CN103265660A - 双连续相微乳液原位聚合制备氨基酸分子印迹膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用双连续相无皂微乳液原位聚合制备分子印迹膜的方法，制备过程包括：将功能单体和氨基酸模板分子在水溶液中于室温下进行自组装，再加入甲基丙烯酸酯类、丙烯酸酯类、交联剂、引发剂混合形成双连续相无皂微乳液印迹体系，经热引发或光引发聚合成膜，洗脱模板分子得到氨基酸分子印迹膜。本发明的特点是将微乳液聚合和分子印迹技术相结合，以双连续相无皂微乳液为孔道模板制备氨基酸分子印迹膜，操作简单，制备方便，印迹膜对氨基酸具有选择识别性，可用于对氨基酸及其衍生物进行快速有效地分离和检测，应用前景良好。本发明提出的双连续相微乳液原位聚合方法同样可用于制备氨基酸以外的其他有机物的分子印迹膜，适用性广。

Description

双连续相微乳液原位聚合制备氨基酸分子印迹膜

技术领域

本发明涉及双连续相微乳液聚合技术和分子印迹技术，更具体涉及氨基酸分子印迹膜及其制备方法。

背景技术

氨基酸是构成蛋白质等生命物质的主要成分，对人和动物的生长发育、新陈代谢起着重要的作用。氨基酸及其衍生物广泛应用于医药、食品和饲料等领域，对氨基酸及其衍生物进行快速有效地分离和检测极为重要。

分子印迹技术是一种模拟酶和底物相互识别的分子识别技术。分子印迹膜将分子印迹位点引入膜材料，集分子印迹技术与膜分离技术的优点于一体，不但具有分子记忆与识别作用，可将目标分子从其结构类似物的混合物中分离出来，而且具有能够连续操作、易于放大、能耗低、抗恶劣环境能力强等特点，可广泛应用于医药、食品、化工和农业等行业的分离、分析和制备过程。

原位聚合法是一种常用的分子印迹膜制备方法。将模板分子、功能单体、交联剂等配制成混合溶液，然后倒在具有一定间距的基板之间进行交联聚合，除去模板分子即得到分子印迹整体膜，操作简单，制备方便，如S.A.Piletsky等（Biopolym Kletka, 1990, 6: 55-58）以腺苷酸为印迹分子、丙烯酸酯为功能单体，采用原位聚合法制备了分子印迹膜，实现了对目标分子腺苷酸的选择性识别和分离。但原位聚合法制备的分子印迹膜交联度往往很高，孔隙率低，印迹位点可接近性差，传质阻力大，限制了其在实际中的应用。

微乳液是一种重要的水相反应介质，双连续相微乳液聚合可形成孔道相互贯通的多孔聚合物材料，并已应用于制备聚合物多孔分离膜，如Palani Raj等（Polymer, 1993, 34: 3305-3312）将双连续相微乳液在两块玻璃板间聚合一步制备了多孔膜，通过调节初始微乳液中的共聚单体可以控制膜的界面特征。但由于传统微乳液体系的乳化剂用量太高等原因，干扰印迹位点的形成，不适宜用于制备分子印迹膜。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的氨基酸分子印迹膜的制备方法，制备的分子印迹膜可对氨基酸进行高效的识别与分离。为解决印迹位点可接近性差、模板分子在印迹膜中传质阻力大的问题，本发明采用可形成多孔聚合物的双连续相微乳液聚合技术，原位聚合制备氨基酸分子印迹膜；为解决传统微乳液体系的乳化剂用量太高的问题，本发明采用不含乳化剂的无皂微乳液体系。

本发明采取的技术方案是：一种双连续相微乳液原位聚合制备氨基酸分子印迹膜的方法，其特征为：双连续相无皂微乳液印迹体系原位聚合形成氨基酸分子印迹膜；所述双连续相无皂微乳液印迹体系的组成为：以重量份计，功能单体30-50份，甲基丙烯酸酯类5-15份，丙烯酸酯类0-10份，水25-45份，交联剂0.5-2.5份，氨基酸模板分子0.5-1.5份，引发剂0.4-1.5份；其中所述引发剂为热引发剂或光引发剂。

所述功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸-β-羟乙酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯中的一种或几种的混合物。

所述甲基丙烯酸酯类为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸月桂酯中的一种或几种的混合物。

所述丙烯酸酯类为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯中的一种或几种的混合物。

所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、N,N’-亚甲基二丙烯酰胺、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。

所述热引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过硫酸钾、过硫酸铵、四甲基乙二胺、二甲基苯胺中的一种或几种的混合物；所述光引发剂为二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮中的一种或几种的混合物。

双连续相微乳液原位聚合制备氨基酸分子印迹膜的方法，其特征在于具体包括以下步骤： 

1)    配制自组装液：以重量份计，将功能单体30-50份、水25-45份、氨基酸模板分子0.5-1.5份混合均匀，在室温下静置，得自组装液；

2)    配制双连续相无皂微乳液印迹体系：往自组装液中加入甲基丙烯酸酯类5-15份、丙烯酸酯类0-10份、交联剂0.5-2.5份、热引发剂 0.4-1.5份，混合均匀，得双连续相无皂微乳液印迹体系；

3)    双连续相微乳液原位聚合；将双连续相无皂微乳液印迹体系注入由两块玻璃板间隔0.2-0.8毫米构成的平板模具（如图1所示）中，在20-60℃下静置反应8-16小时，得到聚合物膜；

4)    洗脱模板分子：取下聚合物膜，放入洗脱液中反复洗脱，除去氨基酸模板分子，得到氨基酸分子印迹膜。

或者是具体包括以下步骤：

1)    配制自组装液：以重量份计，将功能单体30-50份、水25-45份、氨基酸模板分子0.5-1.5份混合均匀，在室温下静置，得自组装液；

2)    配制双连续相无皂微乳液印迹体系：往自组装液中加入甲基丙烯酸酯类5-15份、丙烯酸酯类0-10份、交联剂0.5-2.5份、光引发剂 0.4-1.5份，混合均匀，得双连续相无皂微乳液印迹体系；

3)    双连续相微乳液原位聚合：将双连续相无皂微乳液印迹体系均匀地涂在大小固定的模具上，在室温下采用紫外光照射2-10分钟，得到聚合物膜；

4)    洗脱模板分子：取下聚合物膜，放入洗脱液中反复洗脱，直至采用分光光度法检测不到洗脱液中含有氨基酸，即可得到氨基酸分子印迹膜。

其中步骤1）中在室温下静置的时间为10小时以上。

其中步骤4）中洗脱液为甲醇和乙酸的混合物，其中甲醇和乙酸的体积比为9:1。

本发明采用双连续相无皂微乳液原位聚合制备氨基酸分子印迹膜，所用双连续相无皂微乳液印迹体系中的功能单体具有双重功效，既是印迹体系的必要组成，与模板分子相互作用构建印迹位点，又是无皂微乳液体系的关键组成，起着稳定无皂微乳液体系的作用。

本发明的显著优点是：将微乳液聚合和分子印迹技术相结合，并且不用乳化剂，以双连续相无皂微乳液为孔道模板，引发聚合制备氨基酸分子印迹膜，操作简单，制备方便，印迹过程没有乳化剂的干扰，印迹位点可接近性好，印迹膜对氨基酸分子具有选择识别性，分离因子大于1（测量方法见张卫英等《室温交联多孔结构分子印迹乳胶膜的制备和性能》：材料研究学报, 2012, 26(4): 432-433），应用前景良好；而且模板分子可以不仅限于氨基酸，本发明提出的双连续相微乳液原位聚合方法同样可用于制备氨基酸以外的其他有机物（如药物、农药、环境激素、食品添加剂等）的分子印迹膜，适用性广。

附图说明：

图1平板模具。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1：

将丙烯酸2g、水1.573g、模板分子L-色氨酸0.0315g混合均匀，在室温下静置自组装12h，得自组装液；往自组装液中加入甲基丙烯酸甲酯0.6g、丙烯酸丁酯0.2g、乙二醇二甲基丙烯酸酯0.0899g、过硫酸钾0.021g和四甲基乙二胺0.006g，混合均匀，得双连续相无皂微乳液印迹体系；将双连续相无皂微乳液印迹体系注入由两块玻璃板间隔0.2毫米构成的平板模具中，25℃下静置反应12小时，得到聚合物膜；取下聚合物膜，放入洗脱液中反复洗脱，直至采用分光光度法检测不到洗脱液中含有色氨酸，得到色氨酸分子印迹膜，该膜的分离因子大于1，可达到3.5。

实施例2：

将丙烯酸8.3276g、丙烯酰胺0.4224g、水8.4483g、模板分子L-酪氨酸0.1056g混合均匀，在室温下静置自组装14h，得自组装液；往自组装液中加入甲基丙烯酸乙酯2.5g、丙烯酸甲酯1g、N,N’-亚甲基二丙烯酰胺0.3168g和偶氮二异丁腈0.1165g，混合均匀，得双连续相无皂微乳液印迹体系；将双连续相无皂微乳液印迹体系注入两块玻璃板间隔0.6毫米构成的平板模具中，55℃下静置反应8小时，得到聚合物膜；取下聚合物膜，放入洗脱液中反复洗脱后，得到酪氨酸分子印迹膜。

实施例3：

将甲基丙烯酸3g、水2.9066g、模板分子L-苯丙氨酸 0.0609g混合均匀，在室温下静置自组装12h，得自组装液；往自组装液中加入甲基丙烯酸甲酯0.9g、丙烯酸-2-乙基己酯0.7g、二乙烯基苯0.109g、过氧化二苯甲酰0.0431g和二甲基苯胺0.0143g，混合均匀，得双连续相无皂微乳液印迹体系；将双连续相无皂微乳液印迹体系注入两块玻璃板间隔0.8毫米构成的平板模具中，30℃下静置反应10小时，得到聚合物膜；取下聚合物膜，放入洗脱液中反复洗脱后，得到苯丙氨酸分子印迹膜。

实施例4：

将丙烯酸2.25g、水2.243g、模板分子L-色氨酸0.0508g混合均匀，在室温下静置自组装16h，得自组装液；往自组装液中加入甲基丙烯酸甲酯0.7g、丙烯酸丁酯0.3g、乙二醇二甲基丙烯酸酯0.113g和2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮0.0846g，混合均匀，得双连续相无皂微乳液印迹体系；将双连续相无皂微乳液印迹体系均匀地涂在大小固定的模具（8cm×8cm）上，在室温下采用紫外光照射5分钟，得到聚合物膜；取下聚合物膜，放入洗脱液中反复洗脱后，得到色氨酸分子印迹膜，该膜的分离因子大于1，达到1.97。

实施例5：

将丙烯酸3.87g和甲基丙烯酸-β-羟乙酯0.445g、水4.381g、模板分子L-酪氨酸0.0512g混合均匀，在室温下静置自组装15h，得自组装液；往自组装液中加入甲基丙烯酸甲酯1.1g、甲基丙烯酸月桂酯0.5g、乙二醇二甲基丙烯酸酯0.1297g和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯0.0324g，2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮0.1332g，混合均匀，得双连续相无皂微乳液印迹体系；将双连续相无皂微乳液印迹体系均匀地涂在大小固定的模具（8cm×8cm）上，在室温下采用紫外光照射8分钟，得到聚合物膜；取下聚合物膜，放入洗脱液中反复洗脱后，得到酪氨酸分子印迹膜。

Claims (10)

1.一种双连续相微乳液原位聚合制备氨基酸分子印迹膜的方法，其特征为：双连续相无皂微乳液印迹体系原位聚合形成氨基酸分子印迹膜；所述双连续相无皂微乳液印迹体系的组成为：以重量份计，功能单体30-50份，甲基丙烯酸酯类5-15份，丙烯酸酯类0-10份，水25-45份，交联剂0.5-2.5份，氨基酸模板分子0.5-1.5份，引发剂0.4-1.5份；其中所述引发剂为热引发剂或光引发剂。

2.如权利要求1所述的双连续相微乳液原位聚合制备氨基酸分子印迹膜的方法，其特征在于所述功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸-β-羟乙酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯中的一种或几种的混合物。

3.如权利要求1所述的双连续相微乳液原位聚合制备氨基酸分子印迹膜的方法，其特征在于所述甲基丙烯酸酯类为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸月桂酯中的一种或几种的混合物。

4.如权利要求1所述的双连续相微乳液原位聚合制备氨基酸分子印迹膜的方法，其特征在于所述丙烯酸酯类为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯中的一种或几种的混合物。

5.如权利要求1所述的双连续相微乳液原位聚合制备氨基酸分子印迹膜的方法，其特征在于所述交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、N,N’-亚甲基二丙烯酰胺、二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。

6.如权利要求1所述的双连续相微乳液原位聚合制备氨基酸分子印迹膜的方法，其特征在于：所述热引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、过硫酸钾、过硫酸铵、四甲基乙二胺、二甲基苯胺中的一种或几种的混合物；所述光引发剂为二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮中的一种或几种的混合物。

7.如权利要求1所述的双连续相微乳液原位聚合制备氨基酸分子印迹膜的方法，其特征在于具体包括以下步骤： 

1)配制自组装液：以重量份计，将功能单体30-50份、水25-45份、氨基酸模板分子0.5-1.5份混合均匀，在室温下静置，得自组装液；

2)配制双连续相无皂微乳液印迹体系：往自组装液中加入甲基丙烯酸酯类5-15份、丙烯酸酯类0-10份、交联剂0.5-2.5份、热引发剂 0.4-1.5份，混合均匀，得双连续相无皂微乳液印迹体系；

3)双连续相微乳液原位聚合：将双连续相无皂微乳液印迹体系注入由两块玻璃板间隔0.2-0.8毫米构成的平板模具中，在20-60℃下静置反应8-16小时，得到聚合物膜；

4)洗脱模板分子：取下聚合物膜，放入洗脱液中反复洗脱，除去氨基酸模板分子，得到氨基酸分子印迹膜。

8.如权利要求1所述的双连续相微乳液原位聚合制备氨基酸分子印迹膜的方法，其特征在于具体包括以下步骤：

1)配制自组装液：以重量份计，将功能单体30-50份、水25-45份、氨基酸模板分子0.5-1.5份混合均匀，在室温下静置，得自组装液；

2)配制双连续相无皂微乳液印迹体系：往自组装液中加入甲基丙烯酸酯类5-15份、丙烯酸酯类0-10份、交联剂0.5-2.5份、光引发剂 0.4-1.5份，混合均匀，得双连续相无皂微乳液印迹体系；

3)双连续相微乳液原位聚合：将双连续相无皂微乳液印迹体系均匀地涂在大小固定的模具上，在室温下采用紫外光照射2-10分钟，得到聚合物膜；

4)洗脱模板分子：取下聚合物膜，放入洗脱液中反复洗脱，除去氨基酸模板分子，得到氨基酸分子印迹膜。

9.如权利要求7或8所述的双连续相微乳液原位聚合制备氨基酸分子印迹膜的方法，其特征在于步骤1）中在室温下静置的时间为10小时以上。

10.如权利要求7或8所述的双连续相微乳液原位聚合制备氨基酸分子印迹膜的方法，其特征在于步骤4）中洗脱液为甲醇和乙酸的混合物，其中甲醇和乙酸的体积比为9:1。