（分析化学专业论文）磺酰脲、有机磷分子印迹聚合物的制备及应用.pdf

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2 9 m 之间，形状规则，大小较为均一，能满 足多种应用的需求，纳米级颗粒的吸附量大，而微米级颗粒能应用于固相萃取、 色谱柱等，具有广阔的应用前景。 关键词：分子印迹技术固相萃取有机磷磺酰脲类除草剂沉淀法 a b s t r a e t a b s t r a c t t h i st h e s i sc o n s i s t so ft h r e ec h a p t e r s ，i n c l u d i n gt h ei n t r o d u c t i o n ，s e p a r a t i o na n d d e t e r m i n a t i o no fn i c o s u l f u r o nf n s ) i nt e au s i n gm o l e c u l a r l yi m p r i n t e dp o l y m e r , p r e p a r a t i o no f d i f f e r e n ts i z e so fm o l e c u l a r l yi m p r i n t e dp o l y m e rb e a d sb yp r e c i p i t a t i o n p o l y m e r i z a t i o n i nc h a p t e ro n e ，t h eb a s i st h e o r yo fm o l e c u l a r l yi m p r i n t e dt e c h n o l o g ya n d m o l e c u l a r l yi m p r i n t e ds o l i dp h a s ee x t r a c t i o ni si n t r o d u c e da n dr e s e a r c hp r o g r e s so f m o l e c u l a r l yi m p r i n t e dt e c h n o l o g yi sa l s os u m m a r i z e d i nc h a p t e rt w o ，t h em o l e c u l a r l yi m p r i n t e dp o l y m e r s ( m i p s ) w e r ep r e p a r e du s i n g n sa s t h e t e m p l a t em o l e c u l e ，2 - ( t r i f l u o r o m e t h y l ) - a c r y l i ca c i d ( t f m a a ) 嬲t h e f u n c t i o n a lm o n o m e r d i v i n y l b e n z e n e ( d v b ) 嬲t h ec r o s s l i n k e ra n dd i c h l o r o m e t h a n e a st h es o l v e n t t h eo p t i m a ls y n t h e s i sc o n d i t i o n sa n de f f i c i e n c yo fn si m p r i n t e d p o l y m e rw e r ei n v e s t i g a t e d ，i n d i c a t e dt h a tt h ei m p r i n t e dp o l y m e re x h i b i t e dg o o d a b i l i t yo fs e l e c t i v er e c o g n i t i o nf o rt h et e m p l a t e u s i n gt h ef a b r i c a t e dm a t e r i a la ss o l i d p h a s ee x t r a c t i o ns o r b e n t ，as a m p l ep r e - t r e a t m e n tp r o c e d u r eo fm o l e c u l a r l yi m p r i n t e d s o l i dp h a s ee x t r a c t i o nc o u p l i n g 、 ，i t l l1 1 i g h - p e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ( h p l c ) h a db e e nd e v e l o p e df o rd e t e r m i n a t i o no ft r a c en i c o s u l f u r o nr e s i d u ei nt e as a m p l e s t h ee l u t i n gc o n d i t i o no fm i s p ea n dr e c o v e r yo fn sa td i f f e r e n ts p i k e dl e v e l sw e r e i n v e s t i g a t e d i nc h a p t e rt h r e e ，p r e c i p i t a t i o np o l y m e r i z a t i o nm e t h o dw a se m p l o y e dt op r e p a r e d f o rd i f f e r e n ts i z e so fm o l e c u l a r l yi m p r i n t e dp o l y m e rb e a d s t h ee f f e c tf a c t o r sa b o u t t h ef o r mo fp o l y m e rm i c r o s p h e r e si n c l u d et e m p l a t e ，f u n c t i o n a lm o n o m e r ，c r o s s l i n k e r a n ds o l v e n tw e r ei n v e s t i g a t e d i na d d i t i o n , t h ep o l y m e rb e a d sp r e p a t e di nt h i ss t u d y h a dt h ep a r t i c l es i z er a n g e df r o m4 0 h mt o2 p r oa n dg o o dp r o s p e c tf o rp r a c t i c a l a p p l i c a t i o n k e y w o r d s ：m o l e c u l a r l yi m p r i n t e dt e c h n o l o g y ；s o l i d p h o s p h o r u s ；s u l f o n y l u r e a s ；p r e c i p i t a t i o np o l y m e r i z a t i o n i i 第二节分子印迹固相萃取法1 0 1 2 1 固相萃取的装置和原理1 0 1 2 2 分子印迹固相萃取的操作模式1 l 1 2 3 分子印迹固相萃取的应用1 4 参考文献1 6 第二章烟嘧磺隆分子印迹聚合物的制备及分子印迹固相萃取法测试 茶叶中农药的残留2 第一节引言2 7 第二节实验部分2 9 2 2 1 仪器和试剂2 9 2 2 2 烟嘧磺隆分子印迹聚合物的制备2 9 2 2 3 烟嘧磺隆分子印迹聚合物吸附性能的考察3 0 2 2 4 烟嘧磺隆分子印迹固相萃取柱应用于测定茶叶中磺酰脲类除草剂分子的残 留量测定3 l 第三节结果与讨论。3 3 2 3 1 烟嘧磺隆分子印迹聚合物和非印迹聚合物的表征3 3 i i i 第二节实验部分4 9 3 2 1 仪器和试剂4 9 3 2 2 不同条件下合成有机磷分子印迹聚合物微球5 0 3 2 3 有机磷分子印迹聚合微球的形貌表征5 2 第三节结果与讨论5 3 3 3 1 不同交联剂制备的印迹聚合物微球的粒径差别5 3 3 3 2 不同功能单体制备的印迹聚合物微球的形貌5 4 3 3 3 不同功能单体和交联剂比例制备的印迹聚合微球的粒径规律5 5 3 3 4 乙腈和甲苯溶剂对合成有机磷分子印迹聚合物形貌的影响5 7 3 3 5 不同有机磷和磺酰脲类分子印迹聚合微球的形貌5 7 第四节总结6 0 参考文献6 l 致谢6 2 作者简介及硕士期间科研成果6 3 第一章绪论 第一章绪论 第一节分子印迹技术概述 1 1 1 分子印迹技术的发展概述 分子印迹技术( m o l e c u l a ri m p r i n t i n gt e c h n i q u e ，m i t ) 也叫分子模板技术， 它是制备对特定目标分子( 模板分子也称印迹分子) 具有特异预定选择性的高 分子化合物一分子印迹聚合物( m o l e c u l a ri m p r i n t e dp o l y m e r s ，m i p s ) 的技术b - 2 1 。 分子印迹最早的起源可以追溯到f i s c h e r 的“锁和钥匙 的理论，它用来比喻酶 ( e n z y m e ) 和底物( s u b s t r a t e ) 之间的关系就如同锁和钥匙一样。2 0 世纪4 0 年代， 当时p a u l i n g 就提出了以抗原为模板合成抗体的设想，他认为抗体在形成时其三 维结构会尽可能地同抗原形成多重作用位点，抗原作为一种模板，就会“铸造” 在抗体的结合部位。虽然这一理论被“克隆选择理论”所推翻，但还是为分子印迹 的发展奠定了一定的理论基础【3 l 。1 9 4 9 年，d i c k e y 提出了“专一性吸附”这一概 念，但是在很长一段时间内没有引起人们足够的重视【4 1 。直到二十世纪七、八十 年代，现代分子印迹技术才有了真正的突破，特别是m o s b a c h 5 】等人在非共价型 分子印迹技术和w u l f l i 6 】等人在共价型分子印迹技术上的开拓性工作的开展，分 子印迹技术领域才得到了蓬勃的发展。近十多年来，关于分子印迹的论文发表 量快速增长。并且于1 9 9 7 年，分子印迹协会( s o c i e t yo f m o l e c u l a ri m p r i n t i n g ) 正式成立。 分子印迹技术之所以发展如此迅速，主要是因为它有三大特点：构效预定性、 特异识别性和广泛实用性。由于分子印迹聚合物具有较高的选择性和较好的化 学、机械稳定性等优点，使得其应用范围很广，大致分为色谱分离【7 。1 4 1 、化学仿 生传感器【1 5 - 1 9 1 、模拟酶催化【2 0 之2 1 、临床药物分析【2 3 1 、有机合成 2 4 - 3 4 1 、膜分离和 固相萃取等领域【”书j 都展现了良好的应用前景。 1 1 2 分子印迹技术的原理 分子印迹技术是一种2 0 世纪兴起的一种分子识别技术，它模拟自然界存在 的分子识别作用，如酶与底物、抗体与抗原等特异性识别机制，人工制备具有 对“特定分子”具有选择性结合位点的聚合物。将模板分子与和其有作用位点 的功能单体相互作用，在交联剂和引发剂的作用下形成聚合物，用洗脱液除去 模板分子之后，聚合物中就留下了空间、形状及官能基团与原来模板分子几乎 完全匹配的孔穴，这些孔穴可特异性识别模板分子。 曰篙回 图1 1 分子印迹原理示意图 ( 引用自欧俊杰博士毕业论文：新型分子印迹整体柱的制备和应用) 注：( a ) 非共价键作用；( b ) 可逆的共价键作用：( c ) 半共价键作用； ( d ) 静电作用。 如图1 1 所示分子印迹技术的原理：首先，模板分子与带有烯键的功能单体 在合适分散介质中依靠相互作用力，如共价键、氢键、离子键、范德华力、疏 水作用以及空间位阻效应等，形成空间结构上互补的复合物；其次，在复合物 溶液中加入带有两个或两个以上烯键的交联剂和引发剂，通过光或热的作用引 发聚合反应，使功能单体与交联剂在模板分子周围形成网状高分子聚合物；最 后，通过一定手段( 如抽提、解离等) 使模板分子与聚合物分离，在聚合物上 留下与印迹分子在三维空间上匹配且具有特定识别位点的孔穴。 2 曰 i l垒 m 竺 咚 i 彳哆 三五 要一 叠o 第一章绪论 1 1 3 分子印迹技术的分类 合成分子印迹聚合物过程中，最关键的一步就是模板分子与功能单体之间 的作用力，其大小和类型直接决定着分子印迹聚合物的分子识别性能。根据模 板分子与功能单体之间形成配合物时作用力的性质，分子印迹聚合物的制备过 程可以分为共价型分子印迹、半共价型分子印迹、非共价型分子印迹和金属离 子配位型分子印迹。 1 1 3 1 共价型分子印迹 共价键分子印迹是传统的印迹方法，它主要是通过可逆的共价作用( 如硼 酸酣蛔、希夫碱 4 7 1 、缩醛酮【4 8 】等) 形成模板衍生物，再通过可逆的化学作用( 如 水解) 除去模板分子。共价印迹法中，功能单体一般采用小分子化合物，主要 应用于制备具有特异性识别功能的聚合物，如糖类及其衍生物、甘油酸及其衍 生物、氨基酸及其衍生物、扁桃酸、芳香酮、二醛、三醛、铁转移蛋白、辅联 酶及甾醇类物质 4 9 , 5 0 1 。这种方法的优点是能获得在空间精确固定排列的结合基 团；识别位点均匀；并且不存在过量的功能单体，这就大大地减小了印迹聚合 物中非特异性的识别作用。该法的缺点是需要先合成模板衍生物，然后再进行 聚合，过程复杂；不能广泛用于乳液和悬浮聚合；可供选择的模板和功能单体 较少，应用面窄：模板分子不易完全洗脱等。 图1 2 共价键分子印迹过程示意1 蛩t 5 1 5 2 1 1 1 3 2 半共价型分子印迹 半共价型分子印迹法是由w 1 1 i t c o m b e 【5 3 】提出来的，它是针对共价印迹法和 非共价印迹法的缺点发展起来的。它的主要特点是合成时采用的是共价印迹的 方法，而识别时利用的是非共价作用力。该方法结合了共价印迹法和非共价印 3 图1 3 非共价键分子印迹过程示意图t s 2 , s 4 1 1 1 3 4 金属离子配位型分子印迹 金属络合作用通常是通过配位键产生的。根据金属离子的作用情况，可以 分为两种类型：一种是金属离子作为模板 5 s 1 ，常用的金属离子有：c u 2 + ，f e ”， c 0 2 + ，z n 2 + ，c d 2 + 等；另一种情况是金属离子作为媒介，通过配位作用将模板分 子与功能单体结合起来形成模板单体复合物后再交联聚合 5 6 - 5 s 】，常用的金属离 子有：c 0 3 + ，z n 2 + ，n i 2 + ，c a 2 + 等。 1 1 4 分子印迹聚合物的制备方法 分子印迹聚合物的形貌直接影响着它的应用范围和前景，比如在液相色谱 中做固定相时，要求分子印迹聚合物颗粒均匀、规则、微米级大小等等，而在 一些应用中则要求为纳米级颗粒，这样可以得到较大的吸附量。由于分子印迹 聚合物的制备方法直接决定着分子印迹聚合物的形貌，所以选择合适的合成方 4 第一章绪论 法特别重要。目前已有的合成方法大致分为七种，它们是分别是本体聚合、法【5 9 1 、 沉淀聚合法【6 0 6 4 1 、原位聚合法【6 5 - 7 0 1 、悬浮聚合法【7 1 - 7 4 1 、多步溶胀聚合法【7 5 7 9 1 、 表面聚合法【8 0 8 7 1 和溶胶凝胶聚合法【8 8 - 9 2 1 等。 1 1 4 1 本体聚合法 本体聚合法是制备分子印迹聚合物的传统方法，它操作最简单，设备要求 低，但是其后处理过程繁杂，浪费严重，得到的聚合物颗粒不规则。将模板分 子、功能单体和交联剂按照一定的比例溶于溶剂中，加入引发剂后，通氮除氧， 封口，并在光照或者加热的条件下进行反应。得到的聚合物是坚硬的块状固体， 经过研磨和筛分的过程后得到一定大小的颗粒。由于产物颗粒不规则，这就严 重的影响了这种方法的应用范围。 1 1 4 2 沉淀聚合法 沉淀聚合法与本体聚合法相似，但是它在合成时加入了较多的溶剂，这样 就使聚合物分散在溶剂中，根据反应条件的不同，可以得到不同大小和形状的 聚合物颗粒，产物多为球型，这就为聚合物的应用提供了广阔的前景。y e 【9 3 】等 人采用制备简便、成本低、高产率和印迹效果也很好的沉淀聚合法成功地制备 了茶碱和1 7 b 雌二醇的单分散分子印迹聚合物微球，并将其用于放射性配体结 合免疫分析，实验结果证明该法制备的分子印迹聚合物优于传统的本体聚合。 w a n g 等【9 4 】采用沉淀聚合法合成了3 - - , 5 p m 的印迹颗粒，该颗粒大小均匀，做色 谱柱固定相能很好的对目标物进行保留。在分子印迹过程中，模板分子的种类 9 5 】、功能单【9 6 1 体和交联剂【9 7 1 ，甚至溶剂的选择都会聚合物的形貌产生很大的影 响。 ( a ) ( b ) 图1 4 沉淀法合成的分子印迹聚合物c a ) 和非印迹聚合物( b ) 的s e m 图洲 5 第一章绪论 1 1 4 3 原位聚合法 原位聚合法是在不锈钢管内合成分子印迹聚合物的方法。这种方法合成的 分子印迹柱具有流体动力学性质，能对模板分子有很好的分离效果。其中最关 键的因素就是致孔剂的选择，致孔剂的致孔效果决定了分子印迹聚合物性能的 优劣，因此作为致孔剂需要满足以下3 个条件【9 8 】：( 1 ) 能充分溶解模板分子和 功能单体；( 2 ) 聚合时能形成大的通孔和小的微孔；( 3 ) 对模板分子与功能单 体之间的相互作用干扰小，反应过程中保持其化学稳定性。目前应用最多的致 孔剂是甲苯、环己醇、正十二烷醇、四氢呋喃、异辛烷等的混配液6 8 , 9 8 - 1 0 1 1 。这 种混配液通过调整比例，可满足不同整体印迹聚合物对溶解性、极性、致孔效 果的各种要求。但是有些制备整体柱材料遇到了高柱压、低效率的难题，这使 它的应用范围受到了限制。 1 1 4 4 悬浮聚合法 1 9 9 6 年，m a y e s t l 0 2 】提出了悬浮聚合法，悬浮聚合法是一种较为简单的方法。 它通常将单体、致孔剂和分散剂组成均匀的混合溶液，加入引发剂，在搅拌下 经升温或光照引发聚合形成高交联的聚合物，其内部包埋与功能单体相互作用 的模板分子。该方法中最关键的是分散剂的选择，常用的分散剂有水、乙醇【l 0 3 1 、 液相碳氟化合物【1 0 2 1 等等，这些分散剂各有利弊，在应用时要充分考虑模板分子 和单体的相互作用，使印迹过程同时达到良好的分散效果和印迹效果。 ( a )( b ) 图1 5 悬浮聚合法合成的分子印迹聚合物( a ) 和非印迹聚合物( b ) 的s e m 图【1 叫 1 1 4 5 多步溶胀聚合法 多步溶胀法也叫逐步溶胀法，是先用无皂乳液聚合、乳液聚合等方法制成 6 ( 5 1 0 0um ) 。h o s a y 等首先提出了多步溶胀悬浮聚合法，作为用于h p l c 颗粒的 方法。这种方法可制得有很大孔体积和不同粒径的多孔穴粒子。且由于聚合过 程在水性体系中进行，所得的产物在水性环境中应用也较为有利。但其制备过 程却较为繁琐，且制备周期也较长。目前研究人员多采用两步溶胀悬浮聚合法 1 0 4 - 1 0 5 】和单步溶胀悬浮聚合法【1 嗍，这两种方法制备工艺较为简单、制备周期相 对较短。 拇径均一 馨荔叠蓉 图1 6 两步溶胀法不意图 1 1 4 6 表面聚合法 表面聚合法是在一定形状的载体( 如硅胶、硅烷、三氟甲基苯、树脂等) 上进行表面进行接枝共聚，由于采用的载体本身往往已经具备所要求的结构形 态，所以最终得到的聚合物有良好的形貌，这使它具有更好的应用前景。目前 应用较多的是以硅胶和聚合物材料为支撑体的分子印迹薄膜接枝技术【1 0 7 1 1 0 】，它 们在制备色谱固定相的应用上获得了较迅速的发展。该法对价格昂贵的模板分 子和功能单体的需要量比传统方法低很多，经济实惠，而且还适合在水相中进 行印迹，并且使用硅胶作为支撑体解决了水相中分子印迹聚合物( m i p ) 刚性不 足的技术难题，使所得m i p 能更理想地应用于h p l c 。 1 1 4 7 溶胶一凝胶聚合法 溶胶凝胶聚合法【8 9 】是利用溶胶凝胶技术将模板分子引入到无机网络结构 中，形成一种刚性材料的方法。该法可形成刚性较好的无机或无机有机杂化的 分子印迹材料，其无机基体网络是由原硅酸四乙酯( t e o s ) 等金属醇盐在水溶 液中通过酸或碱催化水解和缩聚而形成的，这与前面的有机印迹聚合法有显著 7 第一章绪论 的差别。溶胶凝胶聚合法的优点：分子印迹聚合物的刚性较强：对模板分子有 极高的亲和力和选择性；并且能够识别一些过渡金属离子及金属络合物1 1 1 】等。 1 1 5 分子e 口迹技术的应用 分子印迹聚合物在分离、提取目标物时有独特的优势，它不仅具有良好的 特异性吸附，而且具有稳定的物理特性，能够耐受高温、高压、酸碱、有机溶 剂等，保存简单，并且易于实现产业化，因而在生物、医学、环境、药物、食 品等领域得到了广泛的应用。 1 1 5 1 生物传感器 生物传感器( b i o s e n s o r ) 是一种集现代生物技术与电子技术为一体的高科技 产品，它是固定化的生物敏感材料作识别元件( 包括酶、抗体、抗原、微生物、 细胞、组织、核酸等生物活性物质) 与适当的理化换能器( 如氧电极、光敏管、 场效应管、压电晶体等等) 及信号放大装置构成的分析工具或系统。它具有很 多优点，比如专一性好、准确度高、分析速度快、成本低、能在复杂环境中进 行在线连续监测等，所以它在很多方面有着重要的应用，如临床检测、生物医 学、环境监测、食品、制药等。近几十年来，生物传感器以其突出的灵敏度和 特异性引起了广泛的关注，使传感器技术的研究不断升温。分子印迹聚合物作 为传感器的敏感部件，通过各种电、热、光、质等手段转换成可测信号，可定 量分析各种小分子有机化合物。与生物敏感材料相比，分子印迹聚合物具有稳 定性高，选择性强，不使用动物，可大规模生产等特点，所以用分子印迹聚合 物生产的传感器已经应用到试验中。t a b u s h i 首次用分子印迹聚合物作为敏感材 料，对维生素进行检测以来，分子印迹聚合物传感器引起了人们广泛的兴趣 1 1 2 - 1 1 6 l 。目前用分子印迹膜传感器测定的对象f 1 1 7 9 j 有氨基酸衍生物、吗啡、除 草剂、有机溶剂、神经毒剂水解产物、金属离子等。 1 1 5 2 色谱固定相 分子印迹聚合物的一个重要用途就是作为液相色谱的固定相，用于液相色 谱的分离。目前，分子印迹技术不仅能够印迹农药、药物等小分子化合物，而 且能够印迹大分子，如各种蛋白质。将这些分子印迹聚合物作为色谱柱的固定 相，就能够有效地对目标物和杂质进行富集和分离。自从1 9 8 6 年w u l f f 等成功地 8 1 1 5 3 膜技术 分子印迹聚合物制备的分离膜为分子印迹走向规模化开辟了道路。这种分 离膜能大量处理样品，而且对模板分子有很高的特异性吸附，回收率高。 k o c h k o d a n 掣1 2 1 】把印迹聚合物涂在膜上，然后利用此印迹聚合物膜来分离和富 集水样中的敌草净。s h e a 等【1 2 2 】在硅烷化的玻璃片上制得的分子印迹薄膜。越来 越多的文章表明分子印迹薄膜的研究必将是功能分离材料研究领域中一个重要 的发展方向。 1 1 5 4 模拟抗体和受体 分子印迹聚合物具有类似于抗体或受体的高度特异识别性、稳定性、成本 低等优点，因此可被用来代替抗体而用于免疫测定中。1 9 9 3 年，v l a t a k i s l l 2 3 】等人 首次在这一领域作了报道，他们用支气管扩张药品茶碱和安神药安定制得的印 迹聚合物显示出惊人的专一识别性。l a i 等【1 2 4 】用分子印迹聚合物代替抗体在放 射免疫测定中检测药物中的吗啡、茶碱等。迄今为止，分子印迹技术已先后用 于多种物质的分析检测。我们可以相信，分子印迹聚合物作为生物抗体或者受 体的理想替代品在临床药物分析方面将会得到更大的发展。 1 1 5 5 固相萃取 分子印迹固相萃取是将分子印迹聚合物代替传统的填料( 如c 1 8 ，聚苯乙烯 球等) 填充到一定的装置中。它分为两种操作模式：在线模式( o n 1 i n e ) 和离 线模式( o f f - l i n e ) 。在线模式指的是将分子印迹固相萃取柱( m i s p e ) 与其他 仪器相连，使富集、分离和检测过程自动化，最早将分子印迹聚合物用于固相 萃取的是b s e r g r e n 1 2 5 】，在线富集了尿液中的一种抗艾滋病药物喷他咪；离线模 式是目前最常用的一种模式，其操作比较简单，包括平衡、上样、淋洗和洗提 四个过程，通过优化各步的条件，可以很好地对目标物进行富集和分离。 9 第一章绪论 第二节分子印迹固相萃取法 1 2 1 固相萃取的装置和原理 固相萃取( s o l i dp h a s ee x t r a c t i o n ，简称s p e ) 发展于上世纪7 0 年代，由于 其操作简单、使用灵活、回收率高、消耗溶剂少等优点，在许多领域取代了传 统的液液萃取而成为样品前处理的有效手段。它基于液固相色谱理论，采用选 择性吸附、选择性洗脱的方式对样品进行富集、分离和纯化，是一种包括液相 和固相的物理萃取过程；也可以将其近似地看作一种简单的色谱过程。将样品 上样，使其通过固相萃取小柱，目标物能部分或者全部被保留在其中，用一种 或者几种溶剂进行淋洗和洗提，这两步可以有效地对目标物进行富集和分离。 它常用的溶剂有：甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、甲苯、氯仿、水、乙腈、乙 酸乙酯等，根据实验的需要还可以选用一定p h 值的缓冲溶液，如磷酸缓冲溶液。 根据填料类型，固相萃取吸附剂大致可以分为以下三种：键合硅胶( c t 8 、 c 8 、c n 、n h 2 、p s a 、s a x 、c o o h 等) 、高分子聚合物( p e p 、p a x 、p c x 、 p s 、m 斟) 、吸附型填料( 硅酸镁、石墨化碳、氧化铝等) 、混合型及专用柱( 磺 胺专用柱、磺酰脲除草剂专用柱等) 。根据保留机理，则可以分为：正相吸附、 反相吸附、离子交换吸附、混合型吸附。 常见的固相萃取柱一般分为三个部分：聚丙乙烯柱管，筛板和填料。它们 的规格都是可以选择的，常用的有1 0 0 m g m l ，2 0 0 m g 3 m l ，5 0 0 m g 3 m l ，l g 6 m l ( 填料柱管体积) 等。如图1 7 所示： 黼( 1 啼眯的多j 幅砑洲) 、二 跳臌构 1 。一，i ? 图1 7 固相萃取柱的结构示意图 1 0 装置具有可以精确控制流速，真空度好，使用方便等优点。 图1 8 固相萃取装置图 1 2 2 分子印迹固相萃取的操作模式 分子印迹固相萃取( m i s p e ) 的原理与固相萃取相似，只是将分子印迹聚合 物作为吸附剂，填到空白的固相萃取小柱中，用这种柱子来富集和提取目标化 合物。与固相萃取相比，分子印迹固相萃取柱具有选择性好，机械稳定性高， 可以多次重复使用等特点，因此被许多化学工作者广泛的使用。近年来，有许 多关于分子印迹固相萃取的报道。 分子印迹固相萃取有两种操作模式，分别为在线模式和离线模式。这两种 方法各有利弊，在实际的工作中，后者应用更广。 1 2 2 1 在线模式( 0 n _ | h e ) 在线固相萃取通过同时使用几个输液泵和六通阀连成一套比较复杂的系 统，可以让上样清洗洗脱检测自动进行，且在系统中可以加入其它预柱使其 更好的对样品进行分离。分子印迹固相萃取的在线模式一般有两种，既可以直 接直接与检测器相连，也可以先与色谱柱连接后再接检测器。前者对目标物有 除杂、富集和分离的作用，后者相当于是一种前处理柱。 最早将分子印迹聚合物应用于固相萃取的是b s e l l e r g r e n t l 2 5 1 ，作者在线富集 了尿液中的一种抗艾滋病药物喷他咪。周杰【1 2 6 】等合成了甲氧苄啶棒状印迹聚合 第一章绪论 物，并将其装于色谱柱中，在线富集了尿样中的甲氧苄啶，回收率在9 0 以上。 j j o d l b a u e r 1 2 7 】等选择不同的模板分子( 黄曲霉素a 的三种相似物) 和功能单体 ( 两种新功能单体和两种辅助功能单体) 合成了8 个印迹聚合物和6 个非印迹 聚合物，它们能够识别十几种褐黄曲霉素a 的相似物，并且作者很好地分析了 相似物上的基团以及分子体积大小对相似物在印迹聚合物上吸附量和选择性的 影响。e p c l a i 科研小组建立了一种印迹固相萃取微柱脉冲清洗差动脉冲冲洗 紫外检测快速在线富集、分离和检测样品的方法。采用该方法已对茶碱【1 2 & 1 3 0 】、 2 氨基吡啶【1 3 l 】、头孢氨苄【1 3 2 1 和甲福明二甲双胍【1 3 3 】进行了检测，并从柱体积、 流速、柱温、溶剂极性等多方面进行了优化。b b j a m a s o n 1 3 4 】等以除草剂西玛津 为模板分子，设计了一套在线固相萃取装置。首先将样品富集在普通的固相萃 取柱上，然后转换第一个六通阀，把固相萃取上的样品转移到印迹聚合物柱上； 再转换第二个六通阀对印迹聚合物柱进行清洗去除杂质；最后再经过第三个六 通阀转换，将印迹聚合物柱上的样品洗脱到分析柱上，通过检测器对样品进行 测定。r k b e b e r i b 5 】等建了一个在线s i x s p e 检测平台，利用液相色谱与质谱联 用来检测样品。w m m u l l e r 1 3 6 】等将印迹聚合物装填到毛细管柱中，组建了- ：套 在线固相微萃取装置。越种微萃取方法的优点是操作时间短、溶剂消耗少、低 成本、高选择性，并且还可以自动化，它为分析工作者提供了一种高效、快速 测定存在于复杂体系中样品的方法。 1 2 2 2 离线模式( o f f - 1 n o ) 目前，分子印迹固相萃取采用最多的还是离线模式，这种模式相对在线模 式操作要简单，可选用的溶剂以及添加剂会更多，因此有更高的富集率和选择 性；其缺点在于测试时间增长、误差会相应地增大。离线模式一般可分为四个 部分： ( 1 ) 平衡( c o n d i t i o n i n g ) 在上样之前用一定的溶剂洗脱上一次使用后可能残留在萃取柱上的物质， 确保不会干扰下一次测量，即除去杂质；然后用上样所用的溶剂平衡萃取柱， 创造一定的溶剂环境，使其在上样时能更好的吸附样品。 ( 2 ) 上样( l o a d i n g ) 上样对固相萃取是很重要的一步，上样溶剂的选择要使被富集的样品不穿 漏，而其它干扰物尽可能的不吸附或少吸附。对于样品不穿漏是比较容易做到 1 2 第一章绪论 的，而干扰物多数也会随样品一起被共萃取到聚合物上一般要通过清洗才能除 去。目前上样一般采用两种模式：一种是正相模式即以有机溶剂为上样溶剂； 二是反相模式即以水为上样溶剂。正相模式一般选用极性较小的溶剂，这样可 以减小对识别位点的破坏，使用较多的有机溶剂有氯仿、二氯甲烷、甲苯、乙 腈等；反相模式是样品利用疏水性结合到聚合物上，此种方法聚合物对样品负 载量比较大，但选择性差( 印迹分子在印迹与非印迹聚合物上的吸附量几乎没 有差别) ，杂质有可能也被完全吸附。 ( 3 ) 淋洗( w a s h i n g ) 淋洗是固相萃取中最关键的步骤，目的是除去吸附在聚合物柱上的杂质但 又要不影响印迹分子的吸附，即最大程度的除去干扰物。普通的吸附剂由于选 择性差，所以很难找到适合的清洗条件；而印迹聚合物本身具有很好的专一性， 但其选择性可能在上样过程中会被非选择性吸附所掩盖，只要找到适合的清洗 条件就能达到很好的分离效果。清洗所用的溶剂种类很多，主要根据印迹分子、 相似物和杂质的物理、化学性质等进行选择；组成可以是单一溶剂、两种或三 种溶剂的混合液、单一溶剂中加入少量酸性、碱性或强极性添加剂等。 ( 4 ) 洗提( e l u t i n g ) 。 洗提是固相萃取的最后一步，它要求用尽量少的溶剂回收吸附在聚合物萃 取柱上的分析物。一般采用极性比较强或在其中加入少量强酸或强碱的添加剂。 使用比较多的添加剂为三氟乙酸和三乙胺。 刍嚣晶：纛 耐p r 蝴l l d 螂唧脚i 可可； 乏a w 嘣髓啊嘲夏睇l 嘲4 憎小i n 簪m o m v a l 5e l u t l m so f 竹 o m t a a t r u 崦哪r 州_ 蚺 h 憎峨耐岍 j i n 协r r l 岣鲫忡飘州i l _ h 。t “，_ - 。一。_ ：。d t 目| _ ：h h l ；d ：_ 1 h i 图1 9 固相萃取过程示意图【1 3 7 】 1 3 w 1 1 重 剂、除草剂、脱叶剂、植物生长调节剂等，这些农药在我们日常食用的蔬菜、 茶叶等食品中广泛存在，而且它们对环境( 水或者土壤等) 造成了很大的污染， 许多科研小组积极开发有效的方法来检测污染物。 关于农药残留的检测有很多报道，本节主要讲述分子印迹固相萃