一種分子印跡材料的制備方法及由其制備的分子印跡材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境化學(xué)、分析化學(xué)、食品化學(xué)、納米技術(shù)等領(lǐng)域，具體而言，涉及一種分子印跡材料的制備方法及由其制備的分子印跡材料。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，環(huán)境內(nèi)分泌干擾物(Environmental EndocrineDisruptors,EDCs)的污染及危害已成為世界各國關(guān)注的焦點(diǎn)。美國環(huán)保局定義H)CS為可通過干擾生物或人類的那些為保持自身平衡和調(diào)節(jié)發(fā)育過程而在體內(nèi)產(chǎn)生的天然激素的合成、分泌、運(yùn)輸、結(jié)合、反應(yīng)和代謝，從而對生物或人類的生殖、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)等產(chǎn)生影響的外源性化學(xué)物質(zhì)。越來越多的研究表明，大多數(shù)H)Cs即使含量極低(ppt?ppb水平或更低)也會對動物及人類的發(fā)育、生殖功能產(chǎn)生不良影響，甚至引發(fā)腫瘤(如乳腺癌、卵巢癌等)。
[0003]由于EDCs廣泛存在于食品、水、大氣和土壤等介質(zhì)中，并可通過攝入、積累等各種途徑進(jìn)入人體內(nèi)，對人體內(nèi)分泌系統(tǒng)造成重大損害，其對人類生存造成的威脅已不容忽視。鑒于此，建立食品和環(huán)境中痕量H)CS準(zhǔn)確、靈敏的檢測技術(shù)，對管理部門進(jìn)行EDCs的評估和控制，以及保障國民健康均具有重大意義。
[0004]目前，檢測食品、環(huán)境樣品中EDCs的常用方法主要有氣相色譜法(GC)、高效液相色譜法(HPLC))和色譜-質(zhì)譜聯(lián)用方法(GC-MS、HPLC-MS)等。這些方法在檢測過程中均需進(jìn)行前處理技術(shù)。常用的前處理技術(shù)包括液液萃取和固相萃取等。
[0005]然而這些前處理技術(shù)操作繁瑣、耗時(shí)長、試劑需要量大，且選擇性較低，在面對基質(zhì)復(fù)雜、種類繁多且rocs含量通常較低的食品和環(huán)境樣品時(shí)，不能有效避免基質(zhì)干擾，實(shí)現(xiàn)H)CS的高效快速分離富集，極大的限制了 EDCs的快速準(zhǔn)確高靈敏檢測。因此，開發(fā)新型高效、特異性好的識別材料是開展復(fù)雜基質(zhì)中rocs監(jiān)測分析的關(guān)鍵。
[0006]分子印跡技術(shù)(Molecular Imprinting Technology，MIT)是高分子化學(xué)、材料化學(xué)和生物化學(xué)的交叉學(xué)科，至今已有70年的發(fā)展歷史，在色譜分離、固相萃取、生物傳感器、模擬酶催化、生物醫(yī)學(xué)等方面得到了日益廣泛的研究和開發(fā)，展示了廣闊的應(yīng)用前景。利用MIT可以在聚合物中留下與模板分子大小、形狀以及功能基團(tuán)空間排列相匹配的空穴，從而獲得對目標(biāo)分子具有特異性識別能力和高親和力的人工抗體-分子印跡聚合物(Molecularly Imprinted Polymers，MIPs)。與天然生物識別分子抗體、受體、核酸適配體相比，MIPs不但具有可與之相媲美的識別能力，還具有構(gòu)效預(yù)定性、特異識別性、廣泛實(shí)用性等獨(dú)特的優(yōu)勢。其抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng)、穩(wěn)定性高、使用壽命長、易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，在分離富集食品和環(huán)境中目標(biāo)物展現(xiàn)了令人矚目的應(yīng)用前景。
[0007]目前，已有相關(guān)研究工作報(bào)道了以磁性納米四氧化三鐵為載體，雙酚A、己烯雌酚、雌二醇等EDCs為模板分子，制備得到可在外磁場作用下可以實(shí)現(xiàn)快速、有效的固液分離的材料。但制備工藝較為復(fù)雜，且以二氧化硅包覆的磁性納米粒子(Fe3O4OS12)為載體的研究工作還相對較少；同時(shí)這些研究工作往往只能富集結(jié)構(gòu)類似的2?3種EDCs化合物，當(dāng)結(jié)構(gòu)不同類固醇類EDCs和酚類EDCs共同存在時(shí)，不能同時(shí)進(jìn)行識別并分離富集。
[0008]有鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的第一目的在于提供一種分子印跡材料的制備方法，旨在解決現(xiàn)有的分子印跡材料的制備工藝復(fù)雜且無法得到同時(shí)識別并分離富集多種結(jié)構(gòu)相差較大的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物的問題。該方法工藝簡單，環(huán)境友好度高，更易規(guī)?；苽涞玫降姆肿佑≯E材料實(shí)現(xiàn)了類固醇類和酚類H)CS的同時(shí)識別，可用于環(huán)境和食品樣品中雙酚A(BPA)、雌酮(El)、雌二醇(E2)、雌三醇(E3)、炔雌醇(EE2)、己烷雌酚(HES)和己烯雌酚(DES)這7種EDCs的識別和快速分離富集。
[0010]本發(fā)明的第二目的在于提供一種分子印跡材料。該材料解決了現(xiàn)有分子印跡材料無法同時(shí)識別并分離富集多種結(jié)構(gòu)相差較大的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物的問題，具有較多的識別位點(diǎn)和較好的識別性能，磁性強(qiáng)、吸附速度快、效率高，可實(shí)現(xiàn)對環(huán)境及食品樣品中多種類固醇類和酚類rocs的同時(shí)高效選擇性識別和分離富集。
[0011 ] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案:
[0012]—種分子印跡材料的制備方法，包括如下步驟:
[0013](I)將磁性四氧化三鐵納米粒子分散于第一有機(jī)溶劑中，邊攪拌邊依次加入氨水和正硅酸乙酯；全部加完后升溫至20-40°C，繼續(xù)攪拌10_16h，得到二氧化硅磁性納米粒子;
[0014](2)將所述二氧化硅磁性納米粒子分散于第二有機(jī)溶劑中，邊攪拌邊加入γ -(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，加完后繼續(xù)攪拌20-24h后，得到丙烯基修飾的二氧化硅磁性納米粒子；
[0015](3)將所述丙烯基修飾的二氧化硅磁性納米粒子分散于第三有機(jī)溶劑中，依次加入17 β-雌二醇、功能單體和交聯(lián)劑，攪拌后再加入引發(fā)劑，通氮除氧后密封，在50-85°C下反應(yīng)20-24h，得到分子印跡材料；所述功能單體包括甲基丙烯酸、對乙烯基苯甲酸、甲基丙烯酰胺、2-乙烯基吡啶或2-(三氟甲基)丙烯酸中的一種或多種。
[0016]磁性納米材料除具有納米粒子粒徑小、比表面積大，吸附性能好、傳質(zhì)速度快，獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)和催化活性外，還具有成本低、安全無毒和超順磁性等特性，在分離分析、材料、疾病診斷、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域展示了廣泛的應(yīng)用前景。但磁性納米粒子在制備和應(yīng)用中易團(tuán)聚、被氧化且在水溶液中不穩(wěn)定。
[0017]通過本發(fā)明所提供的方法，在磁性納米粒子表面包裹一層二氧化硅，不但可利用二氧化硅的惰性和耐高溫性，避免磁性微球在極性溶劑中的溶脹現(xiàn)象，提高磁性粒子的生物相容性、抗氧化性和分散穩(wěn)定性，還有利于對磁性粒子的進(jìn)一步化學(xué)修飾，實(shí)現(xiàn)納米材料的多功能化。
[0018]本發(fā)明將丙烯基修飾在載體表面，采用“graft to”和表面印跡技術(shù)將聚合物接枝到載體表面，得到了表面覆蓋有納米級分子印跡薄層的磁性多功能在材料，反應(yīng)條件簡便，工藝流程簡單，材料形貌可控，節(jié)省大量時(shí)間和試劑。
[0019]本發(fā)明中，通過分析模擬雌激素受體，優(yōu)化篩選功能單體種類，成功制備了環(huán)境內(nèi)分泌干擾物的人工受體，成功實(shí)現(xiàn)了類固醇類和酚類H)CS的同時(shí)識別，可用于環(huán)境和食品樣品中雙酚A(BPA)、雌酮(El)、雌二醇(E2)、雌三醇(E3)、炔雌醇(EE2)、己烷雌酚(HES)和己烯雌酚(DES)這7種EDCs的識別和快速分離富集。
[0020]在步驟(I)中，通過氨水催化正硅酸乙酯(TEOS)的水解作用將二氧化硅包覆在Fe3O4納米粒子表面，制得二氧化娃修飾的磁性二氧化娃納米粒子Fe 304@Si02。在這一步驟中，優(yōu)選地，所述將磁性四氧化三鐵納米粒子分散于第一有機(jī)溶劑中，所述磁性四氧化三鐵納米粒子在所述第一有機(jī)溶劑中的濃度為0.6-3mg/mL ；
[0021]所述氨水的濃度為25-28%，且所述氨水、所述正硅酸乙酯和所述第一類溶劑的體積比為 5: (0.35-1.05): (150-250)。
[0022]為了得到尺寸可控、單分散性良好的Fe3O4OS1^米粒子，進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟(I)中，所述全部加完后升溫至20-40°C，繼續(xù)攪拌10-16h，得到二氧化硅磁性納米粒子的步驟具體包括:
[0023]全部加完后升溫至20-40°C，繼續(xù)攪拌10_16h后反應(yīng)結(jié)束，后使用磁鐵收集產(chǎn)物，并用超純水和乙醇洗滌，真空干燥后得到二氧化硅磁性納米粒子。
[0024]基于同樣的考慮，進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟⑴中，所述升溫的溫度控制在25-35°C。
[0025]步驟(2)中，使用γ_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)在Fe3O4OS12納米粒子表面修飾丙烯基。為了得到表面修飾有適量丙烯基且分散性良好的Fe304@Si02@MPS納米粒子，優(yōu)選地，將所述二氧化硅磁性納米粒子分散于第二有機(jī)溶劑中，所述二氧化硅磁性納米粒子在所示第二有機(jī)溶劑中的濃度為2-5mg/mL ;
[0026]所述γ -(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和所述第二有機(jī)溶劑的體積之比為(2-6):(40-80)ο
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