[发明专利]一种快速检测农药、毒素和纳米粒子的光子晶体水凝胶微球及其制备方法和应用

说明书

本发明属于药物检测技术领域，基于综合应用分子印迹、光子晶体、溶胶‑凝胶等纳米制备技术，构建了一种分子、纳米和微米层次上具有自表达特性的分子印迹水凝胶分散体系，在常温下将光子晶体水凝胶墨水涂覆在待检测区域，随着印记分子溶于溶剂，光子晶体水凝胶微球的光子带隙发生红移，颜色发生改变，即可证明待检测区域具有该水凝胶微球可检测的物质，该种微球可以应用于违禁农药、毒素和重金属量子点纳米粒子的检测。

技术领域：

本发明属于药物检测技术领域，基于综合应用分子印迹、光子晶体、溶胶-凝胶、微流控等制备技术，构建了一种在纳米和微米层次上具有自表达特性的分子印迹水凝胶分散体系，该体系可以通过观察颜色变化快速定性以及半定量检测生物分子和纳米粒子，可应用于农药、毒素和纳米粒子的检测。

背景技术：

光子晶体是由介电常数不同的材料在空间上周期有序排列而成，使得光子晶体在纤维、反射镜、光开关、传感器、太阳能电池等领域得到了快速发展。光子晶体纳米粒子是一种具有优良性能的非线性光学材料，具有单分散性、粒径可控等特点，可以组成面心立方体的三维光子晶体，其特点是具有光子带隙和结构色。利用微流控技术制备出光子晶体微球作为载体在生物检测以及溶剂、湿度、pH的检测中得到了越来越多的运用。相对于其他形式的载体，光子晶体微球具有角度依赖性小、比表面积大以及物质交换迅速等优点。将带有印记分子空穴的水凝胶和光子晶体结合作为检测的载体，可以实现对目标分子的快速实时、专一、无标检测。

分子印迹技术是将印记分子与水凝胶前驱液混合均匀聚合后，洗脱印记分子，利用剩余水凝胶对印记分子进行检测。印记分子聚合物具有很高的特异性、灵敏度和可重复性以及高环境适应性等优点，近些年来，分子印迹相关的研究逐渐成为了研究的热点。如专利CN 101220167 A，所述方法为：将水凝胶MAA前驱体中加入茶碱和咖啡因，灌入蛋白石结构的 SiO₂光子晶体中，去除SiO₂模板和印记分子后，得到了对茶碱和咖啡因具有特异性检测的分子印迹水凝胶光子晶体薄膜，加入后颜色的变化可以肉眼识别。CN 101793996 B公开了一种水凝胶反蛋白石结构光子晶体薄膜，通过苯硼酸和葡萄糖分子间形成酯键使得薄膜颜色发生红移，实现了对葡萄糖的识别，但薄膜的制备不易携带且不易检测固体印记分子，这在一定程度上限制了其应用。

专利CN 102675531 A公开了一种可检测有机磷毒的分子印迹光子晶体，通过制备反蛋白石光子晶体水凝胶膜，可实现对有机磷毒剂沙林，梭曼，VX和R-VX的检测，但是通过反射峰强度的变化来判断，没有反射峰的位移不易观测。

专利CN 101279232 B公开了一种基于微流控技术的光子晶体微球制备方法，通过水相和油相的剪切作用得到大小均一的液滴，通过恒温挥发溶剂，得到微米级大小的蛋白石结构的光子晶体微球，适合作为药物载体或模板；专利CN106124493 A公开了一种将苯硼酸和水凝胶光子晶体微球结合起来检测葡萄糖、糖蛋白等，但是其布拉格反射的反射波小于20nm，颜色变化不大，不足以实现裸眼识别，仍需要仪器检测才能确定印记分子是否存在。

发明内容：

本发明的目的是提供一种可用于检测毒素、违禁农药和重金属量子点纳米粒子等物质的光子晶体水凝胶墨水的方法，其制备方法简单，易于携带，颜色变化明显可用于裸眼识别，识别速度快，重复性好。

本发明首先提供一种分子印记光子晶体水凝胶微球的制备方法，包括如下步骤：

A.光子晶体微球模板制备

将单分散的胶体纳米粒子粉末稀释于去离子水中进行超声震荡得到胶体纳米粒子溶胶，利用微流控技术或者注射器剪切将纳米粒子溶液在硅油中剪切成单分散液滴，将液滴置于烘箱中，使得胶体纳米粒子慢慢组装成蛋白石光子晶体结构，清洗，煅烧得到光子晶体微球模板；

B.光子晶体水凝胶微球制备

(1)水凝胶前驱液的配置