CN102875748A

CN102875748A - 一种手性鼠药溴敌隆的磁性分子印迹复合材料的制备方法

Info

Publication number: CN102875748A
Application number: CN2012103515373A
Authority: CN
Inventors: 陈晓红; 赵永纲; 金米聪
Original assignee: Ningbo Municipal Center For Disease Control & Prevention
Current assignee: Ningbo Municipal Center For Disease Control & Prevention
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明公开了一种手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料的制备方法，首先将经油酸修饰的磁性纳米四氧化三铁微粒加入到分散剂中，加入聚合单体、功能单体和交联剂，超声分散；加入引发剂，加热，搅拌反应，得到富含环氧基的单分散聚合物复合微球，洗涤至pH为6～8，干燥；加入溴敌隆与氨基功能化试剂的复合反应液，加热，搅拌反应，磁分离，洗涤至pH为6～8；加入有机溶剂，超声洗脱，除去模板分子溴敌隆，至洗脱液中采用超快速高效液相色谱-串联质谱检测不到溴敌隆，干燥，得目标产物；本发明具有制备工艺简单、磁含量可控、官能团比例可控等特点，产物适用于生物样本中残留的痕量溴敌隆的富集净化及分析检测，应用前景广阔。

Description

一种手性鼠药溴敌隆的磁性分子印迹复合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种具有核-壳结构的氨基功能化磁性分子印迹复合材料的制备方法，尤其涉及一种手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹材料的制备方法。

背景技术

溴敌隆[化学名：3-[3-(4-溴联苯基)-3-羟基-1-苯基丙基]-4-羟基香豆素]是第二代抗凝血类杀鼠剂，对鼠类毒力很强，一次投毒可杀灭多种害鼠，并对第一代抗凝血剂产生抗药性的害鼠有效。对家栖鼠及野栖鼠均有较好的防治效果。常用毒饵浓度为0.005%，溴敌隆半衰期60h，中毒潜伏期长，中毒症状至少在12~24h后出现，需3~5d中毒达高峰期。毒理作用是抑制凝血酶原和凝血因子Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ的生物合成，导致凝血障碍。目前，溴敌隆作为一种高效的控鼠药物在大力的推广使用，但量由于管理的不当和大量的使用，由溴敌隆所引发的投毒、误食、自杀等事件时有报道。鉴于此，对于生物样本中残留的痕量溴敌隆的快速筛查、确证十分必要。但生物样本，其基体杂质干扰严重，样品中残留的痕量溴敌隆的分离和提取十分困难。因此，开展生物样本中残留的痕量溴敌隆的富集、分离、净化技术研究，对毒物分析技术的进步具有重要的推动作用，而且对保障居民的身体键康、促进卫生检验技术的进步，具有重要的现实意义。

分子印迹聚合物(MIP)作为一种具有类抗体的高选择性和特异性的新型高分子仿生材料，其具有的预定性、识别性和实用性使其在生物样本中残留痕量毒物的分离富集净化方面具有广阔的发展前景。目前，关于溴敌隆的富集净化，文献主要采用GDX101、GDX201、GDX301、GDX403、GDX501、XAD-2等聚合树脂（谭家镒,姜兆林,吴玉红.分析科学学报,1999,15,229.）和混合型OasisHLB固相萃取小柱（M.C Jin，X.H Chen，Y.Zhu.J.Chromatogr.A，2007，1155：57）等，但这些富集材料不具有分子印迹聚合物特异的高选择性，且富集能力弱，因此，其应用受到了一定程度的限制。现有的有关溴敌隆分子印迹聚合物的制备技术基本集中在以非磁性的高分子聚合物等材料作为载体，如：常靖等报道的(常靖，何瑞琼，朱军等，中华人民共和国发明专利，CN 102070753A)一种抗凝血鼠药大隆分子印迹聚合物及其作为固相萃取剂的应用；其制备的分子印迹聚合物对溴敌隆的选择性较差，且不便于实现良好、快速的固液分离，限制了该类材料的应用。而关于以纳米四氧化三铁为载体，手性鼠药溴敌隆为模板分子，经悬浮聚合反应、氢键键合、开环反应、功能化修饰等手段而得到富含氨基修饰的功能化磁性分子印迹复合材料的制备方法及其在生物样本前处理中的应用尚未见相关文献报道。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提供一种溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹材料的制备方法，本发明制备工艺简单、官能团比例可控，所制备的溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料具有良好的可预期性和可剪裁性。

为了解决上述技术问题，本发明采用溴敌隆为模板分子，通过缩合反应制备了一种关于手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料，该方法包括以下步骤：

（1）、制备富含环氧基的单分散磁性聚合物微球：在80°C条件下，将油酸修饰的纳米四氧化三铁微粒分散至分散剂中，加入聚合单体、功能单体与交联剂并在引发剂的作用下，经悬浮聚合反应制备得到含有环氧基的单分散磁性聚合物微球；

（2）、制备模板分子与氨基功能基团的复合反应液：在60°C条件下，在甲醇体系中，模板分子与功能基经氢键作用力相互结合，形成模板分子与氨基功能基团的复合反应液。

（3）、制备溴敌隆氨基功能化磁性分子印迹复合材料：步骤（1）和步骤（2）所得产物经开环反应对材料进行表面功能化修饰，最终得到具有核-壳结构的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用悬浮聚合、氢键键合、开环反应、功能化修饰等手段制备得到富含氨基官能团的氨基功能化磁性分子印迹复合材料，具有高度的选择性，并可以通过磁性原理实现固液两相的快速分离，克服了谭家镒等报道的采用GDX101等树脂（谭家镒,姜兆林,吴玉红.分析科学学报,1999,15,229）对溴敌隆等香豆素类杀鼠剂选择性差和富集净化能力弱等不足；同时克服了常靖等报道的(常靖，何瑞琼，朱军等，中华人民共和国发明专利，CN 102070753A)抗凝血鼠药大隆分子印迹聚合物不易分离的不足。

2、本发明的氨基功能化磁性分子印迹复合材料，具有制备工艺简单和官能团比例可控的优点，并将其应用于富集净化生物样品中残留的痕量溴敌隆，能达到较高的富集倍数和理想的净化效果。

附图说明

图1是本发明的涉及的手性鼠药溴敌隆的结构式

图2是本发明涉及的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料中功能高分子对纳米Fe₃O₄的包覆流程示意图；

图3是本发明涉及的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料中模板分子与活性吸附位点键合流程示意图；

图4是本发明涉及的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料中键合有模板分子的氨基功能化分子印迹复合材料制备流程示意图；

图5是本发明涉及的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料中对模板分子进行洗脱示意图；

图6是根据本发明实施例，得到的香手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料的透射电镜照片；

图7是根据本发明实施例，得到的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料的热重差热分析图；

图8是根据本发明实施例，得到的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料的磁滞回线；

图9是根据本发明实施例，得到手性鼠药溴敌隆的多反应监测（MRM）色谱图。

具体实施方式

本发明香豆素类杀鼠剂的氨基修饰分子印迹材料的制备方法，包括以下步骤：

1、制备富含环氧基的单分散磁性聚合物微球：采用悬浮聚合法制备得到高环氧基功能团含量单分散磁性聚合物微球。

该步骤具体为：依次称取0~5.0g油酸修饰的纳米四氧化三铁微粒、量取1.0~20.0mL环氧基功能化单体、2.0~10.0mL聚合单体、0~4.0mL交联剂，并将其加入到50.0~500.0mL分散剂中，60°C下超声分散1.0~10.0分钟；然后加入0.5~5.0g引发剂，在60~90°C，搅拌速度为300~900转/分钟，恒温恒速机械搅拌，反应0.5~5.0小时后，用乙醇洗涤数次至pH为6~8，30~90°C真空干燥1~24小时，制得富含环氧基的单分散磁性聚合物微球。

分散剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙二醇中的至少一种。聚合单体为烷基丙烯酸酯、苯乙烯及其取代物中的至少一种，进一步优选为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的至少一种。环氧基功能化单体为烷基丙烯酸缩水甘油酯中至少一种；进一步优选为甲基丙烯酸缩水甘油酯或乙基丙烯酸缩水甘油酯。交联剂为二乙烯基苯、双丙烯酰胺及其取代物、烷基丙烯酸乙二醇及其酯交联剂中的至少一种；进一步优选为二乙烯基苯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺交联剂中的至少一种。引发剂为过氧化二酰、偶氮二异腈类化合物中至少一种，优选偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过甲氧基苯甲酰中至少一种。

2、制备模板分子与氨基功能基团的复合反应液：在60°C条件下，在甲醇体系中，模板分子与氨基功能试剂经氢键作用力相互结合，形成模板分子与氨基功能基团的复合反应液。

该步骤具体为：将2.0~10.0g模板分子和氨基功能试剂5.0~20.0mL加入到50~500.0mL反应溶剂中，超声分散1.0~10.0分钟，在30~80°C条件下，搅拌速度为100~600转/分钟，恒温磁力搅拌反应2.0~6.0小时，制得模板分子与氨基功能基团的复合反应液。

模板分子为香豆素类化合物中的至少一种，优选为手性鼠药溴敌隆。氨基功能试剂为烷基多胺、醇胺、脂环胺类化合物中的至少一种，优选乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中至少一种。反应溶剂可以是无水乙醇、无水甲醇、醇水混合液中的至少一种，进一步优选为无水甲醇。

3、制备手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料：步骤（1）和步骤（2）所得产物经开环反应对材料进行表面功能化修饰，最终得到具有核壳结构的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料。

该步骤具体为：称取0.5~10.0g步骤（1）所制得环氧基功能化聚合物复合微球，加入到步骤（2）所制得模板分子与氨基功能基团的复合反应液体系中，超声分散1.0~10.0分钟，在30~80°C条件下，搅拌速度为100~600转/分钟，恒温磁力搅拌反应6.0~12.0小时后，用超纯水洗涤数次至pH为6~8，再用甲醇超声洗涤数次至模板分子不被检出，30~90°C真空干燥1~24小时，制得具有核壳结构的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料。

下面结合附图及具体实施例对本发明的内容做进一步说明，是本发明的优势和有益效果更加突出，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

实施例1

（1）称取2.0g聚乙烯醇217于500.0mL超纯水中，加热溶解，以此作为分散剂；将油酸修饰的纳米四氧化三铁微粒2.0g、聚合单体甲基丙烯酸甲酯（4.0mL）、功能化单体甲基丙烯酸缩水甘油酯（4.0mL）、交联剂二乙烯基苯（2.0mL），在搅拌下依次加入到反应体系中，60°C下超声分散5.0分钟，使反应体系分散均匀。将1.0g过甲氧基苯甲酰引发剂溶解在20.0mL热乙醇溶液中，在80°C、800转/分钟的转速下，滴加到上述反应体系中，恒温恒速反应3.0小时，先后用超纯水和乙醇洗涤数次，60°C真空干燥12小时，制得环氧基功能化磁性聚合物微球。

（2）分别称取2.0g模板分子和10.0mL氨基功能试剂，并将其加入到100.0mL甲醇反应介质中，超声分散2.0分钟，在60°C条件下，搅拌速度为400转/分钟，恒温磁力搅拌反应3.0小时，制的模板分子与氨基功能基团的复合反应液；

（3）称取2.0g步骤（1）所制得环氧基功能化聚合物复合微球，加入到步骤（2）所制得模板分子与氨基功能基团的复合反应液体系中，在步骤（2）的反应条件下，继续反应8.0小时后，用超纯水洗涤数次至pH为6~8，再用甲醇超声洗涤数次至模板分子不被检出，60°C真空干燥12小时，制得具有核壳结构的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料。

实施例2-15

其操作步骤同实施例1，实施例1-15的原料物质、原料配方及制备条件参数见表1。

表1：本发明实施例1-15原料组分及制备参数

将本发明实施例制备的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料采用透射电子显微镜（TEM）、热重差热分析仪（TGA）、振动样品磁强计（VSM）等表征手段进行表征，并用于血液中残留的痕量手性鼠药溴敌隆的富集检测。

图6-8分别是根据本发明实施例得到的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料的透射电镜照片、热重差热分析图、磁滞回线；

由图6可知，手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料呈单层分布，其粒径为1~2μm；

从图7样品的热重差热分析可知，材料在100°C以下的失重峰可归属为样品中水分子的失重，250~350°C范围内的失重峰可归属为高分子表面连接的氨基的热解失重，而350~450°C范围内的失重峰可以归属为共聚高分子层的热解失重，600~700°C范围内的失重峰可以归属为油酸修饰纳米四氧化三铁表面油酸的失重，说明经由高分子聚合反应、表面氨基功能化修饰和模板分子键合反应等一系列修饰之后，成功的制备了具有核壳结构的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料，该吸附剂有良好的热稳定性能，能在较广泛温度范围内应用。

上述表征说明该发明制备工艺简单，成本低廉，得到的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料粒度分布均匀，性质稳定。

本发明应用手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料作为分散固相萃取材料对血液中溴敌隆进行富集。准确称取溴敌隆标准品10.0mg于1个10mL容量瓶中，用少量甲醇溶解后，用甲醇定容至刻度，制成1.0g/L的标准储备液，在4℃冰箱中保存备用。采用上述溴敌隆标准储备液配置浓度为0.2μg/L的标准溶液50~250mL，加入50mg手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料，吸附温度为25~80°C，磁力搅拌或恒温振荡1分钟至24小时，吸附完成后，用甲醇洗涤数次至目标物不被检出，加入1.0~10.0mL甲醇，超声脱附1分钟至8小时，用HPLC-MS/MS测定目标分析物浓度，结果如图9所示。结果表明：采用本发明制备的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料作为分散固相萃取材料，其对溴敌隆的富集倍数为50~250倍，是有效富集生物样品中手性鼠药溴敌隆的潜在分散固相萃取材料。

色谱条件：

色谱柱：X-Bridge C₁₈柱（150mm×2.1mm i.d.,5μm）；流速：0.4mL/min；进样量：5.0μL；流动相：A相：内含0.1%甲酸水溶液，B相：内含0.1%甲酸乙腈溶液。梯度洗脱程序：0~3.00min，10.0%A；3.01~6.00min，40.0%A。

质谱条件：

离子源：电喷雾离子源；扫描方式：负离子扫描；定量检测方式：多反应监测模式（MRM）；电喷雾电压（IS）：4500V；雾化气压力（GS1）：344.8kPa（50.0psi）；辅助气流速（GS2）：344.8kPa（50.0psi）；气帘气压力（CUR）：275.9kPa（40.0psi）；碰撞气（CAD）：41.4kPa（6.0psi）；离子源温度（TEM）：500℃；扫描时间：20mS；碰撞室出口电压（CXP）：10.0V；碰撞室入口电压（EP）：10.0V；Q1/Q3离子对、碰撞能量（CE）及去簇电压（DP）见表2。

表2：手性鼠药溴敌隆的Q1/Q3离子对、去簇电压、碰撞能量及其保留时间

注：*定量离子；

本发明所述手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料，通过实验证明：该发明制备工艺简单，成本低廉，得到的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料，性质稳定；对生物样品中溴敌隆灵具有良好的富集作用，是有效富集香豆素类杀鼠剂的分散固相萃取材料。

本发明的上述实施方案是对本发明的说明而不能用于限制本发明，与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在权利要求书的范围内。

Claims

1.一种手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）、制备富含环氧基的单分散磁性聚合物微球：在80^oC条件下，将油酸修饰的纳米四氧化三铁微粒分散至分散剂中，加入聚合单体、功能单体与交联剂在引发剂的作用下，经悬浮聚合反应制备得到含有环氧基的单分散磁性聚合物微球；

（2）、制备模板分子与氨基功能基团的复合反应液：在60^oC条件下，在甲醇体系中，模板分子与功能基团通过氢键作用力相互结合，形成模板分子与氨基功能基团的复合反应液；

（3）、制备手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料：步骤（1）和步骤（2）所得产物经开环反应对材料进行表面功能化修饰，最终得到具有核-壳结构的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1具体为：依次称取2.0g纳米四氧化三铁微粒、量取1.0~20.0mL环氧基功能化单体、2.0~10.0mL聚合用单体、0~4.0mL交联剂，并将其加入到50.0~500.0mL分散剂中，60^oC下超声分散1.0~10.0分钟；然后加入0.5~5.0g引发剂，在60~90^oC，搅拌速度为300~900转/分钟，恒温恒速机械搅拌，反应0.5~5.0小时后，用乙醇洗涤数次至pH为6~8，30~90^oC真空干燥1~24小时，制得富含环氧基的单分散磁性聚合物微球。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，所述分散剂可以为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙二醇中的至少一种；所述聚合单体可以为烷基丙烯酸酯、苯乙烯及其取代物中的至少一种，进一步优选为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的至少一种；环氧基功能化单体为烷基丙烯酸缩水甘油酯中至少一种；进一步优选为甲基丙烯酸缩水甘油酯或乙基丙烯酸缩水甘油酯；交联剂为二乙烯基苯、双丙烯酰胺及其取代物、烷基丙烯酸乙二醇及其酯交联剂中的至少一种；进一步优选为二乙烯基苯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺交联剂中的至少一种；引发剂为过氧化二酰、偶氮二异腈类化合物中的至少一种，优选偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过甲氧基苯甲酰中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2具体为：将2.0~10.0g模板分子和氨基功能化试剂5.0~20.0 mL加入到50~500.0 mL反应溶剂中，超声分散1.0~10.0分钟，在30~80^oC条件下，搅拌速度为100~600转/分钟，恒温磁力搅拌反应2.0~6.0小时，制得模板分子与氨基功能基团的复合反应液。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述模板分子为香豆素类化合物中的至少一种，优选为手性鼠药溴敌隆；氨基功能化试剂为烷基多胺、醇胺、脂环胺类化合物中的至少一种，优选乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种；反应溶剂可以是无水乙醇、无水甲醇、醇水混合液中的至少一种，进一步优选为无水甲醇。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3具体为：称取0.5~10.0g步骤（1）所制得富含环氧基的单分散磁性聚合物微球，加入到步骤（2）所制得模板分子与氨基功能基团的复合微乳液体系中，超声分散1.0~10.0分钟，在30~80^oC条件下，搅拌速度为100~600转/分钟，恒温磁力搅拌反应6.0~12.0小时后，用超纯水洗涤数次至pH为6~8，再用甲醇超声洗涤数次至模板分子不被检出，30~90^oC真空干燥1~24小时，制得具有核壳结构的手性鼠药溴敌隆的氨基功能化磁性分子印迹复合材料。