CN103881020A

CN103881020A - 一种荧光检测三氟氯氰菊酯的分子印迹聚合物的制备方法

Info

Publication number: CN103881020A
Application number: CN201410104116.XA
Authority: CN
Inventors: 高林; 闫永胜; 李秀颖; 潘建明; 戴江栋; 卫潇; 宋志龙
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu University
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-06-25

Abstract

本发明涉及一种荧光检测三氟氯氰菊酯的分子印迹聚合物的制备方法，本其方法为利用沉淀聚合法合成了以拟除虫菊酯三氟氯氰菊酯为模板分子，丙烯酰胺(AM)为功能单体，烯丙基荧光素作为荧光染料、乙二醇二(甲基丙烯酸)酯(EGDMA)为交联剂，2,2'-偶氮二已丁腈(AIBN)为引发剂的球形荧光分子印迹聚合物(F-MIP)。制备的荧光印迹聚合物具有高的灵敏性和较低的检出限，且对三氟氯氰菊酯具有较强的选择性识别能力，可用于超痕量三氟氯氰菊酯的定量检测分析。

Description

一种荧光检测三氟氯氰菊酯的分子印迹聚合物的制备方法

技术领域

本发明涉及一种适用于选择性识别和荧光检测三氟氯氰菊酯印迹聚合物的制备方法，属环境功能材料制备技术领域。

背景技术

分子印迹技术（Molecular imprinting technology，MIT）是制备对某一特定分子具有专一识别能力聚合物的过程，制备的聚合物称为分子印迹聚合物（Molecularly imprinted polymers, MIPs）。近年来，MIPs的构效预定性、特异识别性和广泛实用性吸引了愈来愈多的科学工作者的兴趣和青睐。近年来，有不少研究工作将荧光染料引入到分子印迹技术中，制备出多功能复合型荧光分子印迹材料。复合型荧光分子印迹材料的制备使得MIPs在分析检测中的应用范围和使用方法得到进一步扩展，同时MIPs的选择性也使复合型荧光探针的灵敏度和选择性得到显著提高。因此，将有机荧光试剂的荧光性质与分子印迹技术的选择性结合，制备出的复合型荧光分子印迹材料在复杂样品的分离检测中将会有明显的优势和更加优越的光学性质。目前，关于将有机荧光染料和分子印迹技术相结合制备复合型荧光分子印迹材料的报道还甚少。

分子印迹聚合物的制备方法主要有本体聚合、原位聚合、沉淀聚合、悬浮聚合及乳液聚合方法。其中，以沉淀聚合法制得分子印迹聚合物，不需要在反应体系中加入稳定剂,直接制备聚合物微球,操作非常简单,可以避免复杂的后处理过程,而且聚合物产率很高,微球粒径的分布范围很窄,以沉淀聚合法制备的分子印迹聚合物已经用于各色谱分析等领域。近年来，因该方法具备制备简便，非特异性吸附少，印迹效率高等优势逐渐成为国内外制备分子印迹聚合物的常规方法。

由于拟除虫菊酯类杀虫剂具有速效、无臭、低毒、触杀作用强和残效时间长等特点而被广泛使用。因此，利用荧光分子印迹达到快捷、灵敏、选择性检测残留量的研究成为必要。

综上，本申请中所涉及的荧光分子印迹聚合物（Fluorescent Molecularly imprinted polymers, F-MIPs），粒径分布范围窄，合成简单，选择性高，而且，与荧光检测技术相结合，使该方法具有选择性、灵敏性、快捷、信号强等特点，完全适用于环境中超痕量三氟氯氰菊酯的检测。

发明内容

利用沉淀聚合法合成了以拟除虫菊酯三氟氯氰菊酯(Cyhalothrin)为模板分子，丙烯酰胺(AM)为功能单体，烯丙基荧光素作为荧光试剂、乙二醇二(甲基丙烯酸)酯(EGDMA)为交联剂，2,2'-偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂的荧光分子印迹聚合物(FMIP)。制备的荧光印迹聚合物具有高的灵敏性和较低的检出限，且对三氟氯氰菊酯具有较强的选择性识别能力。

本发明采用的技术方案是：

1、荧光分子印迹/非印迹聚合物的制备：

模板分子三氟氯氰菊酯、烯丙基荧光素和功能单体溶于适量乙腈中（单体的质量分数小于5%），其中三氟氯氰菊酯、烯丙基荧光素、功能单体和乙腈的用量比例为0.1：0.0105：0.4 ：(30-60)mol/g/ mol/mL，超声振荡，室温下预聚合 12h，使功能单体与三氟氯氰菊酯充分作用，加入2倍于单体物质的量的交联剂 EGDMA，最后加入引发剂 AIBN(单体总物质的量的2.5%)，将上述混和液超声振荡 3~4 min 脱气后通氮气 10 min，在氮气氛围下密封。采用热引发聚合方式，将其置于 60℃恒温油浴锅中加热 24 h，聚合完成后，得黄色沉淀聚合物。将其用含乙酸(V/V)10%的甲醇溶液洗脱，除去模板分子，后用甲醇溶液反复浸泡沉淀物，以洗去残留的乙酸，真空干燥，即得F-MIPs。荧光非印迹聚合物(Fluorescent Molecularly non-imprinted polymers, F-NIPs)制备除不加模板分子和进行索式提取外方法同上。

2、荧光检测：

首先准确配制5种浓度的三氟氯氰菊酯标准乙醇溶液，然后称取100 mg的F-MIPs分散于100ml乙醇中，超声震荡分散。分别量取已配制的5种三氟氯氰菊酯溶液各5 ml，倒入10 ml比色管内，在每支比色管中加入5 ml荧光聚合物分散液，超声分散后，静置2分钟。利用荧光分光光度计检测每支比色管中分散液的荧光强度，描绘荧光强度-浓度标准曲线。F-NIPs对三氟氯氰菊酯的荧光检测按照同样的方式进行。

其中步骤（1）中所述的功能单体为丙烯酰胺(AM)。

本发明的技术优点在于使用乙烯基修饰的荧光素作为荧光染料与功能单体、交联共聚，使烯丙基荧光素均匀分散在聚合物微球内，使荧光印迹聚合物发光均匀；利用沉淀聚合法制备粒径分布范围窄的荧光分子印迹聚合物微球；利用灵敏度高、快捷、信号强的荧光检测法对超痕量三氟氯氰菊酯进行检测。

附图说明

图 1 荧光素(a)、烯丙基荧光素(b)和荧光分子印迹聚合物(c)红外光谱图。图1(b)中1727 cm^-1、1643 cm^-1分别对应烯丙基荧光素的C=O的伸缩振动峰和C=C伸缩振动峰；3081 cm^-1、3055 cm^-1、3022 cm^-1分别对应烯丙基的C-H伸缩振动峰，说明成功合成烯丙基荧光素。图1(c)中1730 cm^-1、1258 cm^-1、1151 cm^-1分别对应EGDMA中C=O的伸缩振动峰、C−O的反对称和对称伸缩振动峰；3440 cm^-1、1677 cm^-1、1616 cm^-1、1391 cm^-1分别对应AM的N-H伸缩振动峰、C=O 伸缩振动峰、N-H弯曲振动峰和C-N伸缩振动峰，说明聚合物在引发剂AIBN引发下成功聚合。

图 2 F-MIPs微球的扫描电镜(SEM)。从图中可看出，随着浓度的降低(由a至c)，聚合物的形貌逐渐趋近于规则球形，且表面趋近光滑；微球的直径约为2 μm，而且粒径分布较为均匀。

图 3 荧光素（a）、烯丙基荧光素（b）和FMIPs微球（c）的荧光光谱。

图 4 F-MIPs（上）/F-NIPs（下）微球与三氟氯氰菊酯的响应曲线。F-MIPs的荧光强度随模板分子浓度的增大呈线性减弱趋势，而F-NIPs的荧光强度与模板分子的浓度变化无明显淬灭现象。

图 5 浓度为1.0 nM的不同干扰物溶液对F-MIPs（左）、F-NIPs（右）的淬灭作用。从图中可以看出结构相似的干扰物对模板分子无明显淬灭作用，而模板分子对F-MIP有较强的淬灭作用。证明F-MIPs对模板分子有很强的识别作用。

图 6 浓度均为1.0 nM的不同干扰物的混合溶液对F-MIPs的淬灭作用。从图中可以看出结构相似的干扰物对模板分子无明显淬灭作用，而模板分子对F-MIPs有较强的淬灭作用。

具体实施方式

本发明具体实施方式中识别和荧光检测性能评价按照下述方法进行：首先准确配制5种浓度的三氟氯氰菊酯标准乙醇溶液，称取100 mg 的F-MIPs分散与100ml乙醇中，超声震荡30分钟。分别量取已配制的5种三氟氯氰菊酯溶液各5 ml，倒入10 ml比色管内，在每支比色管中加入5 ml F-MIPs分散液，超声3~5分钟，静置2分钟。利用荧光分光光度计检测每支比色管中分散液的荧光强度。根据Stern-Volmer 方程:

(I₀/I)-1 = K _SV ·[C]

以浓度[C]为横坐标，相对荧光强度(I₀/I)-1为纵坐标绘制荧光响应曲线。选择几种结构和性质类似的菊酯类化合物，作为竞争检测物，参与研究F-MIPs的选择性识别性能。

下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例 1

取模板分子三氟氯氰菊酯0.1 mmol 、烯丙基荧光素0.0105 g和功能单体(AM)0.4 mmol溶于30mL 乙腈中，超声振荡，室温下预聚合 12h，使功能单体与三氟氯氰菊酯充分作用，加入交联剂 EDMA(0.8 mL)，引发剂 AIBN(30 mg)，将上述混和液超声振荡 3~4 min 脱气，后通氮气 10 min排空，在氮气氛围下密封。采用热引发聚合方式，将其置于 60℃恒温油浴锅中加热 24 h，聚合完成后，得黄色沉淀聚合物。将其用乙酸(V/V)10%的甲醇溶液洗脱，除去模板分子，后用甲醇溶液反复浸泡沉淀物，以洗去残留的乙酸，真空干燥。即得F-MIPs。F-NIPs制备除不加模板分子和进行索式提取外方法同上。F-MIPs的SEM图见2a。

实施例 2

取模板分子三氟氯氰菊酯0.1 mmol 、烯丙基荧光素0.0105 g和功能单体(AM)0.4 mmol溶于60mL 乙腈中，超声振荡，室温下预聚合 12h，使功能单体与三氟氯氰菊酯充分作用，加入交联剂 EDMA(1.6 mL)，引发剂 AIBN(60 mg)，将上述混和液超声振荡 3~4 min 脱气，后通氮气 10 min排空，在氮气氛围下密封。采用热引发聚合方式，将其置于 60℃恒温油浴锅中加热 24 h，聚合完成后，得黄色沉淀聚合物。将其用乙酸(V/V)10%的甲醇溶液洗脱，除去模板分子，后用甲醇溶液反复浸泡沉淀物，以洗去残留的乙酸，真空干燥。F-NIPs制备除不加模板分子和进行索式提取外方法同上。F-MIPs的红外光谱表征见图1。F-MIPs的SEM图见2c。F-MIPs的荧光光谱见图3.

实施例 3

首先准确配制5种浓度的三氟氯氰菊酯标准乙醇溶液（0、0.1、0.25、0.5、1.0 nM），称取100 mg荧光印迹聚合物分散与100ml乙醇中，超声震荡30分钟。分别量取已配制的5种三氟氯氰菊酯溶液各5 ml，移入10 ml比色管内，然后在每支比色管中加入5 ml荧光聚合物分散液，超声3~5分钟，静置2分钟。利用荧光分光光度计检测每支比色管中分散液的荧光强度，根据Stern-Volmer 方程描绘荧光强度-浓度标准曲线。荧光淬灭见图4。

实施例 4

选择氟氯氰菊酯、氰戊菊酯、联苯菊酯为竞争识别的菊酯类化合物。分别配制以上三种菊酯的乙醇溶液，浓度为1.0 nM。分别量取已配制的4种菊酯溶液各5 ml，移入10 ml比色管内，然后在每支比色管中加入5 ml荧光聚合物分散液，超声3~5分钟，静置2分钟。利用荧光分光光度计检测每支比色管中分散液的荧光强度。F-MIPs的选择性见图5。

实施例 5

选择氟氯氰菊酯、氰戊菊酯、联苯菊酯为竞争识别的菊酯类化合物。配制以上三种菊酯与三氟氯氰菊酯的乙醇混合溶液，浓度均为1.0 nM。分别量取已配制的4种菊酯溶液各5 ml，移入10 ml比色管内，然后在每支比色管中加入5 ml荧光聚合物分散液，超声3~5分钟，静置2分钟。利用荧光分光光度计检测比色管中分散液的荧光强度。F-MIPs的抗干扰性见图6。

Claims

1.一种荧光检测三氟氯氰菊酯的分子印迹聚合物的制备方法，按照下述步骤进行：模板分子三氟氯氰菊酯、烯丙基荧光素和功能单体溶于适量乙腈中，超声振荡，室温下预聚合 12h，使功能单体与三氟氯氰菊酯充分作用，加入2倍于单体物质的量的交联剂 EGDMA，最后加入引发剂 AIBN，其加入量为单体总物质的量的2.5%，将上述混和液超声振荡 3~4 min 脱气后通氮气 10 min，在氮气氛围下密封；采用热引发聚合方式，将其置于 60℃恒温油浴锅中加热 24 h，聚合完成后，得黄色沉淀聚合物；将其用含乙酸(V/V)10%的甲醇溶液洗脱，除去模板分子，后用甲醇溶液反复浸泡沉淀物，以洗去残留的乙酸，真空干燥，即得F-MIPs。

2.根据权利要求1所述的荧光检测三氟氯氰菊酯的分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于其中三氟氯氰菊酯、烯丙基荧光素、功能单体和乙腈的用量比例为0.1：0.0105：0.4 ：(30-60)mol/g/ mol/mL。

3.根据权利要求1所述的荧光检测三氟氯氰菊酯的分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于其中所述的功能单体为丙烯酰胺。

4.权利要求1所述的分子印迹聚合物在荧光检测三氟氯氰菊酯中的应用，按照下述步骤进行：首先准确配制5种浓度的三氟氯氰菊酯标准乙醇溶液，然后称取100 mg的F-MIPs分散于100ml乙醇中，超声震荡分散；分别量取已配制的5种三氟氯氰菊酯溶液各5 ml，倒入10 ml比色管内，在每支比色管中加入5 ml荧光聚合物分散液，超声分散后，静置2分钟；利用荧光分光光度计检测每支比色管中分散液的荧光强度，描绘荧光强度-浓度标准曲线。