專利名稱：一種尺寸均一的氯霉素分子印跡聚合物微球及制備方法和應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功能高分子材料及生化分離、分析化學領(lǐng)域。更具體地說，涉及一種尺寸均一的氯霉素分子印跡聚合物微球。本發(fā)明還涉及上述分子印跡聚合物微球的制備方法。本發(fā)明還涉及上述分子印跡聚合物微球的應用。
背景技術(shù)：
隨著人們對動物性食品需求量的增加，動物性食品中的獸藥殘留問題也越來越成為全社會共同關(guān)注的焦點。為了保障我國人民的身體健康、有效控制獸藥在可食性動物產(chǎn)品中的殘留量，必須大力開展動物源性產(chǎn)品中痕量獸藥殘留物質(zhì)的檢測工作。氯霉素(Chloramphenicol，CAP)是一種殺菌力很強的廣譜抗生素，具有優(yōu)良的抗菌性，且價格低廉，因而得到廣泛應用。但是，氯霉素的使用卻存在著嚴重的副作用，它能引發(fā)人生成再生障礙性貧血、粒狀白細胞缺乏癥等疾病，世界各國和組織也因此紛紛加強了對食品中氯霉素殘留的監(jiān)測與控制。目前報道的氯霉素檢測方法有很多，在殘留檢測中應用的主要有微生物法、液相色譜法、氣相色譜法、色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、放射性免疫分析法、酶聯(lián)免疫分析法和金標試紙條法等。后三種主要是篩選檢測方法，而確證檢測方法主要是氣質(zhì)聯(lián)用法和液質(zhì)聯(lián)用法。但是由于動物源食品成分復雜，樣品濃度低，限制了氯霉素的快速檢測。目前，通常采用吸附劑將樣品中的氯霉素富集，然后進行檢測，但所采用的吸附劑往往選擇性差，因此需要發(fā)展一種新的高選擇性吸附和色譜介質(zhì)。分子印跡技術(shù)是一種新興的分離分析技術(shù)，其能夠制備對目標分子具有預定選擇性的聚合物，所制得的聚合物被稱為分子印跡聚合物(Molecularly Imprinted Polymers, 通常簡寫為MPs)。由于MPs與目標分子具有“鎖-鑰”關(guān)系，具有高選擇性和高強度(即耐熱、耐有機溶劑、耐酸堿)的優(yōu)點，近年來得到快速發(fā)展。目前，已有關(guān)于氯霉素的分子印跡聚合物文獻報道，主要采用兩種方法制備其一，采用溶液聚合或本體聚合法，得到的氯霉素分子印跡聚合物為塊狀，分辨率低，并且吸附效率較低、用于色譜填料時，容易引起色譜峰展寬、拖尾嚴重；其二，采用懸浮聚合法制備，得到球形較好的分子印跡聚合物微球，但得到的氯霉素分子聚合物微球粒徑均一性差， 通常變異系數(shù)CV > 35%以上，影響了選擇性吸附效果，并且當用于色譜介質(zhì)時，需要篩分獲得一定粒徑范圍微球，造成浪費。采用微流控裝置(Microfluidic Device，也可稱作微流控芯片)或微流控反應器 (Microfluidic Reactor)制備微球是最近幾年才出現(xiàn)的一種制備尺寸均一、可控微球的有效方法。因此，本發(fā)明專利采用微流控裝置來制備粒徑均一性好的氯霉素分子印跡聚合物微球。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氯霉素分子印跡聚合物微球，其粒徑分布窄，按下式計算的粒徑分布系數(shù)(C. V.)不大于15% C. V. = {[ Σ (di-d)2/N]1/2/d} Χ100%式中，C. V.代表粒徑分布系數(shù)；di代表各個納微球的直徑；d代表微球的數(shù)均平均粒徑，d = Σ di/N ；N為用于計算粒徑的微球數(shù)量，且N彡200個。本發(fā)明的又一目的在于提供上述氯霉素分子印跡聚合物微球的制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的氯霉素分子印跡聚合物微球，平均粒徑為1 μ m到 300 μ m,優(yōu)選為 5 μ m 至Ij 100 μ m。本發(fā)明提供的上述氯霉素分子印跡聚合物微球的制備方法，首先利用微流控裝置制備乳液，然后固化得到分子印跡聚合物微球。該微流控裝置包括多個微通道，當分散相在恒流泵或注射泵驅(qū)動下從微通道進入連續(xù)相中時，產(chǎn)生乳液，乳液轉(zhuǎn)移到另一容器中，經(jīng)固化得到聚合物微球，將微球洗脫除去模板分子，便得到氯霉素分子印跡聚合物微球。主要步驟如下①配制分散相溶液，由功能單體、模板分子氯霉素、致孔溶劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑組成的混合溶液，超聲脫氣5 lOmin，通入氮氣15min ；②配制連續(xù)相溶液，將分散劑加入分散介質(zhì)即連續(xù)相中，超聲脫氣5 lOmin，通入氮氣20min ；③將微流控裝置放入到連續(xù)相溶液中，讓微通道盡量保持水平，并置于連續(xù)相液面下至少3-5毫米，用管道連接微流控裝置與注射泵；在一定轉(zhuǎn)速下攪拌連續(xù)相，轉(zhuǎn)速不能太大，在50 500rpm之間，優(yōu)選100_300rpm ；啟動注射泵，使①所述分散相溶液在注射泵驅(qū)動下從微通道進入②所述連續(xù)相溶液中，產(chǎn)生乳液；④將③制得的乳液轉(zhuǎn)入到另一容器中，在氮氣保護下，交聯(lián)聚合得到聚合物微球；⑤將④得到的微球進行沖洗，以除去微球中的氯霉素和未反應的功能單體，便得到分子印跡聚合物微球。上面所述的氯霉素分子印跡聚合物微球的制備方法中，氯霉素分子、功能單體、交聯(lián)劑的摩爾比為1 1 8 2 50。上面所述的氯霉素分子印跡聚合物微球的制備方法中，功能單體是甲基丙烯酸、 丙烯酰胺、4-乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶、苯乙烯、環(huán)糊精或甲基丙烯酸甲酯。上面所述的氯霉素分子印跡聚合物微球的制備方法中，交聯(lián)劑是乙二醇二甲基丙烯酸酯EDMA、二乙烯基苯、甲苯-2，4- 二異氰酸酯或2，2-羥甲基丁醇三甲基丙烯酯。上面所述的氯霉素分子印跡聚合物微球的制備方法中，致孔劑是氯仿和乙酸乙酯溶液，氯仿與乙酸乙酯的重量比為1 O至O 1之間的任意比例。上面所述的氯霉素分子印跡聚合物微球的制備方法中，連續(xù)相是含有分散劑的水溶液，分散劑是聚乙烯醇PVA、Tween 20, Tween 60或Tween 80，分散劑重量百分比濃度為 0. 5%之間。上面所述的氯霉素分子印跡聚合物微球作為氯霉素的選擇性吸附的用途。
上面所述的氯霉素分子印跡聚合物微球作為色譜介質(zhì)的用途。上面所述的微流控裝置由邊長相同的正方形底片和蓋片封接而成，底片和蓋片為玻璃或石英玻璃材質(zhì)，厚度為0. 5 3毫米，底片四周每側(cè)有多個微通道，采用氫氟酸濕法刻蝕而成。底片四周每側(cè)的微通道數(shù)量相同，每側(cè)有η個微通道，每個微通道的寬度、深度和長度一樣，微通道寬為5 300微米，長度為1 10毫米，深度為1 100微米。兩個微通道的間距為微通道寬度的3 10倍。所有微通道均與底片中間的正方形腔室連通，該正方形槽深度為100 400微米。蓋片正中間有一個圓孔，圓孔直徑在1 5毫米之間，該圓孔穿透蓋片。將底片和蓋片鍵合、封接后，得到含有多個微通道的微流控裝置。使用時， 連續(xù)相在一定轉(zhuǎn)速下流動，分散相通過連接管從中間的圓孔進入正方形腔室，然后進入微通道，再從微通道進入連續(xù)相中，產(chǎn)生乳滴。上面所述的微通道寬度是微通道上部(即微通道與蓋片封接處)的微通道寬度。 因為采用氫氟酸濕法刻蝕的微通道通常為倒梯子形，上部較寬，底部較窄。上面所述的微流控裝置四周每側(cè)都有η個微通道，其中11500，η為整數(shù)。


圖1為微流控裝置制備乳液的示意圖，連續(xù)相在磁力攪拌下流動，分散相在注射泵的驅(qū)動下，進入微流控裝置中，然后經(jīng)微通道進入連續(xù)相中，乳滴在連續(xù)相與微通道界面處形成，并在連續(xù)相流動下帶走。圖2為微流控裝置中微通道結(jié)構(gòu)示意圖，圖中有底片A和蓋片B。底片A和蓋片B 為正方形，邊長相同，底片A和蓋片B的厚度可以相同，也可以不相同。底片四周刻有多個微通道，中間有一正方形腔室。蓋片正中有一圓孔，圓孔透過蓋片。底片和蓋片封接后，得到微流控裝置。
具體實施例方式本發(fā)明的微流控裝置，由于每個微通道尺寸相同，液滴在每個微通道與連續(xù)相界面處受到的剪切力比較均一，因此，本發(fā)明專利得到的乳滴粒徑均一性好，乳滴經(jīng)固化后得到的聚合物微球均一性好。此外，本發(fā)明專利的微流控裝置含有多個微通道，乳液制備速度較快。關(guān)于分子印跡聚合物微球的制備，影響分子印跡聚合物性能的因素很多，包括模板分子用量，功能單體、交聯(lián)劑、致孔劑的種類和用量，聚合溫度、時間，引發(fā)劑用量等。因此，分子印跡聚合物微球需要考察多個條件。用于對照的空白聚合物的制備方法，除了沒有添加模板分子氯霉素以外，其它條件與分子印跡聚合物微球的制備條件相同。實施例1首先配制分散相溶液，將Immol模板分子氯霉素超聲溶解在致孔劑氯仿和乙酸乙酯(重量比為1 l)6mL中，加入功能單體4-乙烯基吡啶4mmol，交聯(lián)劑EDMA 20mmol、引發(fā)劑偶氮二異丁腈AIBN 0. 18g，溶液經(jīng)過超聲脫氣5min，通氮氣除氧15min，然后將此溶液移入注射泵的注射器中(盡量避免空氣進入注射器)；配制連續(xù)相溶液，將分散劑PVA 0. 9g 加入60mL水中，攪拌溶解，超聲脫氣5min，通入氮氣除氧20min，置于連續(xù)相容器中。
連續(xù)相在ISOrpm下攪拌，并通入氮氣。在注射泵驅(qū)動下，分散相溶液通過連接管進入微流控裝置的正方形腔室中，再通過微通道進入連續(xù)相中，乳滴不斷形成。制備的乳液轉(zhuǎn)入到另一容器中，在60°C下聚合Mh，得到聚合物微球。獲得的聚合物微球用含有10%乙酸的乙酸乙酯溶液沖洗，直到洗出液中沒有氯霉素檢出為止，再用乙酸乙酯沖洗，過濾，真空干燥，便得到粒徑均一性好的氯霉素分子印跡微球。分別稱取IOOmg氯霉素分子印跡聚合物微球，分別放入3mL、3. OX 10_4mol/L氯霉素、氟甲砜霉素和甲砜霉素的20 %乙醇水溶液中，振蕩吸附過夜，離心后，分別測定上清液中氯霉素、氟甲砜霉素和甲砜霉素含量，通過吸附前后的樣品含量，計算氯霉素分子印跡聚合物微球?qū)β让顾?、氟甲砜霉素和甲砜霉素的吸附百分比，結(jié)果分別為81. 7%、36. 3%和 37. 9%。表明氯霉素分子印跡聚合物對氯霉素分子具有較好的選擇性吸附能力。實施例2首先配制分散相溶液，將Immol模板分子氯霉素超聲溶解在致孔劑乙酸乙酯6mL 中，加入功能單體4-乙烯基吡啶3mmol，交聯(lián)劑EDMA 30mmol、引發(fā)劑偶氮二異丁腈AIBN 0. 15g，溶液經(jīng)過超聲脫氣5min，通氮氣除氧15min，然后將此溶液移入注射泵的注射器中 (盡量避免空氣進入注射器)；配制連續(xù)相溶液，將分散劑PVA 0.6g加入60mL水中，攪拌溶解，超聲脫氣5min，通入氮氣除氧20min，置于連續(xù)相容器中。連續(xù)相在200rpm下攪拌，并通入氮氣。在注射泵驅(qū)動下，分散相溶液通過連接管進入微流控裝置的正方形腔室中，再通過微通道進入連續(xù)相中，乳滴不斷形成。制備的乳液轉(zhuǎn)入到另一容器中，在60°C下聚合Mh，得到聚合物微球。獲得的聚合物微球用含有10%乙酸的乙酸乙酯溶液沖洗，直到洗出液中沒有氯霉素檢出為止，再用乙酸乙酯沖洗，過濾，真空干燥，便得到粒徑均一性好的氯霉素分子印跡微球。實施例3首先配制分散相溶液，將Immol模板分子氯霉素超聲溶解在致孔劑乙酸乙酯 5mL中，加入功能單體甲基丙烯酸2mmol，交聯(lián)劑EDMA 20mmol、引發(fā)劑偶氮二異丁腈AIBN 0. 20g，溶液經(jīng)過超聲脫氣5min，通氮氣除氧15min，然后將此溶液移入注射泵的注射器中 (盡量避免空氣進入注射器)；配制連續(xù)相溶液，將分散劑PVA 0.6g加入60mL水中，攪拌溶解，超聲脫氣5min，通入氮氣除氧20min，置于連續(xù)相容器中。連續(xù)相在150rpm下攪拌，并通入氮氣。在注射泵驅(qū)動下，分散相溶液通過連接管進入微流控裝置的正方形腔室中，再通過微通道進入連續(xù)相中，乳滴不斷形成。制備的乳液轉(zhuǎn)入到另一容器中，在60°C下聚合12h，得到聚合物微球。獲得的聚合物微球用含有10%乙酸的乙酸乙酯溶液沖洗，直到洗出液中沒有氯霉素檢出為止，再用乙酸乙酯沖洗，過濾，真空干燥，便得到粒徑均一性好的氯霉素分子印跡微球。實施例4首先配制分散相溶液，將Immol模板分子氯霉素超聲溶解在致孔劑乙酸乙酯 5. 5mL中，加入功能單體4-乙烯基吡啶5mmol，交聯(lián)劑二乙烯基苯20mmol、引發(fā)劑偶氮二異丁腈AIBN 0. 15g，溶液經(jīng)過超聲脫氣5min，通氮氣除氧15min，然后將此溶液移入注射泵的注射器中(盡量避免空氣進入注射器)；配制連續(xù)相溶液，將分散劑PVA 0.6g加入60mL水中，攪拌溶解，超聲脫氣5min，通入氮氣除氧20min，置于連續(xù)相容器中。連續(xù)相在150rpm下攪拌，并通入氮氣。在注射泵驅(qū)動下，分散相溶液通過連接管進入微流控裝置的正方形腔室中，再通過微通道進入連續(xù)相中，乳滴不斷形成。制備的乳液轉(zhuǎn)入到另一容器中，在60°C下聚合Mh，得到聚合物微球。獲得的聚合物微球用含有10%乙酸的乙酸乙酯溶液沖洗，直到洗出液中沒有氯霉素檢出為止，再用乙酸乙酯沖洗，過濾，真空干燥，便得到粒徑均一性好的氯霉素分子印跡微球。實施例5首先配制分散相溶液，將Immol模板分子氯霉素超聲溶解在致孔劑乙酸乙酯 IOmL中，加入功能單體丙烯酰胺3mmol，交聯(lián)劑二乙烯基苯40mmol、引發(fā)劑偶氮二異丁腈 AIBN 0. 20g，溶液經(jīng)過超聲脫氣5min，通氮氣除氧15min，然后將此溶液移入注射泵的注射器中(盡量避免空氣進入注射器)；配制連續(xù)相溶液，將分散劑PVA 1.20g加入IOOmL水中， 攪拌溶解，超聲脫氣5min，通入氮氣除氧20min，置于連續(xù)相容器中。連續(xù)相在150rpm下攪拌，并通入氮氣。在注射泵驅(qū)動下，分散相溶液通過連接管進入微流控裝置的正方形腔室中，再通過微通道進入連續(xù)相中，乳滴不斷形成。制備的乳液轉(zhuǎn)入到另一容器中，在60°C下聚合Mh，得到聚合物微球。獲得的聚合物微球用含有10%乙酸的乙酸乙酯溶液沖洗，直到洗出液中沒有氯霉素檢出為止，再用乙酸乙酯沖洗，過濾，真空干燥，便得到粒徑均一性好的氯霉素分子印跡微球。實施例6首先配制分散相溶液，將Immol模板分子氯霉素超聲溶解在致孔劑乙酸乙酯9mL 中，加入功能單體丙烯酰胺4mmol，交聯(lián)劑2，2-羥甲基丁醇三甲基丙烯酯35mmol、引發(fā)劑偶氮二異丁腈AIBN 0. 20g，溶液經(jīng)過超聲脫氣5min，通氮氣除氧15min，然后將此溶液移入注射泵的注射器中(盡量避免空氣進入注射器)；配制連續(xù)相溶液，將分散劑PVA 0.95g加入 90mL水中，攪拌溶解，超聲脫氣5min，通入氮氣除氧20min，置于連續(xù)相容器中。連續(xù)相在220rpm下攪拌，并通入氮氣。在注射泵驅(qū)動下，分散相溶液通過連接管進入微流控裝置的正方形腔室中，再通過微通道進入連續(xù)相中，乳滴不斷形成。制備的乳液轉(zhuǎn)入到另一容器中，在60°C下聚合Mh，得到聚合物微球。獲得的聚合物微球用含有10%乙酸的乙酸乙酯溶液沖洗，直到洗出液中沒有氯霉素檢出為止，再用乙酸乙酯沖洗，過濾，真空干燥，便得到粒徑均一性好的氯霉素分子印跡微球。
權(quán)利要求
1.一種氯霉素分子印跡聚合物微球，平均粒徑為Iym到300 μπι，其粒徑分布窄，按下式計算的粒徑分布系數(shù)不大于15% C. V. = {[ Σ (di-d)2/N]1/2/d} Χ100%式中，C. V.代表粒徑分布系數(shù)；di代表各個納微球的直徑；d代表微球的數(shù)均平均粒徑，d = Σ di/N ；N為用于計算粒徑的微球數(shù)量，且N彡200個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氯霉素分子印跡聚合物微球，其中，平均粒徑為5μπι到 100 μ m0
3.權(quán)利要求1所述氯霉素分子印跡聚合物微球的制備方法，主要步驟如下①配制分散相溶液，由功能單體、模板分子氯霉素、致孔溶劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑組成的混合溶液，超聲脫氣3 lOmin，通入氮氣5 20min ；②配制連續(xù)相溶液，將分散劑加入分散介質(zhì)即連續(xù)相中，超聲脫氣3 lOmin，通入氮氣 5 20min ；③將微流控裝置放入連續(xù)相溶液中，使微通道盡量保持水平，并置于連續(xù)相液面下至少3-5毫米，連接微流控裝置與注射泵，在一定轉(zhuǎn)速下攪拌連續(xù)相，啟動注射泵，使①所述分散相溶液在注射泵驅(qū)動下從微通道進入②所述的連續(xù)相溶液中，產(chǎn)生乳液；④將③制得的乳液轉(zhuǎn)入到另一容器中，在氮氣保護下，交聯(lián)聚合得到聚合物微球；⑤將④得到的微球進行沖洗，以除掉微球中的氯霉素和未反應的功能單體，便得到分子印跡聚合物微球。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，氯霉素、功能單體、交聯(lián)劑的摩爾比為1 1 8 2 50。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，功能單體是甲基丙烯酸、丙烯酰胺、 4-乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶、苯乙烯、環(huán)糊精或甲基丙烯酸甲酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，交聯(lián)劑是乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、甲苯-2，4-二異氰酸酯或2，2_羥甲基丁醇三甲基丙烯酯。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，致孔溶劑是氯仿和乙酸乙酯溶液，氯仿與乙酸乙酯的重量比為1O至O1之間的任意比例。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，連續(xù)相是含有分散劑的水溶液，分散劑是聚乙烯醇PVA、Tween 20,Tween 60或Tween 80，分散劑重量百分比濃度為0. 1 % 5% 之間。
9.權(quán)利要求1所述的氯霉素分子印跡聚合物微球作為氯霉素的選擇性吸附的用途。
10.權(quán)利要求1所述的氯霉素分子印跡聚合物微球作為色譜介質(zhì)的用途。
全文摘要
一種氯霉素分子印跡聚合物微球，平均粒徑為1μm到300μm，粒徑分布系數(shù)C.V.不大于15％。其制備方法為首先利用微流控裝置制備乳液，然后固化得到分子印跡微球。該微流控裝置包括多個微通道，當分散相在注射泵驅(qū)動下從微通道進入連續(xù)相中時，產(chǎn)生乳液，乳液轉(zhuǎn)移到另一容器中，經(jīng)固化得到聚合物微球，將聚合物微球洗脫除去模板分子，便得到分子印跡聚合物微球。其中，分散相中含有模板分子氯霉素、功能單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和致孔溶劑，連續(xù)相中含有水和分散劑。本發(fā)明還提供了氯霉素分子印跡微球的用途。
文檔編號C08F2/22GK102336871SQ20101023284
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者寇星, 翟艷琴, 蘇志國, 雷建都, 馬光輝 申請人:中國科學院過程工程研究所