CN113670700A - 一种富集分离黄曲霉毒素b1的磁性光子晶体微球及其制备方法和应用 - Google Patents

一种富集分离黄曲霉毒素b1的磁性光子晶体微球及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种富集分离黄曲霉毒素B1的磁性光子晶体微球及其制备方法和应用，所述微球为核壳型表面分子印迹磁性反蛋白石光子晶体微球，其中的核是由二氧化硅纳米粒子、聚苯乙烯纳米粒子和四氧化三铁磁性纳米粒子通过自组装和高温灼烧形成的磁性反蛋白石结构的光子晶体微球，壳是指通过分子印迹技术修饰的能够特异性识别黄曲霉毒素B1的分子印迹层。本发明制备的核壳型表面分子印迹磁性反蛋白石光子晶体微球，能够选择性萃取样品中的黄曲霉毒素B1，与修饰生物抗体的材料相比，能够极大提高材料的稳定性，降低材料制备成本。

Description

一种富集分离黄曲霉毒素B1的磁性光子晶体微球及其制备方 法和应用
技术领域
本发明属于分离科学领域，具体涉及一种用于富集分离黄曲霉毒素B1的磁性光子晶体微球及其制备方法和应用。
背景技术
黄曲霉毒素(Aflatoxins，AFs)是一类危害严重、理化性质稳定的强致癌性真菌毒素，在国内外一直都备受关注。它主要通过膳食渠道进入人和动物体内，过量摄入可导致肝癌发生。除此之外黄曲霉毒素还会引起生长障碍(如发育迟缓、身形消瘦等)。国际癌症研究机构(IARC)将黄曲霉毒素B1(AFB1)、黄曲霉毒素B2(AFB2)、黄曲霉毒素G1(AFG1)以及黄曲霉毒素(AFG2)列为Ⅰ类致癌物。由于黄曲霉毒素在样品中的含量通常很低，并且样品基质复杂，因此选取合适的样品前处理技术有利于提高黄曲霉毒素的检测灵敏度和准确度。而且由于痕量的待测物在复杂样品中存在基质效应，会严重干扰分析结果的准确度，因此选用恰当的样品前处理技术对黄曲霉毒素的检测意义重大。
目前样品中AFB1的前处理手段主要有液液萃取法(liquid-liquid extraction，LLE)和固相萃取法(solid phase extraction，SPE)。但液液萃取法存在着有机试剂消耗量大，操作过程繁琐且耗时长，特异性差等缺点，而固相萃取法是在吸附剂的作用下将液体样品中的目标物保留下来，可以对目标物进行富集，有利于提高检测灵敏度，而且操作简单，省时省力。AFB1固相萃取法最常用的萃取柱是免疫亲和柱，但其性质不稳定，造价相对昂贵，一次性使用等原因在广泛推广使用方面受到了限制。因此，开发一种特异性高、成本低、操作简单的材料，用于萃取富集实际样品中的AFB1是十分必要的。
发明内容
发明目的：针对现有技术中黄曲霉毒素B1分子识别材料存在的问题，本发明提供了一种能够富集分离黄曲霉毒素B1的核壳型表面分子印迹磁性反蛋白石光子晶体微球，该微球表面修饰有分子印迹层，能够选择性萃取样品中的黄曲霉毒素B1，与修饰生物抗体的材料相比，能够极大提高材料的稳定性，降低材料制备成本。
本发明还提供富集分离黄曲霉毒素B1的磁性光子晶体微球的制备方法和应用。
技术方案：为了实现上述目的，本发明通过一种富集分离黄曲霉毒素B1的磁性光子晶体微球，所述微球为核壳型表面分子印迹磁性反蛋白石光子晶体微球，其中的核是由二氧化硅纳米粒子、聚苯乙烯纳米粒子和四氧化三铁磁性纳米粒子通过自组装和高温灼烧形成的磁性反蛋白石结构的光子晶体微球，壳是指能够特异性识别黄曲霉毒素B1的分子印迹层。
作为优选，所述壳是指通过分子印迹技术修饰的能够特异性识别黄曲霉毒素 B1的分子印迹层。
其中，所述分子印迹层是以黄曲霉毒素B1的类似物为模板分子，与功能单体和交联剂在合适的溶剂中聚合，在去除掉模板分子后而形成的具有印迹空腔的高分子聚合物。
作为优选，所述二氧化硅纳米粒子的粒径为5～10nm，聚苯乙烯纳米粒子的粒径为250～300nm，四氧化三铁的粒径为10～50nm。
本发明所述的磁性光子晶体微球的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备磁性反蛋白石光子晶体微球；
(2)制备表面修饰丙烯基官能团的磁性反蛋白石光子晶体微球：调节丙烯基硅烷试剂的溶液呈酸性后，与磁性反蛋白石光子晶体微球混合反应，从而将丙烯基官能团接枝到步骤(1)制备的磁性反蛋白石光子晶体微球表面；
(3)表面分子印迹磁性反蛋白石光子晶体微球的制备：取步骤(2)中制备好的微球，加入模板分子、除阻聚剂的功能单体和交联剂以及反应溶剂后，进行反应；随后在惰性气体氛围下，加入引发剂反应，结束后在磁力作用下弃去反应剩余液体，产物洗脱模板分子后，获得表面分子印迹磁性反蛋白石光子晶体微球。
其中，步骤(2)中丙烯基硅烷试剂为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，采用乙酸调节丙烯基硅烷试剂的溶液pH为4.0～6.0。
作为优选，步骤(3)中所述模板分子为5,7-二甲氧基香豆素，功能单体为甲基丙烯酸，交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯，引发剂为偶氮二异丁腈，反应溶剂为乙腈或甲醇或乙醇。
作为优选，所述反应溶剂为乙腈。其中，步骤(3)所述加入模板分子、除阻聚剂的功能单体和交联剂以及反应溶剂后，置于室温摇床中反应10～30分钟。
其中，步骤(3)所述加入引发剂，进行密封，置于摇床中60～80℃反应20～24 h。
作为优选，所述其中，步骤(3)所述加入引发剂，进行密封，置于摇床中 60℃反应24h。
作为优选，步骤(3)中采用索氏提取洗脱模板分子，索氏回流洗脱时，洗脱液为甲醇和乙酸的混合溶液(体积比为9:1)。
本发明所述的磁性光子晶体微球在高效富集分离黄曲霉毒素B1中的应用。
本发明首先制备出磁性反蛋白石光子晶体微球，然后在微球表面修饰可聚合的官能团比如丙烯基，最后将该微球与分子预聚液反应，在微球表面合成能够特异性识别黄曲霉毒素B1的分子印迹层，用于实际样品中AFB1的富集分离。
具体地，本发明将表面修饰有丙烯基官能团的磁性微球与分子印迹预聚液混合，通过热引发聚合，获得能够特异性识别黄曲霉毒素B1的微球。其中所述磁性反蛋白石光子晶体微球是利用粒径为5～10nm的SiO2纳米颗粒、250～300nm 的PS纳米颗粒以及10～50nm的纳米Fe3O4分散液通过牺牲模板法制备而成。
设计机理：本发明表面分子印迹磁性反蛋白石光子晶体微球的选择性识别原理：以磁性反蛋白石光子晶体微球为载体，以AFB1的结构类似物DMC、MUAC、或MDAC为模板分子，与功能单体之间会发生相互作用并形成模板-单体复合物，接着交联剂与功能单体在引发剂的作用下会在磁球表面形成致密交联的聚合物膜，并使模板固定在其中。聚合结束后，通过索氏抽提将模板分子洗脱，移除模板后的磁球表面具有与AFB1空间构型和作用位点相匹配的空穴，这些空穴对模板分子的结构类似物AFB1具有选择性识别能力。
本发明的磁性光子晶体微球是以自组装制备的反蛋白石光子晶体微球为载体，在微球表面聚合生成分子印迹层，能够选择性识别并富集分离实际样品中的黄曲霉毒素B1。该微球材料利用表面印迹法制备黄曲霉毒素B1分子印迹层，可以表面吸附，方便模板分子的洗脱和再吸附(其中洗脱是指制备材料过程中洗脱模板；再吸附是指在使用材料做测试或者应用过程中对模板分子或者目标物的吸附富集)，克服了模板包埋过深导致吸附效率降低的缺点，同时赋予了微球磁性，能够简化萃取操作，无需离心或过滤，实现了复杂基质中目标分子的快速富集。本发明制备的核壳型表面分子印迹磁性反蛋白石光子晶体微球，能够对实际样品中的黄曲霉毒素B1实施选择性富集分离，而且操作简单快速，稳定性好，能重复利用，是黄曲霉毒素B1生物抗体的良好取代材料。
本发明通过在磁性反蛋白石光子晶体微球上制备黄曲霉毒素B1分子印迹层，孔径大，可控合成，具有磁性以及分子筛作用，可以特异性富集、净化复杂样本的靶标物质。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)通过分子印迹技术制备黄曲霉毒素B1的分子印迹聚合物，能够实现目标毒素的选择性富集分离。
(2)本发明所制备微球合成简单高效，制备条件温和，成本低，可以大量工业化生产使用。
(3)本发明将磁性材料引入反蛋白石光子晶体微球中，易于通过外部磁场进行分离富集，无需过滤或离心等操作，操作简单快速。
(4)通过微流控自组装技术结合牺牲模板法制备反蛋白石光子晶体微球，易于通过调节流速控制微球大小，方便表面基团修饰，制备萃取材料。
(5)相比用生物抗体材料制备的固相萃取柱，基于本微球制备的固相萃取柱，不仅成本低，性能稳定，还可以在常温下储存运输，无需低温保存。
附图说明
图1表面分子印迹反蛋白石光子晶体微球的制备技术路线图
图2为磁性反蛋白石光子晶体微球的形貌表征；
图3为表面分子印迹微球改性聚合后的红外表征，MIOPCM是光子晶体微球，MIOPCM@MPS是修饰双键的光子晶体微球，MIP实施例1是没有添加光子晶体微球得到的聚合物，即自聚合的分子印迹，MIOPCM@MIP是表面聚合有分子印迹层的光子晶体微球；
图4为不同模板分子对表面分子印迹微球吸附性能影响，其中MIP指 MIOPCM@MIP，NIP指MIOPCM@NIP；
图5为不同功能单体对表面分子印迹微球吸附性能影响，其中MIP指 MIOPCM@MIP，NIP指MIOPCM@NIP；
图6为表面分子印迹微球吸附特异性测试，MIP指MIOPCM@MIP，其中 NIP指MIOPCM@NIP；
图7为表面分子印迹微球的吸附结合曲线，MIP指MIOPCM@MIP，其中 NIP指MIOPCM@NIP；
图8为基于表面分子印迹微球用于AFB1检测的标准曲线。
具体实施方式
实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。表面分子印迹反蛋白石光子晶体微球的制备总体技术路线见图1。
其中，二氧化硅(SiO2)纳米粒子的粒径为5～10nm，四氧化三铁(Fe3O4) 的粒径为10～50nm，购买于Sigma-Aldrich。聚苯乙烯纳米微球(PS)纳米粒子的粒径约为300nm，购于南京彩纳生物科技有限公司，CAS9006-53-6。分别配制成质量分数20％的SiO2水溶液、10％的PS水溶液以及2.5％的Fe3O4水溶液。
实施例1
1、磁性反蛋白石光子晶体微球的制备：
取20％的SiO2溶液、10％的PS溶液以及2.5％的Fe3O4溶液置于离心管中，超声混匀为均匀乳液，转移到5mL注射器，另一个大的50mL注射器内装有甲基硅油。将两个注射器分别固定在恒流微流泵上，油相微流控流速10mL/h，乳相流速5mL/h。利用油包水的原理，甲基硅油将乳液截断成一颗颗微米级的液滴并收集于装有甲基硅油的塑料培养皿中(具体按文献：Journal of Chromatography A,2020,1626,461379)。之后将培养皿放入60℃鼓风干燥箱恒温干燥，将液滴内的水分烘干后，分别用正己烷、无水乙醇清洗3至4遍，待乙醇挥发后转移至管式炉中，缓慢程序升温至700℃煅烧3h，以除去模板剂微球(去除PS微球)，即可得磁性反蛋白石光子晶体微球(MIOPCM)。其中，原始乳液中Fe3O4:SiO2体积比为1:3，SiO2:PS体积比为1:8，并利用金相显微镜和扫描电镜对其进行表征，见附图2。
由图2(a)可知，该微球具有较好的磁性，通过磁铁吸附可以达到快速分离和收集；图2(b)的金相显微图表明，该微球结构清晰有序，具有明显的结构色；图2(c)、(d)为该微球的扫描电镜图，该微球为表面光滑的球形形貌，具有均匀通透的大孔结构，可以为功能单体提供了更多的结合位点，为表面分子印迹聚合过程中模板分子的迁移和去除提供了有效途径。
2、微球表面改性：
以磁性反蛋白石光子晶体微球为载体，利用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)对其表面进行改性，过程如下：取10mg步骤1的微球(MIOPCM) 置于离心管中，加0.5mL的MPS，用10％(v/v)乙酸调节pH至4，用乙醇定容至至2mL。通3min氮气后将离心管放入60℃摇床震荡6h，转速为180rpm。反应结束后利用磁铁吸附微球，并依次用乙醇和双蒸水各清洗3遍，得到表面改性的磁性反蛋白石光子晶体微球(MIOPCM@MPS)。
实施例2
实施例2与实施例1制备方法相同，不同之处在于，微球表面改性时采用乙酸调节pH至6。
实施例3
以实施例1中制备出的表面改性的磁性反蛋白石光子晶体微球为基底，合成分子印迹磁性微球，具体步骤如下：
1、分子印迹聚合：
利用表面分子印迹技术，将10mg表面改性后的微球置于离心管内，加入模板分子、功能单体、交联剂并用致孔剂(即反应溶剂乙腈)定容至2mL，于室温下摇床反应15min，转速为180rpm。随后充氮气3min，再加入引发剂，用封口膜密封离心管，最后放入60℃、180rpm的摇床震荡24h。反应结束后，在磁铁的作用下弃去反应液体，获得有机聚合物层包被的微球。
2、模板分子的去除：
利用索氏提取法，用滤纸将步骤1的全部微球包好，放入虹吸管内，烧瓶中加入120mL甲醇-乙酸(9:1，v/v)混合液，索氏回流洗脱12h后换成120mL 纯甲醇以洗去乙酸，自然晾干即可得到表面分子印迹磁性反蛋白石光子晶体微球，非印记磁性反蛋白石微球的制备步骤同上步骤1和2，但不添加模板分子。
3、合成条件优化：
按上述步骤1和2的方法考察不同的模板分子以及功能单体。
(1)模板分子
取10mg已经修饰双键的MIOPCM置于离心管内(实施例1的步骤2的终产物)，向管中分别添加0.01mmol模板分子(5,7-二甲氧基香豆素(DMC)、7- 乙酰氧基-4-甲基香豆素(MUAC)或7-二乙氨基-4-甲基香豆素(MDAC))，功能单体甲基丙烯酸MAA 0.1mmol和交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯EGDMA 0.25 mmol并用乙腈定容至2mL，室温下摇床反应15min后加入引发剂偶氮二异丁腈 AIBN 0.007mmol，用封口膜密封离心管，最后放入60℃摇床180rpm震荡24h。反应完毕，用索氏提取法去除模板分子，最终可获得三种MIOPCM@MIP。
制备的三种微球对相应模板分子的吸附性能如图4所示，以DMC、MUAC 和MDAC三种模板合成的MIOPCMs@MIP对相应模板的印迹因子分别为：1.49、 1.21、1.31(印迹因子为分子印迹聚合物对模板分子的吸附量与非分子印迹聚合物对模板分子的吸附量的比值)；吸附量分别为4.01、2.60、3.57ng/mg(吸附量为单位质量聚合物吸附的模板分子或测试分子的质量)，说明以DMC为模板合成的印迹材料对AFB1的特异性好，吸附能力强，所以后续实验选择DMC作为模板分子。其中吸附性能/吸附量参考实施例5，模板分子的吸附性能检测如下：将微球与模板分子在溶剂中混合，吸附12小时后，取上清液测试其中的模板分子浓度即吸附后溶液中的模板分子浓度，根据吸附前后模板分子浓度的差值计算聚合物的吸附量。
(2)功能单体
单体与模板的相互作用力大小决定着印迹材料对目标分子选择识别能力的强弱，因此选择合适的功能单体至关重要，按上述步骤(1)的方法，分别选取甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酰胺(AAm)和苯乙烯(ST)作为单体与模板分子 DMC进行结合反应制备出不同的分子印迹磁性反蛋白石光子晶体微球，利用紫外/可见分光光度计对预聚液(预聚液为加入引发剂之前的液体)进行全波长扫描，选用单体MAA与DMC进行预聚合反应后，DMC的最大吸收值变化最大，说明这两者之间的作用较强，并利用这三种不同的单体制备出三种不同的 MIOPCM@MIP，并对相同浓度的DMC溶液进行吸附实验，如图5，用MAA、 Aam、ST作为功能单体制备的MIOPCM@MIP对DMC的吸附量分别为：3.65、 1.95、3.01ng/mg；印迹因子分别为1.53、1.08、1.13，因此选择MAA作为功能单体。
此外，采用实施例3的方法，同时考察模板分子乙酰氧基-4-甲基香豆素 (MUAC)或7-二乙氨基-4-甲基香豆素(MDAC)分别与单体丙烯酰胺(AAm) 或者苯乙烯(ST)制备的微球，它们的吸附选择性均明显不如以模板分子为DMC 和功能单体为MAA制备的分子印迹微球。
根据优化条件确定模板分子为DMC，功能单体为MAA。
4、MIOPCM@MIP形貌表征：
对上述制备的MIOPCM@MIP为材料(模板分子为DMC，功能单体为MAA) 后的微球进行红外光谱表征，见附图3。由图3a可以看出，在480cm-1处有典型 Si-O弯曲振动峰，800cm-1和1100cm-1分别为Si-O的对称和非对称拉伸，加入 MPS修饰MIOPCM表面后，MPS的C＝O基团在1720cm-1附近表现出弱振动，说明MIOPCM表面成功接枝了双键官能团。表面分子印迹聚合后，由图3b可知在1730cm-1附近出现了来自MAA(甲基丙烯酸)和EGDMA(二甲基丙烯酸乙二醇酯)的C＝O基团的强特征峰，表明有机聚合物成功地附着在MIOPCM表面。
实施例4
实施例4与实施例3制备方法相同，不同之处在于：反应溶剂为甲醇或乙醇，最后放入80℃、180rpm的摇床震荡20h。
实施例5
以实施例3制备的MIOPCM@MIP为材料(模板分子为DMC，功能单体为 MAA)，考察分析其选择性和特异性。
取三份实施例3制备的1mg微球加入2mL离心管中，分别加入500uL 1000 ng/mLAFB1、AFB2、AFG2、OTA、ZEN，200rpm的摇床在室温下震荡4h进行吸附实验。吸附结束后利用磁铁无需离心即可取出吸附上清液，上清液使用 HPLC系统检测。结果如图6所示，MIOPCM@MIP对AFB1及其结构类似物AFB2和AFG2具有较好的识别能力，与OTA和ZEN相比，MIOPCM@MIP对AFB1的结合选择性更高，其印迹因子为1.47，选择性系数为4.38和2.49。由于AFB2 和AFG2与AFB1结构类似，所以均具有一定的选择性。
实施例6
以实施例2制备的MIOPCM@MIP为材料(模板分子为DMC，功能单体为 MAA)，考察其吸附行为，并与HPLC联用分析其线性检测范围。
分别用5～1000ng/mL不同浓度的AFB1测定MIOPCM@MIP和MIOPCM@NIP(实施例3中不添加模板分子非印记磁性反蛋白石微球的)对 AFB1的富集能力，结果见图7，由于MIOPCM@MIP表面形成了分子识别位点，在形状、大小和几何形状上与AFB1互补，因此MIOPCM@MIP比MIOPCM@NIP 捕获到更多的AFB1。
另外，随着AFB1浓度的升高，MIOPCM@MIP的吸附量逐渐增加， MIOPCM@MIP固相萃取-HPLC检测AFB1的线性范围如图8所示，结果显示该方法的线性方程为y＝0.2652x–1.4751，R2＝0.99636，检测限为0.4ng/mL，线性范围是5～1000ng/mL。
实施例5
吸附萃取实际样品中的黄曲霉毒素B1，并联合HPLC进行定量分析。
(1)制备加标样品
选择酱油和醋作为真实样品。将AFB1甲醇溶液分别加入到真实样品中，分别获得含有0、5、50、100ng/mL AFB1的供试样品。
(2)目标毒素萃取富集
先将0.1mL供试样品与4mL甲醇超声混合20min，然后以6000rpm离心 10min。收集上清液并与含有10mg MIOPCM@MIP的4mL水溶液混合。在室温下以200rpm振荡4h后，在磁铁作用下丢弃上清液。最后，加入甲醇和乙腈的混合物(1/1，v/v，0.6ml)以洗脱吸附的AFB1，收集洗脱液。
(3)HPLC定量分析黄曲霉毒素B1
首先，用氮气在50℃水浴条件下，吹干洗脱液；然后加入300μL三氟乙酸并衍生15分钟；最后，在50℃水浴条件下用氮气再次吹干样品，并溶解到200μL 流动相(甲醇/水(45/55，v/v))。样品在注入液相色谱仪器前，用孔径为220μm 的过滤器过滤。HPLC分析条件：C18Agilent XDB(4.6×250毫米，5μm)；甲醇/水(45/55，v/v)为流动相，流速1.0mL/min；荧光检测器，激发/发射波长为 365/435nm；进样量20μL；柱温30℃。
(4)加标回收率结果
通过测定加标回收率，进一步评价了上述所建立固相萃取联合HPLC定量分析实际样品中黄曲霉毒素B1的方法。如表1所示，在酱油和食醋样品中，AFB1的加标回收率分别为85-92％和73-89％，表明MIOPCM@MIP能有效地从实际样品中捕获AFB1，具有较高的准确度和特异性。
表1.黄曲霉毒素B1的加标回收率
Figure BDA0003204534570000091

Claims (9)

1.一种富集分离黄曲霉毒素B1的磁性光子晶体微球，其特征在于，所述微球为核壳型表面分子印迹磁性反蛋白石光子晶体微球，其中的核是由二氧化硅纳米粒子、聚苯乙烯纳米粒子和四氧化三铁磁性纳米粒子通过自组装和高温灼烧形成的磁性反蛋白石结构的光子晶体微球，壳是能够特异性识别黄曲霉毒素B1的分子印迹层。
2.根据权利要求1所述的富集分离黄曲霉毒素B1的磁性光子晶体微球，其特征在于，所述分子印迹层是以黄曲霉毒素B1的类似物为模板分子，与功能单体和交联剂在溶剂中聚合，去除掉模板分子后而形成的具有印迹空腔的高分子聚合物。
3.根据权利要求1所述的富集分离黄曲霉毒素B1的磁性光子晶体微球，其特征在于，所述二氧化硅纳米粒子的粒径为5～10nm，聚苯乙烯纳米粒子的粒径为250～300nm，四氧化三铁的粒径为10～50nm。
4.一种权利要求1所述的磁性光子晶体微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备磁性反蛋白石光子晶体微球；
(2)制备表面修饰丙烯基官能团的磁性反蛋白石光子晶体微球：调节丙烯基硅烷试剂的溶液呈酸性后，与磁性反蛋白石光子晶体微球混合反应，从而将丙烯基官能团接枝到步骤(1)制备的磁性反蛋白石光子晶体微球表面；
(3)表面分子印迹磁性反蛋白石光子晶体微球的制备：取步骤(2)中制备好的微球，加入模板分子、功能单体和交联剂以及反应溶剂后，进行反应；随后在惰性气体氛围下，加入引发剂反应，结束后在磁力作用下弃去反应剩余液体，产物洗脱模板分子后，获得表面分子印迹磁性反蛋白石光子晶体微球。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中丙烯基硅烷试剂为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，采用乙酸调节丙烯基硅烷试剂的溶液pH为4.0～6.0。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述模板分子优选为5,7-二甲氧基香豆素，功能单体为甲基丙烯酸，交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯，引发剂为偶氮二异丁腈，反应溶剂为乙腈或甲醇或乙醇。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述加入模板分子、除阻聚剂的功能单体和交联剂以及反应溶剂后，置于室温摇床中反应10-30分钟。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述加入引发剂，进行密封，置于摇床中60～80℃反应20～24h。
9.一种权利要求1所述的磁性光子晶体微球在高效富集分离黄曲霉毒素B1中的应用。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113893833A (zh) * 2021-11-29 2022-01-07 中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所 一种分子印迹复合二维材料高通量识别黄曲霉毒素的制备方法及其应用
CN116338054A (zh) * 2023-04-19 2023-06-27 广东维安检测科技有限公司 基于液相色谱法的中药中黄曲霉素b1的检测方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102875749A (zh) * 2012-09-20 2013-01-16 宁波市疾病预防控制中心 一种氯霉素的氨基修饰磁性分子印迹聚合微球的制备方法
CN104479072A (zh) * 2014-11-24 2015-04-01 常州大学 一种制备磁性分子印迹吸附剂的方法
US20160221983A1 (en) * 2015-02-04 2016-08-04 Alltech, Inc. Aflatoxin templates, molecularly imprinted polymers, and methods of making and using the same
CN106540473A (zh) * 2016-11-03 2017-03-29 南京师范大学 一种核酸适配体修饰磁性光子晶体微球富集赭曲霉毒素a的方法
CN107490576A (zh) * 2017-08-24 2017-12-19 北京化工大学 一种快速检测农药、毒素和纳米粒子的光子晶体水凝胶微球及其制备方法和应用
CN107505419A (zh) * 2017-08-03 2017-12-22 南京师范大学 一种用于富集、净化、检测afb1的修饰反蛋白石光子晶体微球及其制备方法和应用
CN108084375A (zh) * 2017-12-25 2018-05-29 中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所 一种三唑类农药分子印迹磁性微球及其应用
CN108659255A (zh) * 2018-03-14 2018-10-16 华南师范大学 核酸适配体-分子印迹协同识别磁性微球及其制备方法和应用
CN110180509A (zh) * 2019-05-24 2019-08-30 吉林大学 一种荧光分子印迹聚合物空心微球及其制备方法和应用
CN112341578A (zh) * 2020-11-05 2021-02-09 烟台大学 一种分子印迹聚合物包覆多孔硅胶色谱填料及其制备方法
CN113105572A (zh) * 2021-03-15 2021-07-13 江苏科技大学 一种黄曲霉毒素磁性分子印迹聚合物及其制备方法和应用

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102875749A (zh) * 2012-09-20 2013-01-16 宁波市疾病预防控制中心 一种氯霉素的氨基修饰磁性分子印迹聚合微球的制备方法
CN104479072A (zh) * 2014-11-24 2015-04-01 常州大学 一种制备磁性分子印迹吸附剂的方法
US20160221983A1 (en) * 2015-02-04 2016-08-04 Alltech, Inc. Aflatoxin templates, molecularly imprinted polymers, and methods of making and using the same
CN106540473A (zh) * 2016-11-03 2017-03-29 南京师范大学 一种核酸适配体修饰磁性光子晶体微球富集赭曲霉毒素a的方法
CN107505419A (zh) * 2017-08-03 2017-12-22 南京师范大学 一种用于富集、净化、检测afb1的修饰反蛋白石光子晶体微球及其制备方法和应用
CN107490576A (zh) * 2017-08-24 2017-12-19 北京化工大学 一种快速检测农药、毒素和纳米粒子的光子晶体水凝胶微球及其制备方法和应用
CN108084375A (zh) * 2017-12-25 2018-05-29 中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所 一种三唑类农药分子印迹磁性微球及其应用
CN108659255A (zh) * 2018-03-14 2018-10-16 华南师范大学 核酸适配体-分子印迹协同识别磁性微球及其制备方法和应用
CN110180509A (zh) * 2019-05-24 2019-08-30 吉林大学 一种荧光分子印迹聚合物空心微球及其制备方法和应用
CN112341578A (zh) * 2020-11-05 2021-02-09 烟台大学 一种分子印迹聚合物包覆多孔硅胶色谱填料及其制备方法
CN113105572A (zh) * 2021-03-15 2021-07-13 江苏科技大学 一种黄曲霉毒素磁性分子印迹聚合物及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王召东: "水环境绿色高效修复技术", 电子科技大学出版社, pages: 27 - 33 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113893833A (zh) * 2021-11-29 2022-01-07 中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所 一种分子印迹复合二维材料高通量识别黄曲霉毒素的制备方法及其应用
CN113893833B (zh) * 2021-11-29 2024-03-05 北京普析通用仪器有限责任公司 一种分子印迹复合二维材料高通量识别黄曲霉毒素的制备方法及其应用
CN116338054A (zh) * 2023-04-19 2023-06-27 广东维安检测科技有限公司 基于液相色谱法的中药中黄曲霉素b1的检测方法

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