泡沫镍为基质利用聚砜成膜性通过浸蘸法制备分子印迹整体材料的方法与流程

本发明涉及固相（微）萃取材料制备技术领域，尤其涉及泡沫镍为基质利用聚砜成膜性通过浸蘸法制备分子印迹整体材料的方法。

背景技术：

固相（微）萃取是一项样品前处理与富集技术，广泛应用于被分析组分的富集和检测，操作简单，携带方便。但是很多固相微萃取装置存在一定的缺点和不足，例如最初发展的固相微萃取装置是石英纤维，石英纤维很细因此在使用的过程中比较容易折断；大部分的固相微萃取材料的成分都是聚合物，或者被聚合物包裹的基质，其形式为颗粒状或者细粉末。在固相微萃取的吸附解析过程中需要离心，这浪费了大量的实验时间；或者有些固相微萃取装置的制备过程几乎都需要在其表面修饰一定的官能团，然后利用基团之间的反应将材料一步一步的修饰到基质的表面。这种制备方法存在一定的不足之处，比如需要长时间的材料表面活化和处理的过程，基团之间反应时,实验条件比较苛刻不利于材料基质稳定，反应后基质表面的反应基团比较少，材料的上载率不高，所制备的固相微萃取涂层厚度不容易控制或者表面的涂层不牢固容易脱落等等。

泡沫镍是一种表面多孔具有一定厚度的合金材料，因此具有较大的比表面积；较好的硬度和柔韧度，能被多次折叠，可以按照需求裁剪和折叠。

分子印迹技术是根据抗体抗原理论发展起来的，利用抗体与抗原特异性识别且匹配的原理。在聚合体系中加入模板分子，功能单体，胶联剂，和引发剂进行聚合，当模板分子与聚合物单体接触时就会形成多重作用点，通过聚合过程这种作用就会被记忆下来，当模板分子去除之后，聚合物中就形成了与模板分子空间构型和大小都相匹配的具有多重作用点的空穴，这样的空穴将对模板分子及其结构类似物有特异性的吸附。

考虑到固相微萃取装置发展中遇到的问题和不足，在本发明中将固相微萃取材料与泡沫镍结合起来，利用聚砜的成膜性，通过浸蘸法一步制备泡沫镍为基质的分子印迹整体材料。本发明中采用的浸蘸法方便快捷，节约时间。将原料、基质和制备方法的优点进行结合，得到的材料可以便捷，快速，灵敏的富集和检测实际样品中的模板分子及其被分析物，具有很重要的现实意义。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供浸蘸法一步制备泡沫镍为基质利用聚砜成膜性固定分子印迹整体材料方法。

本发明泡以沫镍为基质利用聚砜成膜性通过浸蘸法制备分子印迹整体材料的方法，该步骤为：

a) 首先将泡沫镍裁剪成1-4 cm²小方块，用丙酮超声5-10min去除表面的油脂，作为整体材料的基质烘干备用；

b)分别称200-300 mg分子印迹材料和聚砜材料溶于N,N-二甲基甲酰胺中，加入磁子搅拌均匀后，将处理过的泡沫镍片加入其中，浸没10-15 s后用镊子取出，迅速将其浸入到十二烷基硫酸钠的乙醇水溶液中使聚砜在泡沫镍表面成型；取出后，空气中晾干，称重，备用。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明以简单的浸蘸法一步合成泡沫镍为基质利用聚砜成膜性固定分子印迹整体材料，制备方法简单快捷方便，成本低，表面的涂层不容易脱落，可以批量生产且重复性较好。

附图说明

图1为本发明中用到的五种物质（氧氟沙星OFL，环丙沙星CIP，恩诺沙星ENR，磺胺甲基嘧啶SMZ，罗丹明BRhB）的结构式。

图2为泡沫镍为基质聚砜材料和聚砜包裹氧氟沙星分子印迹的材料的扫描电镜图。

图3为加标0.5 μg mL^-1（A）和5 μg mL^-1（B）混标水溶液直接进样（a）经过泡沫镍为基质的聚砜材料（PNi）（b）和泡沫镍为基质的聚砜包裹氧氟沙星分子印迹的材料（PMNi）（c）富集之后的上清液进样色谱图，色谱峰1-4分别为SMZ，OFL，CIP和ENR。

图4为竞争吸附实验中PNi（A）和PMNi（B）的选择性吸附。

图5为不同的pH对PNi和PMNi吸附OFL和SMZ的影响。

图6为PMNi解析附条件优化：（A）解析溶剂；（B）解析时间；（C）解析次数。

图7为黄河水（A）和池塘水（B）的液相色谱图：a. 黄河水直接进样; b.加标0.5 μg mL^-1直接进样；c. 加标0.01 μg mL^-1标准混合溶液经过PNi富集之后；d. 加标0.01 μg mL^-1标准混合溶液经过PMNi富集之后。

具体实施方式

泡沫镍为基质聚砜包裹的分子印迹材料的制备：

a) 泡沫镍的处理 首先将泡沫镍（NF）裁剪成1.5 cm×1.5 cm的小方块，用丙酮超声10 min去除表面的油脂，烘干备用。

b) 分子印迹材料的合成 取0.228 g （0.060 mmol）的氧氟沙星和0.240 g（0.210 mmol）N-异丙基丙烯酰胺，216 μL（0.252 mmol）丙烯酰胺同时分散于内有6 mL 二甲基亚砜和12 mL氯仿的100 mL磨口圆底烧瓶中，空心塞封口，超声1 h进行预聚合，再一次性加入2.220 mL（1.200 mmol）乙二醇二甲基丙烯酸酯。超声30 min后，加入20 mg的偶氮二异丁腈，通入N₂去除体系内的O₂，氮气保护下60 ℃ 加热24 h进行聚合反应。

将聚合后的产物（黄色固体）用乙醇洗三次，8000 rpm min^-1离心后弃去上清液，70 ℃真空烘干，用研钵研磨后放入滤纸包，进行索氏提取去除模板分子。洗脱剂为甲醇：乙酸 = 9:1 (v/v)，每3小时更换一次洗脱液，直至洗脱液中检测不到模板分子氧氟沙星的存在，此时模板分子完全被洗脱。用研钵将分子印迹材料磨细，备用。

同样的方法制备恩诺沙星和罗丹明B的分子印迹材料，分子结构式如图1所示。

c) 优化聚砜与分子印迹材料的质量比 对聚砜与分子印迹材料的量进行了优化，取240 mg的聚砜材料溶于4.8 mL N，N二甲基甲酰胺（DMF）中，分别加入240 mg，480 mg，1.2 g的氧氟沙星分子印迹材料，使聚砜与分子印迹的材料质量比为1：1，1：2，1：5。通过对比制备出的泡沫镍为基质的材料的性能，最终确定采用聚砜：分子印迹材料 = 1:1的配比。

d) 分子印迹材料的成型制备 分别称240 mg的氧氟沙星分子印迹材料和聚砜材料溶于4.8 mL的DMF中，加入磁子搅拌均匀后，将处理过的泡沫镍片加入到聚砜的DMF溶液中，浸没10 s后用镊子取出，迅速将其浸入到0.5% SDS乙醇水的溶液中 (乙醇：水= 1:1，v/v) 使聚砜在泡沫镍表面成型。2 min后取出制备的PMNi材料，空气中晾干，称重，备用。PNi材料制备过程中不加分子印迹材料，其余过程同上。

如图3扫描电镜图所示，泡沫镍网有规则的孔结构（图2A），聚砜材料在其表面成型后会形成表面大孔（图2B），内部疏松多孔的结构（图2C），包裹分子印迹材料后，形貌有明显不同，可以看到分子印迹材料的颗粒（图2D）。

实施例1

分别将6块PMNi材料分别放到10 mL浓度分别为0.5, 1, 2, 5, 8 ,10 μg mL^-1的混标水溶液（包含OFL, CIP, ENR和SMZ，浓度分别为1 μg mL^-1）中25℃水浴振荡30 min后取上清液测定荧光强度计算吸附量。

由图4可以看出：本发明所制备的泡沫镍为基质的聚砜包裹氧氟沙星分子印迹的材料对于磺胺类（SMZ）几乎不吸附，对于沙星类物质（OFL,CIP，ENR）具有很好的选择性吸附和富集作用。由于在材料中加入了氧氟沙星分子印迹材料，洗脱模板分子后，材料中有氧氟沙星分子的空穴，因此在竞争吸附实验中对于沙星类物质具有很好选择性富集作用。

实施例2

分别将7块PMNi材料放入10 mL 1 μg mL^-1的OFL和SMZ水溶液中，在不同的pH（pH = 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9）的情况下进行吸附实验，25 ℃水浴振摇30 min后测定上清液的荧光强度计算吸附量。

由图5可以看出，pH对于PMNi材料的吸附能力影响不大，在pH=3-9的缓冲液中，吸附能力略有变化，在pH=5时吸附效果最好，随着pH偏碱性，吸附能力略有下降。PMNi对分析物的富集是由于氢键作用和分子与空穴的大小匹配左右，随着pH的不断偏碱性，会破坏其中的氢键作用，因此吸附能力稍有下降。但整体来说影响不大，由此也可以看出所制备的材料对环境的耐受性比较好。

实施例3

1）解析溶剂的优化

由于大部分沙星在醋酸中溶解度较好，因此选用醋酸甲醇溶液作为解析溶液，同时优化了不同配比（1%，3%，5%，8%，10%）下醋酸甲醇溶液的洗脱能力。解析溶液体积为2 mL，将解析溶液氮气吹干后用200 μL甲醇溶解后，取5 μL进样，通过峰面积测定解析容量。

2）解析时间的优化

分别在解析1 min，5 min，10 min，30 min，60 min时取样2 mL，解析溶液氮气吹干后用200 μL甲醇溶解后，取5 μL进样，通过峰面积测定解析容量。

3）解析次数的优化

将吸附材料用解析溶液洗脱4次，每次的解析溶液为2 mL。解析溶液氮气吹干后用200 μL甲醇溶解后，取5 μL进样中，通过峰面积测定解析容量。所有的都改过来

由于沙星类物质在醋酸中溶解度较好因此在本工作中选用醋酸甲醇溶液来进行解析附试验。分别优化了醋酸甲醇溶液的浓度，解析时间，解析次数，如图6所示，1%-10%的醋酸甲醇溶液进行了解析附实验，随着醋酸浓度的升高，解析附能力不断增加，但是10%醋酸甲醇溶液的洗脱能力却有所下降，因此选用8%的醋酸甲醇溶液来进行之后的解析实验。随后优化了解析时间，发现随着解析时间的增加，洗脱含量在不断的增加，在解析5 min的解析液中解析量已经超过80%，为了节约时间，提高实验效率，最终选用5 min作为解析时间。最后优化了解析次数，每次解析5 min，将解析4次的解析液分别进样到HPLC中，计算其解析附量，如图6C所示，对于三种沙星物质，两次解析量已经超过90%，因此在之后的实验中选用解析两次为实验条件。

实施例4

黄河水和池塘水采样后通过自然沉淀将大颗粒物沉淀，再用滤纸过滤。用0.45 μm的滤膜过滤后进样5 μL到HPLC中，并不能够检测到沙星类物质的存在。因此进行加标回收实验，在黄河水和池塘水中加标不同浓度（0.01，0.5，2.5 μg mL^-1）的混标溶液（1 μg mL^-1的OFL，CIP，ENR，SMZ的溶液），将4块PNi和PMNi材料分别放到10 mL不同浓度的溶液中，25℃水浴轻微振摇30 min。将材料取出用2 mL 8% 醋酸甲醇溶液在45℃水浴轻微振摇5 min，解析附2次，合并所有的解析附溶液。用氮气吹干解析附溶液再用200μL甲醇溶解，进样5 μL到HPLC中进行检测。HPLC仪器由两台Prostar210 型高压梯度泵，一台Prostar 325 型紫外检测器和一套色谱数据分析系统组成。色谱柱为反相C18柱，4.6 ×250 mm (Dikma Technologies)。流动相:溶剂A为0.05 mol L^-1磷酸盐缓冲溶液(pH =2.70)，溶剂B为乙腈溶液(A/B=84/16)；流动相在使用前均使用0.45 μm 的过滤膜过滤。流速为0.8 mL min^-1，进样量:5 μL，紫外检测器的检测波长为280 nm。

由图7可以看出，PNi和PMNi都可以很好地富集沙星类物质，但是并不能够富集磺胺类物质，表明分子印迹材料具有特异性富集的作用。由于在PMNi的制备过程中加入了氧氟沙星分子印迹材料，因此PMNi的吸附容量比PNi的大。在实际水样中可以很好的富集和定量检测沙星类物质，因此所制备的整体材料可以应用到实际样品的检测中。由下表可以看出加标回收率在92.40%-104.8%范围内，日内日间RSD值在1.0%-10.2% 范围内，可以看出材料的稳定性好，重复率高。

在黄河水和池塘水中分别加标不同浓度的回收率及日内日间RSD值

注：Nd表示未检测到被分析物