一维光子晶体传感器膜的应用
技术领域
本发明涉及光子晶体和分子印迹技术领域，具体涉及一维光子晶体传感器膜的应用。
背景技术
分子印迹技术，是为获得在空间结构和结合位点上与某一特定模板分子完全匹配的聚合物的制备技术，制备得到对该分子有特异选择性的过程。
发明内容
本发明提供一维光子晶体传感器膜的应用，用于制备分子印迹膜，具体步骤为：用光子晶体模板覆盖在前驱液上，置于紫外灯下引发聚合，待完全聚合后揭下膜，洗脱后即得具有一维光子晶体结构的分子印迹膜。
采用跨度为761nm,高度为75nm，台阶间距为350nm的一维光子晶体传感器膜，将光子晶体和分子印迹技术相结合，根据不同浓度尼古丁对分子印迹聚合物膜的作用不同，利用光学光谱仪测定其反射光谱强度的变化，可以实现对尼古丁含量的测定。
检测原理为：当白色入射光照射在传感器表面时，反射光的波长符合光栅方程：mλ＝d(sinθ1+θD)，其中m为衍射级数，λ为衍射光波长，θ1为光源入射角；θD为反射角；d为光栅周期。
当样品分子进入尼古丁分子印迹膜上的孔洞时，尼古丁分子会结合在这些孔洞中，结合会引起尼古丁分子印迹膜的结构发生微小的变化，这些微小的变化会使得分子印迹膜的表面形态发生改变，就是膜上的高度发生改变，这些改变在宏观上会导致光子晶体反射膜的反射率发生改变，而反射率的改变和尼古丁样品分子的浓度对数呈正比，因此可以根据反射光谱的变化测定尼古丁的浓度。因为分子印迹膜是尼古丁分子唯一的，因此这种检测具有专一性。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明使用模板复制法，利用紫外光引发聚合制备光子晶体分子印迹传感器，制备方法简单，可大大缩短制备时间；
(2)结合分子印迹技术，可实现尼古丁等化学物质的微量检测；
(3)根据不同浓度化学物质与分子印迹膜相互作用的反射光谱变化，可避免传统检测方法的繁琐步骤，并且所测的反射光谱变化明显，灵敏度较高便于观察，从而可以实现对尼古丁等化学物质的快速可视化检测。
附图说明
图1为一维光子晶体模板扫描电镜图；
图2为分子印迹膜洗脱前后及非分子印迹(NMIP)的光谱图对照；其中：a、NMIP，b、洗脱后，c、洗脱前。
图3为分子印迹膜对不同浓度尼古丁的响应；
其中：a、水，b、10-9mol/L，c、10-8mol/L，d、10-7mol/L，e、10-6mol/L，f、10-5mol/L。
图4为不同浓度尼古丁与相应光谱反射率线性关系图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但本发明不以任何形式受限于实施例内容。实施例中所述试验方法如无特殊说明，均为常规方法；如无特殊说明，所述试剂和生物材料，均可从商业途径获得。
本发明提供的应用方法可以用于尼古丁分子的检测。
实施例1前驱液的制备
(1)将模板分子尼古丁(1.00mmol)，功能单体丙烯酰胺(30.96mmol)和甲基丙烯酸(7.29mmol)以及交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(0.55mmol)，加入到含2.4mL甲醇的圆底烧瓶中混合，25℃下搅拌过夜12小时；
(2)在溶液中加入光引发剂UV 1173(0.081mmol)，均匀搅拌30min，用氮气除氧5min，则得到聚合物前驱液。
实施例2聚合物膜的制备
(1)取洁净玻璃片，在玻璃片上滴加250μL上述制备好的前驱液，然后取20mm×20mm跨度为761nm，高度为75nm的一维光子晶体模板沿着前驱液的一侧缓慢覆盖于溶液上，且不能有气泡出现，光子晶体模板如附图1所示；
(2)将玻璃片置于紫外灯下进行引发聚合2h，待完全聚合后揭下膜。
实施例3尼古丁分子印迹膜的制备
(1)配制10mL甲醇:乙酸＝9:1的溶液，将实施例2聚合好的一维光子晶体聚合物膜置于溶液中，进行超声洗涤；
(2)每超声15min更换一次洗脱液，更换4次，共计超声洗脱1h；
(3)超声洗脱完后，用甲醇溶液冲洗分子印迹膜表面以洗去多余的乙酸溶液，即得尼古丁分子印迹膜，结果见图2。
实施例4尼古丁的测定
取制备好的尼古丁分子印迹膜，分别置于不同浓度尼古丁溶液中5min，取出膜立即用光谱仪测定反射光谱，结果如图3所示。从图中可知，分子印迹膜对水无响应，对尼古丁的响应，随浓度的增大反射峰强度逐渐降低，当浓度降低至10-9mol/L时，达到了该分子印迹膜所能检测到的最小浓度。为了更好的了解浓度与反射率的关系，对尼古丁浓度的负对数与相应反射率做了线性拟合，结果如图4所示。从图中可知，尼古丁浓度的负对数与其反射率呈现良好的线性关系，线性方程为-logC＝R/4.53-10.22(R为反射光谱最大波长处反射率，C-尼古丁浓度)，，相关系数达0.9890。因此，该分子印迹膜可以快速检测较低含量尼古丁溶液。
实施例5样品中尼古丁的测定
取尼古丁分子印迹膜置于处理过的某戒烟糖待测溶液中5min，取出后用光谱仪测定膜反射光谱。根据尼古丁浓度的负对数与其光谱反射率线性关系方程式计算得到所测样品中尼古丁浓度为3.41×10-6mol/L。
