（分析化学专业论文）两种苯磺隆分子印迹聚合物膜的制备及其性能研究.pdfVIP

m e m b r a n c e sa n dt h e i rp e r f o r m a n c e s d e p a r t m e n t ：c o l l e g eo fc h e m i s t r ya n dm a t e r i a l s c i e n c e m a jo r ：a n a l y t i c a lc h e m i s t r y m a s t e r sd e g r e ec a n d i d a t e ：l i ux u f e i s u p e r v i s o r ：p r o f z h o uj i e t a i a nc h i n a l a l 7 j u n e2 0 1 0 山东农业大学硕士学位论文 a a o a 毋n b c i a c e e d m a f r m h p l c m a a m i m m p s a n o d i ca l u m i n ao x i d e 2 , 2 - a z o b i i s o b u t y r o n i t r i l e a t o mt r a n s f e rr a d i c a lp o l y m e r i z a t i o n n o - b r o m o p h e n y l c a r b a m o y l ) 一5 - c h l o r o 一1 h b e ：n z o d i m i d a z o l e - - 2 c a r b o x a m i d e c h l o r i m u r o n - e t h y l e t h y l e n eg l y c o ld i m e t h a c r y l a t e f o u r i e rt r a n s f o r m i n f r a r e ds p e c t r o s c o p y h i g h - p e r f o r m a n c e l i q u i dc h r o m a t o g r a p h y m e t h y l a c r y l i ca c i d m o l e c u l a r l yi m p r i n t e dm e m b r a n e m 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 n m o l e c u l a r l yi m p r i n t i n gt e c h n o l o g y n m i m n m i p s n o n - m o l e c u l a r l yi m p r i n t e d m e m b r a n e n o n - m o l e c u l a r l yi m p r i n t e d p o l y m e r s 阳极氧化铝 偶氮二异 丁腈 原子转移 引发聚合 n _ 4 溴苯基 - n - 6 氯苯并 咪唑2 甲酰 基脲 氯嘧磺隆 乙二醇二甲 基丙烯酸酯 傅立叶变换 红外光谱仪 高效液相 色谱 甲基丙烯酸 分子印迹膜 分子印迹 聚合物 分子印迹 技术 非分子 印迹膜 非分子印迹 聚合物 两种苯磺隆分子印迹聚合物膜的制备及其性能研究 山东农业大学硕士学位论文 目录 中文摘要i a b s t r a c t i i i 第1 章分子印迹技术原理及其研究进展1 1 1 引言1 1 2 分子印迹基本原理1 1 2 1 共价键法2 1 2 2 非共价键法2 1 2 3 共价作用与非共价作用结合3 1 3 分子印迹聚合物的制备3 1 3 1 反应条件的选择3 1 3 2 传统的印迹聚合方法5 1 3 2 1 本体聚合5 1 3 2 2 原位聚合6 1 3 2 3 沉淀聚合法6 1 3 2 4 悬浮聚合6 1 3 2 5 溶胀聚合7 1 3 2 6 表面印迹法7 1 3 2 7 分子印迹膜技术7 1 3 3 现代分子印迹方法9 1 3 3 1 计算组合优化方法一9 1 3 3 2 抗原决定基法9 1 - 3 3 3 壳聚糖分子印迹技术1 0 1 3 3 4 分子印迹聚合物材料纳米结构的合成1 1 1 3 3 5 分子印迹膜新技术1 1 1 4 分子印迹技术的应用1 3 1 4 1 在食品安全领域的应用1 3 1 4 2 分子印迹在医药领域的应用1 4 1 4 3 分子印迹在分离富集金属离子方面的应用1 4 1 4 4 在残留分析中的应用15 两种苯磺隆分子印迹聚合物膜的制备及其性能研究 1 5 本研究的意义17 第2 章交联功能单体n ，o 双异丁烯酰乙醇胺的合成及其在苯磺隆分子印 迹膜中的应用1 9 2 1 引言1 9 2 2 化学材料与方法2 0 2 2 1 化学试剂和仪器2 0 2 2 2n ，o 双异丁烯酰基乙醇胺( n o b e ) 的合成2 1 2 2 3 紫外光谱的测定2 1 2 2 4t b m 分子印迹膜( p t b m ) 的制备2 1 2 2 5p t b m 和p n o n 的表面的扫描电子显微镜( s e m ) 分析2 2 2 2 6 液相色谱法测定t b m 及其类似物2 2 2 2 7 膜渗透选择性测定的实验方法2 2 2 。2 7 1 单一底物的渗透选择性2 2 2 2 7 2 混合底物的竞争渗透选择性2 3 2 2 8 印迹因子的测定2 3 2 3 结果与讨论2 4 2 3 1 模板分子与功能单体的相互作用2 4 2 3 2 膜表面形态的表征和研究2 6 2 3 3 聚合物膜的印迹效应2 7 2 3 4 聚合物膜的渗透选择性2 8 2 3 4 1 分子印迹膜的渗透选择透性2 8 2 3 4 2 分子印迹膜分离能力的评价2 9 2 4 结j 沦3 0 第3 章苯磺隆分子印迹纳米线膜的制备及其性能研究31 3 1 引言31 3 2 化学材料与方法3 1 3 2 1 化学试剂和仪器3 1 3 2 2 实验方法3 2 3 2 2 1n ，o 一双异丁烯酰基乙醇胺( n o b e ) 的合成3 2 3 2 2 2 原子转移自由基聚合( a t r p ) 处理a a o 膜表面3 2 山东农业大学硕士学位论文 3 2 2 3 苯磺隆分子印迹纳米线膜( p n i ，m ) 的制备3 2 3 2 2 4p r w i 和p 刚的表面的扫描电子显微镜( s e m ) 分析3 3 3 2 2 5p t w m 的结合特性试验3 3 3 2 2 6 膜渗透选择性测定的实验方法3 3 3 2 2 6 1 单一底物的渗透选择性3 3 3 2 2 6 2 混合底物的竞争性渗透选择性3 4 3 3 结果和讨论3 4 3 3 1p r w m 的制备3 4 3 3 2 膜表面形态的表征和研究3 5 3 3 3p r w m 的结合特性3 5 3 3 4p v w m 的渗透选择性3 7 3 3 4 1p v w m 渗透单一底物的选择性3 7 3 3 4 2p 1 w i 分离能力的评价3 9 3 4 结论4 0 参考文献4 1 致谢51 攻读学位期间完成论文情况5 2 i i i 山东农业大学硕士学位论文 中文摘要 分子印迹是制备对某一客体分子具有预定选择性的聚合物材料过 程，最初起源于f i s c h e l 的“锁钥学说”和p a u l i n g 的抗体形成学说。利 用分子印迹聚合物内所形成的与模板分子相匹配的形状、孔穴大小、识 别位点等，对模板分子产生的“识别效应”来实现对模板分子的选择性识 别。分子印迹聚合物不仅具有类似酶和抗体的特定的识别能力，而且还 具有独特的化学和物理稳定性、长的使用寿命和简单的制备方法等优点， 因此，它已获得广泛的应用，包括色谱固定相、模拟酶催化、固相萃取、 药物传递和传感技术等。 分子印迹膜结合了分子印迹技术和膜分离技术的优点，具有操作简 便，耗能少，反应时间短，干净无污染等特点，同生物膜相比，具有很 高的稳定性和机械强度，对目标分子具有高的渗透选择性和识别能力。 农药残留危害已越来越引起了人们的重视，“十一五”开局的2 0 0 6 年，国家8 6 3 计划将分子印迹技术在农药检测领域的应用作为重点技术 进行支持，当前研究和加快农药快速检测方法的建立对于食品安全迫切 需要也是世界各国政府和人民的共同愿望。 本文合成了n ，o 双异丁烯酰乙醇胺作交联功能单体，利用分光光度 法研究了甲醇中n ，o 双异丁烯酰乙醇胺和苯磺隆的结合机理，基于此， 制备合成了以苯磺隆为模板分子的分子印迹膜，我们用扫描电镜观测了所 制得分子印迹膜和非分子印迹膜的表面形态。我们还测定了分子印迹膜的 印迹因子，并通过单分子渗透实验和多分子竞争扩散实验检验了分子印迹 膜对苯磺隆、噻吩磺隆和氯嘧磺隆的选择渗透性，实验结果表明，制备的 分子印迹膜对模板分子苯磺隆具有高选择性。 通过表面引发的原子转移自由基聚合作用，合成了分子印迹纳米线 膜，用扫描电镜观测了所制得分子印迹纳米线膜和非分子印迹膜的表面形 态。绘制了分子印迹纳米线膜对模板分子的吸附等温线，用s c a t c h a r d 图 验证了分子印迹纳米线膜对苯磺隆的结合特性。通过单分子渗透实验和多 分子竞争扩散实验检验了分子印迹膜对苯磺隆、噻吩磺隆、氯嘧磺隆和氯 对溴的选择渗透性，实验结果表明，制备的分子印迹膜对模板分子苯磺隆 具有高选择性。 ， 两种苯磺隆分子印迹聚合物膜的制备及其性能研究 在制备分子印迹膜的过程中，省去了额外功能单体的加入和功能单 体、交联剂和模板配比的优化，大大简化了理想分子印迹聚合物的制备手 续，与传统的功能单体相比对模板分子具有更明显的选择性。这种识别特 性有望实现建立残留快速检测的传感技术，对于建立农药残留的快速检测 方法具有一定的指导意义。 关键词：苯磺隆；分子印迹聚合物；n ，o 双异丁烯酰乙醇胺；分子 印迹纳米线膜 m o l e c u l a r l yi m p r i n t e dm e m b r a n e sc o m b i n et h ea d v a n t a g e so f m o l e c u l a r i m p r i n t i n ga n dm e m b r a n es e p a r a t i o n i ta l s oh a ss p e c i a l t ys u c ha ss i m p l e o p e r a t i o n ，l e s se n e r g y , s h o r tr e a c t i o nt i m e ，d e a n ，u n c o n t a m i n a t e d ，h i g h s t a b i l i t y , g o o dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s ，h i g hp e r m s e l e c t i v i t ya n dr e c o g n i z a t i o n c a p a b i l i t yc o m p a r e dw i t hb i o l o g i c a lm e m b r a n e t h eh a z a r do fp e s t i c i d er e s i d u a lh a sa r o u s e dm o r ea n dm o r ep e o p l e s a t t e n t i o n i nt h ey e a r2 0 0 6 ，t h eb e g i n n i n go fe l e v e n t hf i v e y e a rp l a n ， 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 ea sak e yp r o g r a ma p p l i e di nt h ef i e l do f p e s t i c i d ed e t e c t i o nh a sb e e ns u p p o r t e db yn a t i o n a l8 6 3p l a n a tp r e s e n ti ti sa u r g e n tn e e df o rf o o ds e c u r i t yt or e s e a r c ha n di m p r o v er a p i dd e t e c t i o nm e t h o d ， a n da l s oac o m m o nd e s i r ef o rg o v e r n m e n t sa n dp e o p l e i nt h i s p a p e r , n ，0 一b i s m e t h a c r y l o y le t h a n o l a m i n ew a ss y n t h e s i z e da s e r o s s l i n k i n gm o n o m e r , t h e n t h e b i n d i n g m e c h a n i s mb e t w e e n n ，o o b i s m e t h a c r y l o y le t h a n o l a m i n ea n dt r i b e n u r o n - m e t h y li nm e t h a n o lw a s s t u d i e dw i t hu v - v i s i b l es p e e t r o p h o t o m e t e r b a s e do nt h i s s t u d y , u s i n g t r i b e n u r o n - m e t h y l a st e m p l a t em o l e c u l e ，m o l e c u l a r l yi m p r i n t e dm e m b r a n e w a sp r e p a r e d t h e n ，m o r p h o l o g i e so ft h er e s u l t a n tp o l y m e r i cm e m b r a n eo rt h e 1 1 1 ， c o n t r o lm e m b r a n ew e r ev i s u a l i z e dw i t hs c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p y ( s e m ) ， a n dt h ei m p r i n t i n gf a c t o rw a sa l s od e t e c t e d t h em e m b r a n ep e r m s e l e c t i v i t y f o rt r i b e n u r o n m e t h y l ，t h i f e n s u l f u r o n - m e t h y la n dc h l o r i m u r o n - e t h y lw a s t e s t e d w i t hs e p a r a t ee x p e r i m e n t sa n dc o m p e t i t i v ed i f f u s i o ne x p e r i m e n t s t h e s e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h em o l e c u l a r l yi m p r i n t e dm e m b r a n ee x h i b i t e dh i g h e r t r a n s p o r ts e l e c t i v i t yf o rt h et e m p l a t em o l e c u l et r i b e n u r o n - m e t h y l t h e n ，m o l e c u l a r l yi m p r i n t e dn a n o w i r em e m b r a n ew a sp r e p a r e dt h r o u g h s u r f a c e i n i t i a t e da t o mt r a n s f e rr a d i c a lp o l y m e r i z a t i o n ( a t r p ) ，a n dt h e m o r p h o l o 百e so f t h ep r e p a r e dm o l e c u l a r l yi m p r i n t e dn a n o w i r em e m b r a n ea n d t h ec o n t r o lm e m b r a n ew a so b s e r v e d t h ea d s o r p t i o n i s o t h e r mo ft h e m o l e c u l a r l yi m p r i n t e dn a n o w i r em e m b r a n et o w a r d t h et e m p l a t em o l e c u l ew a s d r a w e d ，a n dt h ea s s o c i a t e dp r o p e r t yo ft h em o l e c u l a r l yi m p r i n t e dn a n o w i r e m e m b r a n et o w a r dt r i b e n u r o n m e t h y lw a sc o n f i r m e du s i n gs c a t c h a r de q u a t i o n t h em e m b r a n ep e r m s e l e c t i v i t yf o rt r i b e n u r o n m e t h y l ，t h i f e n s u l f u r o n - m e t h y l ， c h l o r i m u r o n e t l l y la n db c i aw a st e s t e d w i t hs e p a r a t ee x p e r i m e n t sa n d c o m p e t i t i v ed i f f u s i o ne x p e r i m e n t s t h e s er e s u l t ss h o w e dt h a t t h eo l e c u l a r l y i m p r i n t e dm e m b r a n ee x h i b i t e dh i g h e rt r a n s p o r ts e l e c t i v i t y f o rt h et e m p l a t e m o l e c u l et r i b e n u r o n - m e t h y l i nt h ep r o c e s so fp r e p a r i n gm o l e c u l a r l yi m p r i n t e dm e m b r a n e ，t h e p r e p a r a t i o np r o c e d u r ew a ss i m p l i f i e dg r e a t l yb yi g n o r i n gt h eo p t i m u m r a t i oo f 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 d t h eo p t i m u mr a t i oo ff u n c t i o n a l m o n o m e r t e m p l a t e u t i l i z a t i o no fn o b ea l o n eo f t e np r o v i d e sm o l e c u l a r l y i m p r i n t e dp o l y m e r sw i t hh i g h e ra f f i n i t y t o w a r dt e m p l a t e st h a nt h o s eo f i n c o r p o r a t i n gaf u n c t i o n a lm o n o m e r t h i ss e l e c t i v ei d e n t i f i c a t i o nf e a t u r ew i l l h e l pt od e v e l o ps e n s o rt e c h n i q u ei nr a p i d d e t e c t i o no ft r i b e n u r o n - m e t h y l r e s i d u a l ，a n di ti so fs o m eg u i d i n gs i g n i f i c a n c ef o rs e t t l i n gr a p i dd e t e c t i o n m e t h o do f p e s t i c i d er e s i d u a l k e y w o r d s ：t r i b e n u r o n - m e t h y l ；m o l e c u l a r l y i m p r i n t e dp o l y m e r ； n ，o - b i s m e t h a c r y l o y le t h a n o l a m i n e ；m o l e c u l a r l yi m p r i n t e dn a n o w i r em e m b r a n e i v 聚合物( w u l f fge ta 1 1 9 7 3 ) ，使这方面的研究产生了突破性进展。以后， 分子印迹以其通用性和识别性受到了人们越来越多的关注，1 9 9 7 年，美国 出版了第一本分子印迹技术的专论并成立了分子印迹协会( s o c i e t yo f m o l e c u l a ri m p r i m i n g ，s m i ) 。目前，全世界主要有瑞典、日本、德国、美国、 中国、澳大利亚、法国等1 0 多个国家，1 0 0 个以上的学术机构和企事业团 体在从事m i p s 的研究与开发。涉猎环境、医药、食品、军事等领域，涉 及色谱固定相( w u l f f ge ta 1 ，1 9 7 8 ) 、模拟酶催化( k e n s a k um e ta 1 ，1 9 9 4 ) 、 固相萃取( s e l l e r g r e nbe ta 1 ，1 9 9 0 ) 、药物传递( 郭洪声等，2 0 0 0 ) 和传感技术 ( s e r g e y e c ata e ta 1 ，1 9 9 9 ) 等技术范畴。 1 2 分子印迹基本原理 在功能单体和模板分子之间通过共价键或非共价键，功能单体所衍生 的功能残基按与模板互补方式，形成复合物；加入交联剂和引发剂，对单 体模板配合物进行聚合；将模板分子从聚合物中除去以便形成含有识别模 板分子的识别位点和孔穴的m i p s ，所形成的空腔“记忆了模板的结构， 尺寸以及其它的物化性质，并能有效而有选择性地去键合模板分子( 如图 1 1 ) 。根据模板分子同聚合物单体的官能团之间作用形式不同，分子印迹 两种苯磺隆分子印迹聚合物膜的制备及其性能研究 技术主要分为共价键法和非共价键法两类。 。飞- 矿步 9 ，o ， ，? n 簟一飞 图1 1分子印迹聚合物制备过程 f i g 1 1p r o c e s so f p r e p a r i n gm o l e c u l a r l yi m p r i n t e dp l o y m e r s a 功能单体( f u n c t i o n a lm o n o m e r s ) ；b 交联剂( c r o s s - l i n k e r ) ；c 模板分子( t e m p l a t e m o l e c u l e ) 1 功能单体与模板分子形成复合物( t h ef u n c t i o n a lm o n o m e r sf o r ma c o m p l e xw i t ht h et e m p l a t em o l e c u l e ) ；2 。复合物与交联剂发生共聚( t h ef u n c t i o n a l m o n o m e r sc o p o l y m e r i z ew i t ht h ec r o s s 1 i n k e r ) ；3 高度交联的高分子网络围绕着模板 分子形成( h i g h l yc r o s s - l i n k e dp o l y m e r i cn e t w o r k i sf o r m e da r o u n dt h et e m p l a t e ) ；4 除去 模板分子，得到对模板分子特异性识别能力的结合位点( r e m o v i n gt h et e m p l a t e l i b e r a t e sc o m p l e m e n t a r yb i n d i n gs i t e st h a tc a l lr e a c c o m m o d a t et h et e m p l a t ei nah i g h l y s e l e c t i v em a n n e r ) 1 2 1 共价键法 用该方法制备的聚合物及以后的分子识别过程都依赖于单体与印迹 分子之间可逆的共价键( w u l f f ge ta 1 ，1 9 7 3 ) 。该方法已被应用于制备各种 具有特异识别功能的聚合物，迄今为止，在m i p s 形成过程中人们使用的共 价键包括硼酸酯、西佛碱、缩醛酮、酯等化学键，囊括糖类及其衍生物、 甘油酸及其衍生物、氨基酸及其衍生物、甘油酸及其衍生物、扁桃酸、芳 香酮、二醛类、三醛类、铁转移蛋白、联辅酶和甾类等物质。共价键作用 的优点：在m i p s 能获得在空间精确固定排列的结合基团；若能以较高百分 比除去m i p s 中的t m ，则可以得到一类很好的功能材料。但由于共价键作 用力较强，在印迹分子自组装或识别过程中结合和解离速度较慢，难以达 到热力学平衡，不适于快速识别，而且识别水平与生物识别相差甚远，因 此共价法发展较为缓慢。 1 2 2 非共价键法 聚合前模板分子通过分子间作用力，如氢键、偶极、静电、电荷转移、 2 山东农业大学硕士学位论文 金属配位、疏水作用等与功能单体形成超分子复合物，再进一步聚合。 m o s b a c h 等( s e l l e r g r e nb e ta 1 ，1 9 8 8 ) 首次制备了非共价结合型m i p s ，目前得 到的聚合物包括一些染料、二胺类、维生素、氨基酸及其衍生物、多肽、 苄脒、激素、d 肾上腺素阻滞剂、三嗪类除草剂、金属、核酸和蛋白质等。 非共价作用具有多样性和普遍性，故对印迹分子的类型没有太多限制；可 使用多种功能单体；印迹分子易除去；m i p s 形成和识别机制机理类似抗体 等生物大分子配体，专一性好。因为通过较弱的非共价键相互作用，在温 和的条件下就可以除去模板分子，底物的结合和解离平衡也可以较快达 到，聚合后多余的功能单体、模板分子和交联剂绝大部分可被除去，m i p s 对模板分子就会具有较高的结合选择性。但这种印迹过程模板分子与功能 单体的化学计量数比不怎么明确，并且难以准确确定。非共价键法所用功 能单体量相对于模板分子大大过量，因而有相当多的结合基团呈无规则分 布，但对分离过程影响不大。该方法简单易行，其分子识别过程类似于天 然的分子识别系统，得到人们的极大关注，近年来发展较快。 1 2 3 共价作用与非共价作用结合 聚合时单体与模板分子间作用力是共价键，以获得在空间精确固定排 列的结合基团，而在对印迹分子的识别过程中，二者的作用是非共价的， 结合与离解速度较快，易于达到热力学平衡，操作简单，适于快速识别， 并且识别作用机理和生物识别比较接近，从而使m i p s 既有共价m i p s 的亲 和专一性强，又有非共价m i p s 操作条件温和等的优点( w h i t c o m b em je ta 1 1 9 9 5 ) 。 1 3 分子印迹聚合物的制备 1 3 1 反应条件的选择 模板分子、功能单体、交联剂、溶剂的用量等聚合条件对制备高识别 性能m i p s 有直接影响聚合条件的组合优化也就成了制备m i p s 的重要前 提。 模板分子的选择是m i p s 能否成功的决定性因素，一般地，模板分子 分子中含有强极性基团的化合物易于制备高效能的m i p s 。由于氢键具有 方向性和饱和性，作用力较强，因此能与功能单体间形成氢键的模板分子 往往能制备高选择性能的m i p s 。 两种苯磺隆分子印迹聚合物膜的制备及其性能研究 功能单体的选择主要由模板分子决定，首先功能单体必须能与模板分 子相互作用，且在反应中能与交联剂聚合处于合适位置使模板分子恰好镶 嵌其中并获得预期的取向和定位。其中以丙烯酸、甲基丙烯酸的脂以及酰 胺等为最常用的单体，对金属配合作用则应用氨基二乙酸衍生物，其它可 能的体系为聚硅氧烷类。以甲基丙烯酸( m a a ) 为代表的羧酸类单体最常 用。m a a 的羧基能与许多官能团发生较强的分子间作用，如与羟基、醚、 羧基、酰胺、脲等形成氢键以及与氨基发生离子交换作用。实际中也可以 将不同类型的功能单体混合使用，如m a a 与2 乙烯基吡啶。使用混合单体 时，印迹分子与单体间形成复合物作用力的种类和数量增加，所以m i p s 的 选择性可能比仅一种单体生成的m i p s 更高( r a m s t r o mo e ta 1 ，1 9 9 3 ) 。开发 研制新型功能单体是近年来分子印迹领域一个新方向，周艳梅等以锌原卟 啉为功能单体制备的分子印迹聚合物对模板分子胞嘧啶有很好的识别作 用( 周艳梅等，2 0 0 7 ) 。d a v i d 研究组等用n ，o 双异丁烯烯酰乙醇胺 m ，o - b i s m e t h a c r y l o y le t h a n o l a m i n e ，n o b e ) 作交联功能单体制备的分子印 迹聚合物( m a r t h asv e ta 1 ，2 0 0 4 ) ，对比另外一种功能单体制备的分子印迹 聚合物，其选择性更好。s h e a 研究组合成了一种新的具有三种功能基团 的可聚合单体( b e t r ade ta 1 ，2 0 0 3 ) ，这三种功能基团分别是荧光基团、可 聚合基团和以共价键方式结合印迹分子的功能基团。使用这种单体与苯乙 烯通过热聚合反应制备了聚合物膜，将这种膜应用于荧光传感器的识别元 件，对模板分子表现出良好的识别能力。陈长宝等以纤维素膜作为载体膜， 用自合成的9 乙烯基腺嘌呤( 9 v i n y l a d e n i n e ，9 v a ) 为新功能单体，成功制备 了吲哚乙酸( 1 h i n d o l e 3 a c e t i ca c i d ，认a ) 的分子印迹复合膜( c h e nc be ta 1 ， 2 0 0 6 ) ，实验表明i a a 印迹聚合物膜对i a a 具有较强的选择性。通过比较发 现该印迹聚合物膜在极性溶剂中的选择渗透性明显优于m a a 基体的l a a 印迹聚合物膜( k u g i m i y aa e ta 1 ，1 9 9 9 ) 。高吉刚等( 高吉刚等，2 0 0 8 ) 也首次 合成了水溶性的具有较长侧链的双功能基团的新型功能单体n ( p 乙烯基 苄基) n ，n - - 2 ( 3 羧基丙酰氧基) 乙基胺】，以此为基础制备的分子印迹聚 合物复合膜在水溶液中对印迹分子牛血清白蛋白有较高的渗透扩散选择 性。何锡文研究组( 王华芳等，2 0 0 8 ) 采用新型的功能单体3 氨基苯硼酸，以 一定形态的壳聚糖作为载体，合成了牛血清白蛋白的分子印迹聚合物，结 4 山东农业大学硕士学位论文 果表明，该印迹聚合物对于牛血清白蛋白亦呈现良好的选择识别能力。 目前，最常用的交联剂是乙二醇双甲基丙烯酸酯( e d m a ) ，主要是其 价格便宜，容易纯化，而且制备的分子印迹聚合物性能稳定，最近含有3 或4 个乙烯基基团的交联剂也被使用。e d m a 、三羟甲基丙烷三甲基丙烯 酸酯( t r i m ) 和季戊四醇三丙烯酸酯( p e t r a ) 均可在有机溶剂和亲水溶剂 中使用，而典型的水溶性交联剂是n ，n 亚甲基二丙烯酰胺。 溶剂应尽可能采用介电常数低的溶剂，如苯、甲苯、二甲苯、氯仿、 二氯甲烷等。受溶剂影响，在分析中，印迹聚合物可能发生溶胀，致使结 合位点的三维结构发生改变，对分析物的识别作用减弱，为避免溶胀发生 吸附中所用的溶剂最好与聚合反应溶剂一致。 模板分子、功能单体、交联剂和引发剂的相对比例，引发方式的选择， 引发剂用量多少都很大程度地影响着m i p s 的识别性能，同时这也是一项 繁冗复杂的工作，需要消耗大量的时间和精力来组合优化聚合条件。 聚合反应常用的引发剂为偶氮二异丁腈( a i b n ) 或偶氮- - ( 2 ，4 二甲基) 戊腈( a b d v ) ，可在加热或u v 照射下引发。在较低温度下聚合能使印迹分 子功能单体复合物稳定性增加，有益于改善m i p s 的选择性( w u l f fg 1 9 9 5 ) 。低温适于制备热不稳定的印迹分子的m i p s 。为消除空气( 氧气) 对反 应的影响，聚合反应引发前需对反应液进行超声处理并向反应容器充氮 气。 1 3 2 传统的印迹聚合方法 1 3 2 1 本体聚合 早期几乎均采用本体聚合( s e l l e r g r o nbo ta 1 ，1 9 8 8 ) f l 封 备m i p s ，即把模 板分子、功能单体、交联剂和引发剂按照一定的比例溶于惰性溶剂，转移 到安培瓶中经超声脱气、通氮除氧和紫外光低温照射或热分解自由基引发 聚合制得块状m i p s 。经过反复研磨、筛分，选择大小适当的微粒，洗脱除 去模板分子、真空干燥后得到m 口s 。此方法制备的m i p s 具有满意的“记忆 功能 ，对印迹分子有良好的选择性和识别特性，而且合成操作条件易于 控制，实验装置简单，便于普及。但后处理过程m i p s 利用率低，研磨过程 中会不可避免地产生一些不规则粒子和大量的过细粒子，费时费力，不利 于大规模生产；m i p s 的高度交联使模板分子不容易除去，部分结合位点必 两种苯磺隆分子印迹聚合物膜的制备及其性能研究 然会被包埋在m i p s i 为部使得吸附量不高。 1 3 2 2 原位聚合 原位聚合是在色谱柱或毛细管等反应器内直接聚合制得连续型棒状 或反应器内部形状的m i p s 。这种制备方法比较简便，没有繁琐的后续处 理和装柱手续，并且制得的m i p s 具有连续性、均一性的特点，从而能够 获得较好的分离效能。此法制得的棒型聚合物有预定用途所以有一定的优 势，再则长期运行后性能下降的聚合物粒子较容易被替换，但质子性化合 物的存在，使连续型棒状聚合物的亲和性和选择性降低，柱压偏高也在一 定程度上限制了这种方法的广泛使用。 1 3 2 3 沉淀聚合法 沉淀聚合法又称均相溶液聚合法，制备分子印迹聚合物开始于均相的 印迹分子、功能单体、交联剂和引发剂的混合液。引发剂受到激发分解产 生自由基，并引发聚合形成线型和分支的低聚物，然后低聚物通过交联成 核从介质中析出，这些核又相互聚结而形成聚合物粒子，并通过捕捉低聚 物和单体最终形成高交联的微球状聚合物( y ele ta 1 ，2 0 0 1 ) 。该聚合反应所 使用的功能单体、交联剂和引发剂可溶，但产生的聚合物微球不溶而沉淀， 对溶剂的要求高，难以获得广泛的应用。 1 3 2 4 悬浮聚合 悬浮聚合是制备m i p s 微球常用的方法之一，即用全氟烃为分散介质， 加入特制的聚合物表面活性剂使印迹混合液形成乳状溶液，引发聚合后可 得粒度分布窄、形态规则的m i p s 粒状微球。通常使用的单体是疏水性的， 所以连续相常用水或高极性的有机溶剂。但对于分子印迹聚合物的合成而 言，这些溶剂是不适宜的。为高极性溶剂会极大地降低功能单体与印迹分 子间相互作用的数量与强度，从而影响聚合物对印迹分子的识别能力；另 一方面，酸性单体在水中的溶解度过高，使单体与交联剂间的无规则共聚 很难进行，并且水溶性印迹分子会在水相中损失，所以很难用水相悬浮聚 合制备分子印迹聚合物。采用全氟化碳液体作为悬浮介质，代替传统的有 机溶剂水悬浮介质，从而根除了非共价印迹中存在的不稳定的预组织合成 物。悬浮聚合工艺简单、制备周期较短，并且可在水中进行聚合而能够满 足水溶性分子的印迹要求，但是所制m i p s 粒径分布宽，需经繁琐的分级 6 山东农业大学硕士学位论文 处理后才能使用，不可避免地会影响其性能与实际应用。 1 3 2 5 溶胀聚合 溶胀聚合实际上应称为多步溶胀悬浮聚合或种子溶胀悬浮聚合，因为 这种方法主要两步完成：采用有无皂乳液聚合法合成粒径较小的微球作为 种球；用一定的乳液进行多次溶胀种球，再通过还原剂的加入引发( 成国祥 等，2 0 0 2 ) 或热引发( 郭天瑛等，2 0 0 4 ) 聚合制得符合要求的m i p s 微球。聚合 反应可在极性溶剂中进行，所以制得m i p s 可用于极性环境，这满足了酶 模拟等生物环境的要求，同时m i p s 的规整性和单分散性也好。另外，识 别位点在m i p s 微球的表面使得模板分子的结合和洗脱可较快地达到平 衡。多步溶胀聚合法虽能够制得微米级且粒径较均匀的m i p s ，经简单的 洗涤即可使用，但这种方法需经多步繁琐的溶胀过程，且制备周期较长， 难以实现工业化。 1 3 2 6 表面印迹法 表面印迹( 吴文镶2 0 0 4 ) 是先将模板分子与功能单体在有机溶剂中反 应形成复合物，然后将此复合物与表面活化后的硅胶、三羟甲基丙烷三甲 基丙酸酯( t r i m ) 粒子和玻璃介质反应，从而制得m i p s 。这一方法解决了 本体