一種雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的製備方法

2023-05-23 18:48:46 1

一種雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的製備方法
【專利摘要】本發明公開一種雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的製備方法，屬於吸附分離材料和樣品前處理【技術領域】；本發明採用點樣毛細管作為雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的基體，毛細管外表面經矽烷化試劑活化，並參與分子印跡聚合物的聚合反應，經多次塗布分子印跡聚合物達到適宜厚度後，內置磁芯，截取適當長度後封端，洗脫模板分子後即得到雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒。本發明製備的雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒可同時選擇性分離富集雙酚A和雌二醇，並可用於結構類似的其他酚類雌激素的選擇性萃取。
【專利說明】一種雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的製備方法，屬於吸附分離材料和樣品前處理方法與【技術領域】。
【背景技術】
[0002]吸附萃取攪拌棒是一種新穎的樣品前處理微萃取形式，其萃取原理類似於固相微萃取，吸附萃取攪拌棒可固載較厚的塗層，吸附萃取容量遠高於固相微萃取。此外，吸附萃取攪拌棒還可以在攪拌的同時進行目標物的萃取，可避免外加攪拌子的競爭性吸附。
[0003]吸附萃取攪拌棒的核心在於萃取塗層，目前，僅有聚二甲基矽氧烷、乙二醇矽氧烷和聚丙烯酸酯等少數幾種商品化塗層，且僅適用於非極性和揮發性化合物的萃取，難以滿足實際應用的需求，尤其是極性化合物的萃取。因而人們製備了幾種極性萃取塗層，如b_環糊精改性的聚二甲基矽氧烷塗層、碳摻雜聚二甲基矽氧烷塗層、限進性介質塗層和整體材料聚合物塗層，這些極性塗層對極性化合物具有一定的萃取性能，但選擇性不高，因此，人們提出了分子印跡聚合物吸附萃取攪拌棒塗層。
[0004]分子印跡聚合物具有構效預定性和特異識別性的特點，因而對目標分析物具有較高的萃取效率並能抵抗複雜環境的幹擾，Zhu等人在聚二甲基矽氧烷的基礎上塗布了尼龍-6 分子印跡聚合物塗層(Zhu X L, Cai J B, Yang J, Su Q D, Gao Y.J.Chromatogr.A,2006, 1131(1-2): 37-44)，Yang等人製備了整體材料分子印跡聚合物塗層(Yang L Q，Zhao X M, Zhou J.Anal.Chim.Acta, 2010, 670(1-2): 72-77)，Xu 等人採用多次塗布的方法製備了萊克多巴胺塗層(Xu Z G, Hu Y F，Hu Y L, Li G K.J.Chromatogr.A,2010，1217(22): 3612-3618)和磺胺二甲嘧啶塗層(Xu Z G, Song C Y, Hu Y L, Li G K.Talanta, 2011，85(1): 97-103)。然而，這些分子印跡聚合物塗層都是採用單一模板分子合成的，只能對模板分子和結構相似的同一類化合物具有選擇性，而將兩種不同的化合物作為模板分子的報導較少，尤其未見雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒塗層的報導。
[0005]雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒是將兩種化合物作為模板分子來製備分子印跡聚合物吸附萃取攪拌棒塗層，雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒可以實現兩種模板分子及其結構類似化合物的選擇性分離富集，雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒不僅拓展了分子印跡吸附萃取攪拌棒的種類，還擴大了應用範圍。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在於提供一種雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的製備方法，用於兩種模板分子及其結構類似物的選擇性萃取，解決常見分子印跡聚合物局限於單一模板分子的應用問題，具體包括以下步驟:
(1)將內徑為0.9^1.1mm的預處理後的點樣毛細管用蒸餾水清洗乾淨，在10(Tl50 V烘乾，將點樣毛細管的一 端在酒精燈火焰上燒結；
(2)將雙酚A和雌二醇的混合模板分子和功能單體溶於聚合溶劑中進行預組裝得到預組裝溶液，預組裝的時間為10-12小時，在預組裝溶液中雙酚A的摩爾濃度為0.05 mol/L,雌二醇的摩爾濃度為0.05 mol/L，功能單體的摩爾濃度為0.30 mol/L ；
(3)向步驟(2)得到的預組裝溶液中加入交聯劑、引發劑得到聚合溶液，在聚合溶液中交聯劑的摩爾濃度為1.50 mol/L、引發劑的摩爾濃度為0.038 mol/L，超聲波脫氣除氧後，取IlmL的聚合溶液於小試管中，插步驟(1)中得到的點樣毛細管，通氮氣除氧，封口，在50-70的溫度下水浴加熱，引發聚合反應；
(4)聚合0.5~1h後，拔出點樣毛細管，置於小試管中，通氮氣:3~5 min，通氮除氧並封口，繼續加熱聚合2(T24 h ； (5)重複上述塗布過程5~7次，直至得到厚度為3~8mm的塗層；
(6)聚合結束後，在10(Tl2(TC，老化1~3h ；
(7)截取長度為2.0~2.5cm的點樣毛細管，插入鐵芯，封端，其中，塗層長度為1.8 ^2.0cm,鐵芯的長度為1.6~1.8 cm ；
(8)用甲醇、乙酸體積比為10:1飛:I的甲醇-乙酸混合溶液洗脫模板分子，直至液相色譜檢測洗脫液中沒有模板分子，即得到雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒。
[0007]本發明步驟(2)中所述功能單體為甲基丙烯酸，聚合溶劑為體積比為1:1的甲醇-乙腈混合溶液。
[0008]本發明步驟(3)中，交聯劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯，引發劑為偶氮二異丁腈。
[0009]本發明中，點樣毛細管作為吸附萃取攪拌棒的基體，外表面須經矽烷化試劑活化預處理，具體操作如下:毛細管洗淨烘乾，一端封口，封口一端插入I mol/L氫氧化鈉溶液中腐蝕8 h，再插入I mol/L鹽酸溶液中浸泡I h，分別用蒸餾水和甲醇洗淨，150° C活化
Ih，冷卻後插入1:3稀釋的3-甲基丙烯醯基-丙基-三甲氧基矽烷丙酮溶液中4 h，然後用甲醇洗淨，氮氣吹乾。
[0010]本發明所製備的分子印跡吸附萃取攪拌棒應用於兩種模板分子及其結構類似物的萃取，首先對萃取條件進行優化，包括萃取溶劑、萃取時間、解吸溶劑和解吸時間，優化的結果為:萃取溶劑為水，萃取時間90 min，解吸溶劑為9:1的甲醇-乙酸(v/v)，解吸時間為
10min,攪拌速度為500 rpm,萃取濃度為50 mg/L,萃取的體積為15 mL,解吸液的體積為150 mL，解吸方式為超聲解吸，聯用高效液相色譜的進樣體積為20 mL。
[0011]本發明製備得到的雙模板分子印跡聚合物吸附萃取攪拌棒，採用兩種化合物為模板分子，並以甲醇-乙腈的混合溶液為聚合溶劑，得到的雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒對雙酚A及其結構類似物和雌二醇及其結構類似物均具有選擇性吸附萃取能力，雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒不僅豐富了吸附萃取攪拌棒的種類，還能實現不能類別物質的同時萃取分析，彌補了單一模板分子吸附萃取攪拌棒只能萃取一種或一類物質的不足。
[0012]本發明的有益效果為:
(1)本發明採用點樣毛細管作為基體，毛細管外表面經矽烷化試劑活化，可以參與聚合反應;
(2)採用雙酚A和雌二醇作為模板分子，製備雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒，可以實現雙酚A和雌二醇兩種物質及其結構類似物的選擇性萃取和分析；
(3)採用甲醇-乙腈混合溶劑作為聚合溶劑製備的雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒，能直接應用於水溶液中雙酚A和雌二醇及結構類似物的萃取和分析。【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為雙模板分子印跡聚合物的合成示意圖；
圖2為雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的實物圖；
圖3為雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒在放大倍數為200倍時的掃描電子顯微鏡圖；圖4為雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒在放大倍數為20000倍時的掃描電子顯微鏡
圖；
圖5為雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒在放大倍數為2000倍時的截面掃描電子顯微鏡圖；
圖6為雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒(MIP)及非分子印跡吸附萃取攪拌棒(NIP)萃取50 mg/L雙酚A和雌二醇混合標準溶液的色譜圖；
圖7為標樣直接進樣分析的色譜分析圖；
圖8為雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒(MIP)及非分子印跡吸附萃取攪拌棒(NIP)萃取50 mg/L雙酚A、雌二醇及多種結構類似物的對比圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明，但本發明的保護範圍並不限於所述內容。
[0015]實施例1
本實施例所述雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的製備方法，如圖1所示，包括以下步
驟:
(1)將內徑為0.9 _的點樣毛細管用蒸餾水清洗乾淨，在100 °C烘乾，將點樣毛細管的一端在酒精燈火焰上燒結；
(2)將雙酚A和雌二醇的混合模板分子和甲基丙烯酸溶於甲醇-乙腈混合溶液中進行預組裝得到預組裝溶液，預組裝的時間為11小時，預組裝的示意圖如圖1所示，雙酚A的摩爾濃度為0.05 11101/1，雌二醇的摩爾濃度為0.05 mol/L，功能單體的摩爾濃度為0.30 mol/L，甲醇和乙腈的體積比為1:1 ;
(3)向步驟(2)得到的預組裝溶液中加入乙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二異丁腈得到聚合溶液，在聚合溶液中乙二醇二甲基丙烯酸酯的摩爾濃度為1.50 mol/L、偶氮二異丁腈的摩爾濃度為0.038 mol/L，超聲波脫氣除氧5min後，取I mL的聚合溶液於小試管中，插步驟
(I)中得到的點樣毛細管，通氮氣除氧，封口，在60的溫度下水浴加熱，引發聚合反應；
(4)聚合0.5h後，拔出點樣毛細管，置於小試管中，通氮氣3min，通氮除氧並封口，繼續加熱聚合20h ；
(5)重複上述塗布過程6次，直至得到厚度為4mm的塗層；
(6)聚合結束後，在100。。，老化Ih；
(7)截取長度為2.0 cm的點樣毛細管，插入鐵芯，封端，其中，塗層長度為1.8 cm，鐵芯的長度為1.6 cm ；
(8)用甲醇、乙酸體積比為10:1的甲醇-乙酸混合溶液洗脫模板分子，直至液相色譜檢測洗脫液中沒有模板分子，即得到雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒，其實物圖如圖2所示。[0016]本實施例製備得到的雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒，塗層厚度適宜、均勻緻密，所述雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒塗層用掃描電鏡進行表徵，電鏡分析圖如圖3飛所示，所製備的雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒能直接用於水相樣品中雙酚類化合物、雌二醇及結構類似化合物的選擇性萃取。
[0017]雙酚類化合物分別選擇雙酚A、雙酚B、雙酚F、雙酚S及結構類似的己烯雌酚、對叔丁基苯酚、對特辛基苯酚，雌二醇及其結構類似物分別選擇雌二醇、雌三醇和雌酮，雙酚A、雙酚B、雙酚F、雙酚S、己烯雌酚、雌二醇、雌酮的色譜分析方法為:流動相為乙腈:水=50:50 (體積比),流速I mL/min,柱溫30 ° C,檢測波長230 nm ;雌三醇的色譜分析方法為:流動相為乙腈:7jC =40:60 (體積比)，流速I mL/min，柱溫30。C，檢測波長230 nm ;對叔丁基苯酚和對特辛基苯酚的色譜分析方法為:流動相為甲醇:水=77:23 (體積比)，流速ImL/min,柱溫35 ° C,檢測波長225 nm。
[0018]所有分析物的萃取均在水溶液中進行,攪拌萃取的轉數為500 rpm,萃取濃度為50 mg/L,萃取體積15 mL,萃取時間90 min,超聲解吸的時間為10 min,雙酹S的解吸液為甲醇，其他分析物的解吸液均為9:1的甲醇-乙酸混合液(體積比)，解吸液的體積均為150mL。
[0019]雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒對兩種模板分子雙酚A和雌二醇的色譜分析圖如圖6所示，I號峰為雙酚A，2號峰為雌二醇，標樣直接進樣分析的濃度為50 mg/L，色譜分析圖如圖7所示，雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的萃取量明顯高於非印跡吸附萃取攪拌棒的萃取量，分別為非印跡吸附萃取攪拌棒的萃取量的1.70倍和1.44倍；雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒萃取兩種模板分子後的色譜分析圖，相比於直接進行標樣，有極高的富集倍數，峰面積分別提高了 80倍和75倍；對雙酚A的結構類似物雙酚B、雙酚F、雙酚S、對叔丁基苯酚、對特辛基苯酚、己烯雌酚，雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的萃取量分別為非印跡吸附萃取攪拌棒的萃取量的1.41倍、1.21倍、1.12倍、1.16倍、1.14倍和1.05倍，對雌二醇的結構類似物雌三醇和雌酮，雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的萃取量分別為非印跡吸附萃取攪拌棒的萃取量的1.45倍和1.48倍；所有分析物的萃取量對比圖如圖8所示。
[0020]萃取結果表明:雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒對雙酚A和雌二醇兩種化合物及結構類似的兩類化合物均具有選擇性吸附萃取能力，採用本方法製備的雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒還能直接用於水溶液樣品的萃取。
[0021]實施例2
本實施例所述雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的製備方法，包括以下步驟:
(1)將內徑為0.9mm的點樣毛細管用蒸餾水清洗乾淨，在100 °C烘乾，將點樣毛細管的一端在酒精燈火焰上燒結；
(2)將雙酚A和雌二醇的混合模板分子和甲基丙烯酸溶於甲醇-乙腈混合溶液中進行預組裝得到預組裝溶液，預組裝的時間為12小時，雙酚A的摩爾濃度為I mol/L，雌二醇的摩爾濃度為I mol/L，功能單體的摩爾濃度為0.60 mol/L,甲醇和乙腈的體積比為1:1 ；
(3)向步驟(2)得到的預組裝溶液中加入乙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二異丁腈得到聚合溶液，在聚合溶液中乙二醇二甲基丙烯酸酯的摩爾濃度為3.00 mol/L、偶氮二異丁腈的摩爾濃度為0.076 mol/L，超聲波脫氣除氧5min後，取I mL的聚合溶液於小試管中，插步驟(O中得到的點樣毛細管，通氮氣除氧，封口，在70° C的溫度下水浴加熱，引發聚合反應； (4)聚合0.5h後，拔出點樣毛細管，置於小試管中，通氮氣3min，通氮除氧並封口，繼續加熱聚合20h ；
(5)重複上述塗布過程7次，直至得到厚度為8mm的塗層；
(6)聚合結束後，在100。。，老化Ih；
(7)截取長度為2.0 cm的點樣毛細管，插入鐵芯，封端，其中，塗層長度為1.8 cm，鐵芯的長度為1.6 cm ；
(8)用甲醇、乙酸體積比為10:1的甲醇-乙酸混合溶液洗脫模板分子，直至液相色譜檢測洗脫液中沒有模板分子，即得到雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒。
[0022]本實施例製備得到的雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒，塗層厚度適宜、均勻緻密，所製備的雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒能直接用於水相樣品中雙酚類化合物、雌二醇及結構類似化合物的選擇性萃取。
[0023]實施例3
本實施例所述雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的製備方法，包括以下步驟:
(1)將內徑為1.1rnm的點樣毛細管用蒸餾水清洗乾淨，在150°c烘乾，將點樣毛細管的一端在酒精燈火焰上燒結；
(2)將雙酚A和雌二醇的混合模板分子和甲基丙烯酸溶於甲醇-乙腈混合溶液中進行預組裝得到預組裝溶液，預組裝的時間為10小時，雙酚A的摩爾濃度為0.025 mol/L，雌二醇的摩爾濃度為0.025 mol/L，功能單體的摩爾濃度為0.15 mol/L，甲醇和乙腈的體積比為1:1 ;
(3)向步驟(2)得到的預組裝溶液中加入乙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二異丁腈得到聚合溶液，在聚合溶液中乙二醇二甲基丙烯酸酯的摩爾濃度為0.75 mol/L、偶氮二異丁腈的摩爾濃度為0.019 mol/L，超聲波脫氣除氧5min後，取I mL的聚合溶液於小試管中，插步驟(O中得到的點樣毛細管，通氮氣除氧，封口，在50° C的溫度下水浴加熱，引發聚合反應；
(4)聚合Ih後，拔出點樣毛細管，置於小試管中，通氮氣5min，通氮除氧並封口，繼續加熱聚合24h ；
(5)重複上述塗布過程5次，直至得到厚度為3mm的塗層；
(6)聚合結束後，在120°C，老化3h；
(7)截取長度為2.5 cm的點樣毛細管，插入鐵芯，封端，其中，塗層長度為2.0cm,鐵芯的長度為1.8 cm；
(8)用甲醇、乙酸體積比為5:1的甲醇-乙酸混合溶液洗脫模板分子，直至液相色譜檢測洗脫液中沒有模板分子，即得到雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒。
[0024]本實施例製備得到的雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒，塗層厚度適宜、均勻緻密，所製備的雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒能直接用於水相樣品中雙酚類化合物、雌二醇及結構類似化合物的選擇性萃取。
【權利要求】
1.一種雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的製備方法，其特徵在於包括以下步驟: (1)將內徑為0.9^1.1mm的預處理後的點樣毛細管用蒸餾水清洗乾淨，在10(Tl50 V下烘乾，將點樣毛細管的一端在酒精燈火焰上燒結； (2)將雙酚A和雌二醇的混合模板分子和功能單體溶於聚合溶劑中進行預組裝得到預組裝溶液，預組裝的時間為10-12小時，在預組裝溶液中雙酚A的摩爾濃度為0.05 mol/L,雌二醇的摩爾濃度為0.05 mol/L，功能單體的摩爾濃度為0.30 mol/L ； (3)向步驟(2)得到的預組裝溶液中加入交聯劑、引發劑得到聚合溶液，在聚合溶液中交聯劑的摩爾濃度為1.50 mol/L、引發劑的摩爾濃度為0.038 mol/L，超聲波脫氣除氧後，取f3mL的聚合溶液於小試管中，插步驟(1)中得到的點樣毛細管，通氮氣除氧，封口，在50-70的溫度下水浴加熱，引發聚合反應； (4)聚合0.5~1h後，拔出點樣毛細管，置於小試管中，通氮氣:3~5 min，繼續加熱聚合20~24 h ； (5)重複上述塗布過程5~7次，直至得到厚度為3~8mm的塗層； (6)聚合結束後，在10(Tl2(TC，老化1~3h ； (7)截取長度為2.0~2.5cm的點樣毛細管，插入鐵芯，封端，其中，塗層長度為1.8 ^2.0cm,鐵芯的長度為1.6~1.8 cm ； (8)用甲醇、乙酸體積比為10:1飛:I的甲醇-乙酸混合溶液洗脫模板分子，直至液相色譜檢測洗脫液中沒有模板分子，即得到雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒。
2.根據權利要求1所述的雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的製備方法，其特徵在於:步驟(2)中所述功能單體為甲基丙烯酸，聚合溶劑為體積比為1:1的甲醇-乙腈混合溶液。
3.根據權利要求1所述的雙模板分子印跡吸附萃取攪拌棒的製備方法，其特徵在於:步驟(3)中所述的交聯劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯，引發劑為偶氮二異丁腈。
【文檔編號】B01J20/26GK103736468SQ201410019661
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月16日 優先權日:2014年1月16日
【發明者】許志剛, 楊再磊, 劉智敏, 何素瓊 申請人:昆明理工大學