器芯片在BSA溶液中检测25天后仍保持良好的[0205]微型化多参数水质传感器芯片，其表面的基底包括材料为金纳米线的电极基底、[0210](2)将微型化多参数水质传感器芯片浸泡在大分子引发剂溶液中3min，在微型化