CN101402706A - 可用于水环境的四环素分子印迹聚合物的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种四环素分子印迹聚合物的制备方法，属于化学工程技术领域。具体为：将四环素、介导印迹复合体的金属离子、甲基丙烯酸和乙二醇二甲基丙烯酸酯按照摩尔比1∶1～5∶2～10∶20混合溶解到致孔剂中，加入引发剂偶氮二异丁氰；充入氮气，在氮气保护下封口，60～70℃水浴保温反应；将合成的聚合物搅拌分散后，得到粒径在0.1～1.5μm之间的颗粒；通过索氏萃取进一步除去模板分子；将除去模板分子的聚合物干燥过夜，获得四环素的分子印迹聚合物。本发明制得的聚合物可应用于含水量很高的环境中或生物样品中四环素残留检测及痕量四环素的富集和基质的清除。

Description

可用于水环境的四环素分子印迹聚合物的制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种生物化学工程技术领域的方法，具体涉及一种可用于水环境的四环素分子印迹聚合物的制备方法。
背景技术
目前世界各国为了保证人民的身体健康，防止不合理地使用抗生素，对于抗生素(如四环素)的使用和残留都做了严格的规定并制定了相应的标准，如欧盟、日本、美国和我国农业部对各种动物性食品、不同组织中的四环素规定了不同的最低检测限量，如牛奶中最高不能高于100ppm。四环素属于四环素类抗生素，是一种广泛使用的人畜共用的药物，目前常用于预防和治疗动物性疾病。如果滥用药物以及不遵守休药期提前屠宰等会使药物残留在动物组织及牛奶中。
目前，对于检测复杂的生物和环境样品中的四环素残留，一般都要对样品进行前处理。其中，分子印迹技术是一种基于分子识别基础上的化学聚合物制备技术，因其内部具有和目的分子互补的空间结构和基团，且具有“记忆”功能，所以可特异的和模板分子发生作用，并可以通过相应的方式洗脱，从而达到纯化和富集目的分子的作用。由于分子印迹聚合物是采用化学方法合成的，具有抵抗酸碱等恶劣环境的优点，可重复使用，所以应用越来越广泛。由于生物和环境样品一般都有很高的含水量，这就要求分子印迹聚合物能直接在水环境中应用。但是，用非共价法制备分子印迹聚合物时，倾向于使用极性较低的有机溶剂，如二甲苯、氯仿等，制备的产物大多数不适用于含水的环境。原因是水分子的极性很高，在分子印迹聚合物的制备中干扰模板和功能单体之间的相互作用，如氢键作用等，影响模板-单体复合物的形成，损害印迹效果；同样的也影响印迹聚合物的应用，并且疏水作用力带来较高的非特异性吸附。因此，如何制备能直接应用于水环境的分子印迹聚合物是分子印迹技术的难点之一。
经对现有技术文献的检索发现，Yan HY等(2008)在《Talanta》(2008；75：227-232.)上发表的“Water-compatible molecularly imprintedpolymers for selective extraction of ciprofloxacin from human urine”中，于甲醇和水的混合物中制备了能从人的尿液中选择性提取喹诺酮类抗生素环丙沙星的分子印迹聚合物。但是该文章介绍的方法依赖于模板抗生素的物理化学特性，还未见适用于其它抗生素分子印迹聚合物的报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可用于水环境的四环素分子印迹聚合物的制备方法。该聚合物可以直接从尿液中选择性地结合四环素从而实现对四环素的浓缩、净化，同时去除样品中杂质的影响，提高现有检测方法的检测灵敏度。该分子印迹聚合物可以用于固相萃取的固定相，直接用于对四环素的分离和富集，同时也可以开发成色谱的填料，用于痕量四环素的检测。
本发明是通过以下的技术方案实现的，本发明包括如下步骤：
第一步，将模板分子四环素、功能单体甲基丙烯酸(MAA)、介导印迹复合体的金属离子和交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)，按模板分子∶金属离子∶功能单体∶交联剂摩尔比＝1∶1～5∶2～10∶20，混合溶解到致孔剂中，加入引发剂偶氮二异丁氰(AIBN)；
所述金属离子为Mg2+，Fe2+，Cu2+中一种。
所述四环素和致孔剂的用量为：当模板分子为0.1mmol时，致孔剂的体积为4～7ml。
所述致孔剂为甲醇和水的混合溶液，两者体积比为9∶1～3。
第二步，将上述混合物置于安培瓶中，充入氮气，在氮气保护下将安培瓶封口，60～70℃水浴保温反应得到反应产物；
所述充入氮气，其时间为5分钟～10分钟。
所述60～70℃水浴保温反应，其反应时间为24小时～48小时。
第三步，将合成的聚合物搅拌分散后，得到粒径在0.1～1.5μm之间的颗粒，除去微细的颗粒；
第四步，通过索氏萃取进一步除去模板分子；
所述的索氏萃取，其萃取剂为甲醇、醋酸混合液，甲醇、醋酸的比例为9∶1～8∶2。
所述的索氏萃取，其萃取3次以上，每次8～12小时，最后用纯甲醇萃取1～2次，除去剩余的醋酸。
第五步，将除去模板分子的聚合物干燥过夜，获得四环素的分子印迹聚合物。
所述的干燥，其温度为60℃。
所述的四环素的分子印迹聚合物，其粒径约1μm。
本发明制备的分子印迹聚合物为球状颗粒，直径在1.0μm左右，在含水丰富的环境中对四环素仍有特异性吸附。通过实验测得该聚合物的最大吸附量为每克聚合物理论上吸附4.1毫克四环素。制备的四环素的分子印迹聚合物可以作为固相萃取的填料，有效的净化基质，高效富集四环素，结合已有检测方法(如ELISA、HPLC等)，显著提高四环素残留的检测灵敏度和检测效率。本发明制备的印迹聚合物，能在水环境中使用，回收率大于80％。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1.
将四环素0.1mmol，FeSO40.1mmol，MAA 0.4mmol，EGDMA 2.0mmol混合，倒入甲醇和水的混合液4.5ml中，二者比例是4∶1，室温静置1小时后，加入引发剂AIBN 10mg。
将以上混合液置入安培瓶中，超声振动除气10分钟。将除气后的体系，通氮气除氧5分钟。在氮气保护下迅速封口。60℃水浴保温反应24小时。得到反应产物。
反应结束后，将制备的分子印迹聚合物搅散，通过甲醇清洗。通过丙酮沉降3次后，干燥得到的聚合物，聚合物的粒径在0.1～1.5μm之间。通过索氏萃取24小时，除去模板分子。萃取的试剂为180ml甲醇，其中含醋酸10％。用甲醇洗脱残留的醋酸。将除去模板分子的分子印迹聚合物60℃干燥过夜，得到四环素分子印迹聚合物。
实施例2.
将四环素0.1mmol，CuSO40.2mmol，MAA 0.4mmol，EGDMA 2.0mmol混合，倒入甲醇和水的混合液4.5ml中，二者比例是4∶1，室温静止置1小时后，加入引发剂AIBN 10mg。
将以上混合液置入安培瓶中，超声振动除气10分钟。将除气后的体系，通氮气除氧5分钟。在氮气保护下迅速封口。60℃水浴保温反应24小时。得到反应产物。
反应结束后，将制备的分子印迹聚合物搅散，通过甲醇清洗。通过丙酮沉降3次后，干燥得到的聚合物，聚合物的粒径在0.1～1.5μm之间。通过索氏萃取24小时，除去模板分子。萃取的试剂为180ml甲醇，其中含醋酸15％。用甲醇洗脱残留的醋酸。将除去模板分子的分子印迹聚合物60℃干燥过夜，得到四环素分子印迹聚合物。
实施例3.
将四环素0.1mmol，FeSO40.2mmol，MAA 0.8mmol，EGDMA 2.0mmol混合，倒入甲醇和水的混合液6.0ml中，二者比例是9∶1，室温静置1小时后，加入引发剂AIBN 10mg。
将以上混合液置入安培瓶中，超声振动除气10分钟。将除气后的体系，通氮气除氧5分钟。在氮气保护下迅速封口。60℃水浴保温反应24小时。得到反应产物。
反应结束后，将制备的分子印迹聚合物搅散，通过甲醇清洗。通过丙酮沉降3次后，干燥得到的聚合物，聚合物的粒径在0.1～1.5μm之间。通过索氏萃取24小时，除去模板分子。萃取的试剂为180ml甲醇，其中含醋酸10％。用甲醇洗脱残留的醋酸。将除去模板分子的分子印迹聚合物60℃干燥过夜，得到四环素分子印迹聚合物。
实施例4.
将四环素0.1mmol，MgCl20.5mmol，MAA 0.4mmol，EGDMA 2.0mmol混合，倒入甲醇和水的混合液4.0ml中，二者比例是9∶1，室温静置1小时后，加入引发剂AIBN 10mg。
将以上混合液置入安培瓶中，超声振动除气10分钟。将除气后的体系，通氮气除氧5分钟。在氮气保护下迅速封口。60℃水浴保温反应24小时。得到反应产物。
反应结束后，将制备的分子印迹聚合物搅散，通过甲醇清洗。通过丙酮沉降3次后，干燥得到的聚合物，聚合物的粒径在0.1～1.5μm之间。通过索氏萃取24小时，除去模板分子。萃取的试剂为180ml甲醇，其中含醋酸20％。用甲醇洗脱残留的醋酸。将除去模板分子的分子印迹聚合物60℃干燥过夜，得到四环素分子印迹聚合物。
实施例5.
将四环素0.1mmol，MgCl20.5mmol，MAA 0.2mmol，EGDMA 2.0mmol混合，倒入甲醇和水的混合液4.0ml中，二者比例是8∶2，室温静置1小时后，加入引发剂AIBN 10mg。
将以上混合液置入安培瓶中，超声振动除气10分钟。将除气后的体系，通氮气除氧5分钟。在氮气保护下迅速封口。60℃水浴保温反应24小时。得到反应产物。
反应结束后，将制备的分子印迹聚合物搅散，通过甲醇清洗。通过丙酮沉降3次后，干燥得到的聚合物，聚合物的粒径在0.1～1.5μm之间。通过索氏萃取24小时，除去模板分子。萃取的试剂为180ml甲醇，其中含醋酸10％。用甲醇洗脱残留的醋酸。将除去模板分子的分子印迹聚合物60℃干燥过夜，得到四环素分子印迹聚合物。

Claims (10)

1、一种可用于水环境的四环素分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，将模板分子四环素、功能单体甲基丙烯酸、介导印迹复合体的金属离子和交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯，按模板分子∶金属离子∶功能单体∶交联剂摩尔比＝1∶1～5∶2～10∶20，混合溶解到致孔剂中，加入引发剂偶氮二异丁氰；
第二步，将上述混合物置于安培瓶中，充入氮气，在氮气保护下将安培瓶封口，60～70℃水浴保温反应得到反应产物；
第三步，将合成的聚合物搅拌分散后，得到粒径在0.1～1.5μm之间的颗粒，除去微细的颗粒；
第四步，通过索氏萃取进一步除去模板分子；
第五步，将除去模板分子的聚合物干燥过夜，获得四环素的分子印迹聚合物。
2、根据权利要求1所述的可用于水环境的四环素分子印迹聚合物的制备方法，其特征是，所述金属离子为Mg2+，Fe2+，Cu2+中一种。
3、根据权利要求1所述的可用于水环境的四环素分子印迹聚合物的制备方法，其特征是，所述四环素和致孔剂的用量为：当模板分子为0.1mmol时，致孔剂的体积为4～7ml。
4、根据权利要求1或3所述的可用于水环境的四环素分子印迹聚合物的制备方法，其特征是，所述致孔剂为甲醇和水的混合溶液，两者体积比为9∶1～3。
5、根据权利要求1所述的可用于水环境的四环素分子印迹聚合物的制备方法，其特征是，所述充入氮气，其时间为5分钟～10分钟。
6、根据权利要求1所述的可用于水环境的四环素分子印迹聚合物的制备方法，其特征是，所述60～70℃水浴保温反应，其反应时间为24小时～48小时。
7、根据权利要求1所述的可用于水环境的四环素分子印迹聚合物的制备方法，其特征是，所述的索氏萃取，其萃取剂为甲醇、醋酸混合液，甲醇、醋酸的比例为9∶1～8∶2。
8、根据权利要求1或7所述的可用于水环境的四环素分子印迹聚合物的制备方法，其特征是，所述的索氏萃取，其萃取3次以上，每次8～12小时，最后用纯甲醇萃取1～2次，除去剩余的醋酸。
9、根据权利要求1所述的可用于水环境的四环素分子印迹聚合物的制备方法，其特征是，所述的干燥，其温度为60℃。
10、根据权利要求1所述的可用于水环境的四环素分子印迹聚合物的制备方法，其特征是，所述的四环素的分子印迹聚合物，其粒径约1μm。
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