基于仿生技术的SERS印迹复合膜的制备及其选择性检测微囊藻毒素的性能研究

The effective detection of microcystins in environmental water can timely warn the harm caused to the organism. However, traditional detection methods have defects such as high cost, complex process and insufficient sensitivity. Therefore, it is of great social and scientific value to develop an efficient detection method with high sensitivity, strong selectivity and easy operation. This project intends to construct a detection system to achieve efficient and selective detection of trace target substances in water based on SERS imprinted membranes, which are combined with SERS detection technique, molecular imprinting technique and membrane separation technique. Main research contents and objectives :(1) Plant template-gold nanoarrays are prepared based on plant structure-oriented synthesis method. It can not only effectively improve the detection sensitivity, but also solve the shortcomings of the existing methods with high cost; (2) The gold nanoarray composite membrane are constructed based on the delayed phase transformation process, which prevents the embedding of the nanoarray materials too deeply and ensured the sensitivity requirements of detection; (3) SERS sensitized molecular imprinting composite membranes are prepared combining with fixed phase imprinting and chemical synthesis method to ensure selective detection of microcystins and avoid potential pollution problems caused by loss of template molecules. This project will provide theoretical and practical basis for the selective enrichment and detection of single object in water.

对环境水体中微囊藻毒素的有效检测能够及时预警其对生物体造成的危害，而传统检测手段存在成本高、过程繁琐、灵敏度不足等缺陷，因此开发灵敏度高、选择性强、易于操作的高效检测方法具有十分重要的社会与科学价值。本项目拟构建基于SERS印迹膜的检测体系，结合SERS检测技术、分子印迹技术和膜分离技术实现水体中痕量目标物的高效选择性检测。主要研究内容及目标：（1）基于植物结构导向合成方法制备植物模板-金纳米阵列，不仅能够有效提升检测灵敏度，同时也解决现有方法成本高昂的不足；（2）利用延迟相转化过程构建金纳米阵列复合膜，防止纳米阵列材料包埋过深，保证了检测的灵敏度需求；（3）结合固定相印迹和点击化学合成手段，制备SERS增敏分子印迹复合膜，在保证对微囊藻毒素选择性检测的同时，避免了因模板分子流失造成的潜在污染问题。本项目所取得研究进展将为水体中单一目标物的选择性富集及检测提供可借鉴的理论与实践基础。

对环境水体中微囊藻毒素的有效检测能够及时预警其对生物体造成的危害，而传统检测手段存在成本高、过程繁琐、灵敏度不足等缺陷，因此开发灵敏度高、选择性强、易于操作的高效检测方法具有十分重要的社会与科学价值。本项目已构建基于SERS印迹膜的检测体系，结合SERS检测技术、分子印迹技术和膜分离技术实现水体中痕量目标物的高效选择性检测。本项目已经建立了基于PVDF膜的金纳米阵列结构的传感膜材料，并应用于对水体中有机污染物的高灵敏检测，检出限为10-9 mol/L；通过接枝改性技术，对疏水性膜表面进行亲水改性，制备了亲水性SERS印迹膜材料用于选择性检测水体中亲水性分子。亲水改性后的SERS印迹膜能够更好地吸附亲水性分子，提高了检测的灵敏度。同时，在膜表面负载半导体/贵金属复合材料作为SERS基底，在紫外光照射条件下，有效去除吸附于其表面的污染物分子，实现自清洁的效果，提升了膜的循环性检测能力，该材料对于水体中污染物分子检出限为10-9 mol/L；本项目对膜材料的制备进行了扩展性研究，选取具有生物兼容性的蛋壳膜作为载体，对于水体中污染物检出限为10-11 mol/L；另选取具有高透光性的PVC膜作为载体，利用其高透光性，保证了SERS印迹膜的灵敏度，对于水体中污染物检出限为10-9 mol/L。基于此我们建立了一种针对水体中污染物分子的选择性检测方法，本项目的研究成果可用于水体中污染物分子的快速、简易检测。项目发表学术论文14篇；申请发明专利4项；培养硕士生7人。