CN104923191A - 一种替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒的制备方法，属于分析化学和样品前处理技术领域。首先将对叔丁基苯酚作为模板分子，模板分子与功能单体溶于聚合溶剂中，超声混合均匀后静置，然后加入交联剂、引发剂得到组装溶液并超声除氧；将超声除氧后的组装溶液注入到内径为1.4mm的玻璃毛细管中，然后插入外径为1.0mm的玻璃毛细管，水浴加热引发聚合，去掉大的玻璃毛细管，取出小玻璃毛细管，用刀片切割成合适长度，插入铁芯，并进行封端，两端套上硅胶小管，然后采用甲醇进行清洗，即制备得到对叔丁基苯酚替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒。通过本发明制备得到的搅拌棒能应用于水样中痕量环境雌激素双酚A的萃取分析。
Description
技术领域
本发明涉及一种替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒的制备方法，属于分析化学和样品前处理技术领域。
背景技术
相比仪器分析的快速发展，样品前处理环节一定程度上不受重视，现已成为制约分析化学学科发展的瓶颈问题[1]。最近二三十年的时间，提出了各种新颖的样品前处理方法和技术，如固相微萃取[2]、搅拌棒吸附萃取[3]等。然而，这些新颖的样品前处理方法在样品富集过程中，不具有特异选择性，杂质和基体都有被同时富集的可能。
分子印迹技术具有构型预定性、特异选择性和广泛实用性的特点[4]，随着1993年Nature杂志对茶碱分子印迹聚合物的报道[5]，分子印迹技术得到全世界的关注。分子印迹样品前处理技术具有选择性高、抗复杂基体干扰的优点，广泛应用于食品、环境和生物样品的前处理[6]。然而，在分子印迹聚合物的应用过程中，由于聚合物内部痕量的模板分子残留，可能会在应用过程中发生泄漏，从而影响痕量分析结果的准确性。这一问题可采用替代模板分子印迹技术克服[7]。替代模板分子印迹聚合物是采用与目标分析物结构十分相似的化合物作为替代模板分子，进而制备分子印迹聚合物。通常，替代模板分子与目标分析物应具有相同的官能团和相似的分子结构，这样，合成得到的替代模板分子印迹聚合物的识别位点和三维立体空腔同样对目标分析物具有选择性识别作用。
搅拌棒吸附吸附萃取技术相比于固相微萃取技术，具有固定相体积大、搅拌和萃取同步进行的特点，且无需外加搅拌子即可实现搅拌萃取，能避免外加搅拌子引起的竞争性吸附，因而在样品前处理中得到了快速的发展。商品化的搅拌棒种类少、价格高，自制的搅拌棒具有使用寿命短的不足，文献报道一般能使用40次[8]。因而，其制备工艺还有待进一步改进。
本发明采用替代模板分子印迹技术，制备搅拌棒吸附萃取涂层，以硅胶小管套在两端，避免搅拌萃取时毛细管基体与容器的摩擦，保护分子印迹吸附萃取搅拌棒在使用过程中不会出现机械损伤，且硅胶套管可拆卸、并可随时重组装，能有效的进行萃取、解吸，方便后续应用，使用寿命在100次以上。
参考文献：
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发明内容
本发明要解决的技术问题是：传统分子印迹聚合物对模板分子具有选择性识别能力，但在痕量物质的萃取和解吸过程中，容易发生模板分子的泄露问题，影响目标分析物的准确性；本发明的目的在于提供一种替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒的制备方法。通过本发明制备得到的搅拌棒能应用于水样中痕量环境雌激素双酚A的萃取分析，本发明通过以下技术方案实现。
一种替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒的制备方法，其具体步骤如下：
步骤1、将内径为1.4mm的玻璃毛细管一端封端，并同时准备外径为1.0mm的玻璃毛细管一端封端；
步骤2、将对叔丁基苯酚作为模板分子，模板分子与功能单体溶于聚合溶剂中，超声混合均匀后静置10~20h得到混合溶液，向混合溶液中依次加入交联剂、引发剂得到组装溶液，其中模板分子、功能单体、交联剂的摩尔比为1:3.5:13~1:4:46，混合溶液中模板分子的浓度为0.073~0.134 mmol/mL，然后超声除氧；
步骤3、将超声除氧后的组装溶液注入到内径为1.4mm的玻璃毛细管中，然后插入外径为1.0mm的玻璃毛细管且该玻璃毛细管插入端为封端这一头，然后水浴加热引发聚合，聚合反应后去掉内径为1.4mm的玻璃毛细管，取出固载了分子印迹聚合物涂层的外径为1.0mm的玻璃毛细管，用刀片将该外径为1.0mm的玻璃毛细管切割成总长度为2.40~2.50cm、分子印迹聚合物涂层的长度为1.80~1.90cm，插入铁芯，并进行封端，两端套上硅胶小管，然后采用甲醇进行清洗，直至液相色谱检测洗脱液中不含杂质和反应物，即制备得到对叔丁基苯酚替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒。
所述步骤2中功能单体为丙烯酰胺。
所述步骤2中交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯。
所述步骤2中引发剂为偶氮二异丁腈，加入量为0.20~0.36mmol。
所述步骤3中水浴加热的温度为60°C，聚合反应的时间为24h。
所述步骤3中铁芯长度为1.65~1.75cm。
本发明的有益效果是：
（1）以对叔丁基苯酚为模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒不仅能应用于水相样品中环境雌激素双酚A的选择性萃取分析，还可以避免模板分子泄露对痕量双酚A分析造成的影响。
（2）本发明所研制的以硅胶小管为保护套管的分子印迹吸附萃取搅拌棒，不仅具有可拆卸、随时组装的优点，还避免了萃取过程中毛细管基体与萃取容器的磨损问题，本发明制备的分子印迹吸附萃取搅拌棒使用寿命在100次以上。
附图说明
图1是本发明实施例1制备得到的对叔丁基苯酚替代模板分子印迹吸附萃取搅拌棒涂层在放大倍数为15000倍的扫描电子显微镜图；
图2是本发明实施例1对比实验制备得到的非印迹吸附萃取搅拌棒涂层在放大倍数为15000倍的扫描电子显微镜图；
图3是本发明实施例1制备得到的对叔丁基苯酚替代模板分子印迹吸附萃取搅拌棒（MIP）和实施例1对比实验制备得到的非印迹吸附萃取搅拌棒（NIP）萃取50μg/L双酚A（BPA）、双酚B（BPB）、双酚F（BPF）、双酚S（BPS）、对叔丁基酚（PTBP）、对特辛基苯酚（PTOP）和雌二醇（E2）溶液的选择性比较图；
图4是本发明实施例1制备得到的对叔丁基苯酚替代模板分子印迹吸附萃取搅拌棒和实施例1对比实验制备得到的非印迹吸附萃取搅拌棒萃取水库水样中双酚A的色谱分析图，其中，a表示1mg/L双酚A标样，b表示叔丁基苯酚替代模板分子印迹吸附萃取搅拌棒萃取水库水样中双酚A的色谱分析曲线，c表示非印迹吸附萃取搅拌棒萃取水库水样中双酚A的色谱分析曲线，d表示水样不经萃取直接色谱分析曲线，1为双酚A；
图5是本发明实施例1制备得到的对叔丁基苯酚替代模板分子印迹吸附萃取搅拌棒和实施例1对比实验制备得到的非印迹吸附萃取搅拌棒萃取10μg/L双酚A的色谱分析图，其中，a表示1mg/L双酚A标样，b表示叔丁基苯酚替代模板分子印迹吸附萃取搅拌棒萃取水库水样中双酚A的色谱分析曲线，c表示非印迹吸附萃取搅拌棒萃取水库水样中双酚A的色谱分析曲线，1为双酚A。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒的制备方法，其具体步骤如下：
步骤1、将内径为1.4mm的玻璃毛细管一端封端，并同时准备外径为1.0mm的玻璃毛细管一端封端；
步骤2、将150mg对叔丁基苯酚（1.0mmol）作为模板分子，模板分子与284mg功能单体（4mmol）溶于5mL聚合溶剂中，超声混合均匀后静置15h得到混合溶液，向混合溶液中依次加入3.8mL交联剂（20mmol）、37.6mg引发剂（0.23mmol）混合均匀得到组装溶液，其中模板分子、功能单体、交联剂的摩尔比为1:4:20，混合溶液中模板分子的浓度为0.114mmol/mL，然后超声除氧；其中功能单体为丙烯酰胺；交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯；引发剂为偶氮二异丁腈；
步骤3、将超声除氧后的组装溶液注入到内径为1.4mm的玻璃毛细管中，然后插入外径为1.0mm的玻璃毛细管且该玻璃毛细管插入端为封端这一头，然后60°C水浴加热引发聚合24h，聚合反应后去掉内径为1.4mm的玻璃毛细管，取出固载了分子印迹聚合物涂层的外径为1.0mm的玻璃毛细管，用刀片将该外径为1.0mm的玻璃毛细管切割成总长度为2.45cm、分子印迹聚合物涂层的长度为1.85cm，插入1.70cm铁芯，两端用酒精灯进行封端，两端套上2mm硅胶小管，然后采用甲醇进行清洗，直至液相色谱检测洗脱液中不含杂质和反应物，即制备得到对叔丁基苯酚替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒的制备方法。
对比实验
除步骤2中不加入对叔丁基苯酚（1.0mmol），其他加入量、试剂、参数与实施例1一致，制备得到非印迹吸附萃取搅拌棒。
实施例1制备得到对叔丁基苯酚替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒15000倍的扫描电子显微镜图如图1所示，对比实验制备得到非印迹吸附萃取搅拌棒15000倍的扫描电子显微镜图如图2所示，电子显微镜图对比分析表明：对叔丁基苯酚替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒涂层具有更加多孔的表面结构，这有利于吸附萃取目标分析物。
将实施例1制备得到的对叔丁基苯酚替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒和对比实验制备得到非印迹吸附萃取搅拌棒对多种环境雌激素（双酚A、双酚B、双酚F、双酚S、对叔丁基酚、对特辛基苯酚、雌二醇）进行萃取分析，萃取条件为：萃取溶剂为水，萃取时间90 min，解吸溶剂为甲醇，解吸时间为10min，萃取的体积为30mL，解吸液的体积为260μL，解吸方式为超声解吸，联用高效液相色谱的进样体积为20μL。双酚A、双酚B、双酚F、双酚S、雌二醇的色谱分析条件为：乙腈/水（v/v）=50/50，流速为1mL/min，检测波长为230nm，柱温30℃。对叔丁基苯酚、对特辛基苯酚的色谱分析条件为：甲醇/水（v/v）=77/23，流速为1mL/min，检测波长为225 nm，柱温35℃。选择性研究结果如图3所示，实施例1制备得到的对叔丁基苯酚替代模板分子印迹吸附萃取搅拌棒对双酚A（BPA）、双酚B（BPB）、双酚F（BPF）、双酚S（BPS）、对叔丁基酚（PTBP）、对特辛基苯酚（PTOP）和雌二醇（E2）7种环境雌激素的萃取量均高于对比实验制备得到的非印迹吸附萃取搅拌棒的萃取量，两者的倍数分别为3.2、2.1、1.8、2.4、2.9、2.6、2.3倍，表明对叔丁基苯酚替代模板分子印迹吸附萃取搅拌棒及结构类似物均具有较好的选择性，并可作为替代模板分子印迹吸附萃取搅拌棒用于实际样品中双酚A的萃取分析。
将实施例1制备得到的对叔丁基苯酚替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒和对比实验制备得到非印迹吸附萃取搅拌棒进一步应用于水库水中双酚A的萃取分析，对叔丁基苯酚替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒萃取后中双酚A的检出量为0.10μg/L，非印迹吸附萃取搅拌棒萃取解吸后并未检测到双酚A，色谱分析图如图4所示，结果表明对叔丁基苯酚替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒能应用于实际水样中痕量双酚A的萃取分析。
进一步进行加标回收试验，双酚A的加标浓度为10 μg/L，其回收率为82.75%，相对标准偏差为0.77%（n=5），色谱分析图如图5所示。分析结果进一步表明：对叔丁基苯酚替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒能应用于实际水样中痕量双酚A的选择性萃取分析，避免了直接以双酚A为模板分子发生泄漏对分析结构的影响。
实施例2
该替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒的制备方法，其具体步骤如下：
步骤1、将内径为1.4mm的玻璃毛细管一端封端，并同时准备外径为1.0mm的玻璃毛细管一端封端；
步骤2、将150mg对叔丁基苯酚（1.0mmol）作为模板分子，模板分子与功能单体（3.5mmol）溶于7.5mL聚合溶剂中，超声混合均匀后静置10h得到混合溶液，向混合溶液中依次加入交联剂（13mmol）、引发剂（0.20mmol）混合均匀得到组装溶液，其中模板分子、功能单体、交联剂的摩尔比为1:3.5:13，混合溶液中模板分子的浓度为0.134mmol/mL，然后超声除氧；其中功能单体为丙烯酰胺；交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯；引发剂为偶氮二异丁腈；
步骤3、将超声除氧后的组装溶液注入到内径为1.4mm的玻璃毛细管中，然后插入外径为1.0mm的玻璃毛细管且该玻璃毛细管插入端为封端这一头，然后60°C水浴加热引发聚合24h，聚合反应后去掉内径为1.4mm的玻璃毛细管，取出固载了分子印迹聚合物涂层的外径为1.0mm的玻璃毛细管，用刀片将该外径为1.0mm的玻璃毛细管切割成总长度为2.40cm、分子印迹聚合物涂层的长度为1.80cm，插入1.65cm铁芯，两端用酒精灯进行封端，两端套上2mm硅胶小管，然后采用甲醇进行清洗，直至液相色谱检测洗脱液中不含杂质和反应物，即制备得到对叔丁基苯酚替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒。
本实施例制备得到的对叔丁基苯酚替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒，外观均匀、光滑，交联度适中，清洗干净后，即可进行萃取分析，反复萃取使用100次无明显变化。
实施例3
该替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒的制备方法，其具体步骤如下：
步骤1、将内径为1.4mm的玻璃毛细管一端封端，并同时准备外径为1.0mm的玻璃毛细管一端封端；
步骤2、将150mg对叔丁基苯酚（1.0mmol）作为模板分子，模板分子与功能单体（4mmol）溶于13.7mL聚合溶剂中，超声混合均匀后静置10h得到混合溶液，向混合溶液中依次加入交联剂（46mmol）、引发剂（0.36mmol）混合均匀得到组装溶液，其中模板分子、功能单体、交联剂的摩尔比为1:4:46，混合溶液中模板分子的浓度为0.073mmol/mL，然后超声除氧；其中功能单体为丙烯酰胺；交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯；引发剂为偶氮二异丁腈；
步骤3、将超声除氧后的组装溶液注入到内径为1.4mm的玻璃毛细管中，然后插入外径为1.0mm的玻璃毛细管且该玻璃毛细管插入端为封端这一头，然后60°C水浴加热引发聚合24h，聚合反应后去掉内径为1.4mm的玻璃毛细管，取出固载了分子印迹聚合物涂层的外径为1.0mm的玻璃毛细管，用刀片将该外径为1.0mm的玻璃毛细管切割成总长度为2.50cm、分子印迹聚合物涂层的长度为1.90cm，插入1.75cm铁芯，两端用酒精灯进行封端，两端套上2mm硅胶小管，然后采用甲醇进行清洗，直至液相色谱检测洗脱液中不含杂质和反应物，即制备得到对叔丁基苯酚替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒。
本实施例制备得到的对叔丁基苯酚替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒，外观均匀、光滑，交联度适中，清洗干净后，即可进行萃取分析，反复萃取使用100次无明显变化。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤1、将内径为1.4mm的玻璃毛细管一端封端，并同时准备外径为1.0mm的玻璃毛细管一端封端；
步骤2、将对叔丁基苯酚作为模板分子，模板分子与功能单体溶于聚合溶剂中，超声混合均匀后静置10~20h得到混合溶液，向混合溶液中依次加入交联剂、引发剂得到组装溶液，其中模板分子、功能单体、交联剂的摩尔比为1:3.5:13~1:4:46，混合溶液中模板分子的浓度为0.073~0.134mmol/mL，然后超声除氧；
步骤3、将超声除氧后的组装溶液注入到内径为1.4mm的玻璃毛细管中，然后插入外径为1.0mm的玻璃毛细管且该玻璃毛细管插入端为封端这一头，然后水浴加热引发聚合，聚合反应后去掉内径为1.4mm的玻璃毛细管，取出固载了分子印迹聚合物涂层的外径为1.0mm的玻璃毛细管，用刀片将该外径为1.0mm的玻璃毛细管切割成总长度为2.40~2.50cm、分子印迹聚合物涂层的长度为1.80~1.90cm，插入铁芯，并进行封端，两端套上硅胶小管，然后采用甲醇进行清洗，直至液相色谱检测洗脱液中不含杂质和反应物，即制备得到对叔丁基苯酚替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒。
2.根据权利要求1所述的替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒的制备方法，其特征在于：所述步骤2中功能单体为丙烯酰胺。
3.根据权利要求1所述的替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒的制备方法，其特征在于：所述步骤2中交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯。
4.根据权利要求1所述的替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒的制备方法，其特征在于：所述步骤2中引发剂为偶氮二异丁腈。
5.根据权利要求1所述的替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒的制备方法，其特征在于：所述步骤3中水浴加热的温度为60°C，聚合反应的时间为24h。
6.根据权利要求1所述的替代模板的分子印迹吸附萃取搅拌棒的制备方法，其特征在于：所述步骤3中铁芯长度为1.65~1.75cm。
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