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复杂体系的分离分析在生命科学、生物技术、医药、环境科学及材料科学等领域中均具有重要意义。提高对复杂体系分离、分析的选择性,是解决其高效、快速和高通量分离、分析的有效途径之一。此外,在上述领域中,为适应复杂体系中极性物质,特别是水溶性小分子化合物的选择性富集、分离和分析,亟待发展对强极性小分子具有高选择性识别能力的分离介质和分离分析新技术。针对以上问题,本论文开展了高聚物型高效、快速色谱填料基质材料的合成、水溶性抗生素分子印迹材料的制备以及强极性污染物的选择性富集一催化降解的探索等研究工作,取得了以下主要研究结果:
针对甲磺酸培氟沙星(PEF-M)具有强水溶性,不溶于常规MIP制备体系而难以实现分子印迹的问题,以PEF-M为模板分子,采用表面引发原子转移自由基聚合(si-ATRP)技术,制备了PEF-M核壳磁性Fe3O4@MIP纳米颗粒。由于ATRP反应具有高反应活性,因此可以在强极性溶剂甲醇/水等体系进行聚合反应。与常规MIP制备体系相比,甲醇/水体系可以使模板分子PEF-M更好地溶解,形成均相聚合体系,进而合成出Fe3O4@MIP。在水相条件下,所制备的Fe3O4@MIP纳米微球对模板分子PEF-M显示出高的吸附容量,快的结合性能和优异的选择性。Fe3O4@MIP纳米微球的饱和磁化强度为41.4 emu/g,可在10 min内达到对PEF-M的饱和吸附。Fe3O4@MIP对PEF-M的饱和吸附容量为28.3μmol/g,解离常数为245μmol/L。将其作为固相萃取材料,与。RP-HPLC分析相结合,对鸡蛋样品中的PEF-M进行了富集检测。当PEF-M浓度为0.5-1.5 nmol/g时,回收率为92.8-96.5%,RSD为2.4-4.0%(n=3),显示了良好的回收率和重现性。本研究为制备水溶性小分子的分子印迹聚合物提供了一种简便、高效的新方法。
开展了兼具磁性和光催化性能的多功能分子印迹纳米粒子Fe2O3@MIP的制备与性能研究。以具有光催化功能的Fe2O3纳米颗粒为载体,以有机污染物水杨酸为模板分子,制备了磁性分子印迹光催化Fe2O3@MIP纳米粒子。在外加磁场条件下,磁分离时间大约为1 min,克服了常规光催化剂难以收集回收的不足。所制备的Fe2O3@MIP对模板分子具有高选择性吸附能力,印迹因子IF为1.6。光降解动力学研究显示,Fe2O3@MIP准一级反应表观速率常数是Fe2O3@NIP的1.5倍,表明分子印迹纳米粒子Fe2O3@MIP具有更高的光催化效率。
采用一步溶胀法制备了粒径均匀、双孔结构全PGMA-EDMA微球,考察了功能单体、交联剂、引发剂、线性种球、惰性成孔剂对微球结构形貌的影响。在不添加惰性成孔剂条件下,制备了PGMA-1微球,表征结果显示,PGMA-1具有较高的机械强度,当流速为6 mL/min,微球可耐受35 Mpa的背压。在PGMA-1微球制备的基础上,通过加入少量的惰性成孔剂,制备了具有超大孔结构的PGMA-2微球,当流速为6 mL/min,微球的背压为14.5 Mpa,此色谱基质既具有较好的通透性,又保持较高的机械强度,可用于生理活性物质的高效、快速分离分析。
以PGMA微球为基质,探索制备了NIPAAM接枝的温敏色谱填料。考察了溶剂、NIPAAM添加量和反应时间对微球接枝含量的影响。在常温下对三种芳香烃类物质直接进行了色谱分离。而氢化可的松、7-羟基香豆素、萘在低温下分离效果较差,通过温度变化,其分离性能有所提高。氢化可的松和香豆素在低温下不能分离,当温度升至50℃,两种物质得到较好的分离。