环境科技
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分子印迹聚合物固相萃取及其应用

  摘 要:分子印迹作为制备对某一特定的分子(印迹分子或模板分子) 具有特异性识别的聚合物的过程,在分离分析、仿生传感器和模拟酶催化等方面具有重要的应用前景。


  关键词:分子印迹 分子印迹聚合物 固相萃取 应用前景分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymers ,MIPs) 是一种人工合成的具有分子识别能力的新型高分子材料,合成此聚合物的技术是在Pauling 的“抗原--抗体”作用学说以及Dickey 的“专一性吸附”理论的启发下建立起来的。此外,它具有稳定的物理化学特性和机械性能,能耐高温、高压;抵抗酸、碱、高浓度离子及有机溶剂的作用,并可以反复使用。近十几年来, 利用基于MIPs 的技术从环境样品(水和土壤)和生物样品(血液、尿液、动物肝脏、植物) 中萃取分析物受到越来越多的关注,并取得了良好的效果,本文主要综述分子印迹聚合物的制备及其在固相萃取中的应用。


  一、分子印迹聚合物的制备原理MIPs 制备的基本原理是,在适当的溶剂中,经交联剂作用,模板分子与一种或几种功能单体形成含有模板分子的聚合物母体,然后通过物理或化学途径除去母体中的模板分子, 最终得到分子印迹聚合物(MIPs)。


  二、分子印迹聚合物的制备方法按照单体与模板分子结合方式不同,分子印迹主要可以分为预组织法和自组装法两种基本方法(一)预组织法合成分子印迹聚合物预组织法(preorganization) 又称共价法, 在此方法中,印迹分子先通过共价键与功能单体相结合,形成单体- 模板分子复合物[1],然后加入交联剂交联聚合,聚合后再通过化学方法使共价键断裂而去除印迹分子。


  (二)自组装法合成分子印迹聚合物在制备分子印迹聚合物的过程中,印迹分子与功能单体首先通过一种或几种非共价键作用自组装成具有多点相互作用和确定关系的复合物[2],再加入交联剂和引发剂,聚合后这种相互作用被固定下来,然后通过淋洗除去印迹分子,如此就可以得到分子印迹聚合物。


  三、分子印迹聚合物的特点分子印迹聚合物之所以发展如此迅速,主要是因为它有三大特点[3]:


  (1)构效预定性(predetermination)(2)特异识别性( specific recogni tion)(3)广泛实用性(practicability)四、分子印迹聚合物在固相萃取中应用固相萃取(Solid - Phase Extraction ,简称SPE)由于具有回收率和富集倍数高、有机溶剂用量少、对环境友好、无相分离操作、易于收集组分、能处理小体积试样、操作简单和易于实现自动化等优点。


  (一)分子印迹聚合物固相萃取对硫磷分子有机磷农药被广泛用作农业杀虫剂。Marx 等[4]以四乙氧基硅烷为前驱体,苯基三甲氧基硅烷和氨丙基三乙氧基硅烷做功能单体,制备了对硫磷的溶胶凝胶分子印迹膜传感器。


  (二)分子印迹聚合物对中药有效成分提取分子印迹技术应用于中药有效成分的提取是一个新兴的领域。鉴于中药提取物中成分的复杂多样性,传统的液液萃取及层析柱方法溶剂消耗量大,对环境污染严重。Lin 等[5]则将青藤碱印迹的MIP用于测定血液中的青藤碱, 线性范围5―60mg/L ,回收率达98 %以上。


  (三)分子印迹固相萃取对除草剂残留的分析除草剂占农业化学品的50%,自然环境作用下, 进入地表和地表水中, 造成农作物、土壤、地表水的污染将分子印迹聚合物用于环境中苯氧羧酸类除草剂的监测源于Baggiani C[6]等以除草剂2,4,5-三氯苯氧乙酸为模板制备聚合物,将聚合物作为固相萃取的填料富集河水中的2,4,5-三氯苯氧乙酸及相关除草剂。


  五、结语目前,分子印迹技术仍然存在许多问题有待于进一步解决。 首先是分子印迹过程和分子识别过程的机理和表征问题。 如何从分子水平上更好地理解分子印迹过程和识别过程,仍需开展大量工作。其次,目前使用的功能单体、交联剂和聚合方法都有很大的经验性质和局限性。目前分子印迹聚合物大多只能在有机相中进行聚合和应用而天然的分子识别系统大多是在水溶液中进行的。可以相信,随着化学、生命科学、材料科学和分析技术等的不断发展,分子印迹技术将会在化学及其相关领域得到日益广泛的应用。


  参考文献:


  [1] 何颖,张涛,康天放。 蔬菜中有机磷农药残留的分光光度法快速检测[J ] . 环境化学, 2005 , 24 (6) : 7112713.


  [2] Marx S , Zaltsman A , Turyan I. Parathion sensor based onmolecularly imprinted sol--gel films [ J ] . Analytical Chemistry ,2004 , 76(1) : 120--126.


  [3] Li C Y, Wang C F , Wang C H , et al . Construction of a novelmolecularly imprinted sensor for the determination of O , O―dimethyl-(2 ,4--dichlorophenoxyacetoxyl ) methinephosphonate[J ] . Analytica Chimica Acta , 2005 , 545(2) : 122--128.


  [4] Simpson N J K. Solid--Phase Extraction : Principles , Techniques ,and Applications. New York and Basel : Marcel Dekker , 2000.


  [5] Wang H J , Zhou W H , Yin X F , et al . Template synt hesizedmolecularly imprinted polymer nanotube membranes for chemi-cal separations[J ] . J . Am. Chem. Soc. , 2006 , 128 : 15 954-15 955.


  作者简介:


  李美玲 (1985.1- ),女,汉族,黑龙江牡丹江人,四川省地质工程勘察院,助理工程师,从事环境项目经营管理、环境监测与分析技术相关工作。


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