一种基于磁性碳纳米管的混合半胶束固相萃取剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于新材料科学领域，特别涉及一种基于磁性碳纳米管的混合半胶束固相萃取剂的制备方法，并将它作为样品前处理材料，来萃取和富集生物样品中的化合物。
【背景技术】
[0002]混合半胶束固相萃取是一种新兴的固相萃取技术。这种技术是通过静电引力、疏水力等的作用，将各种离子型表面活性剂或离子液体吸附于各种金属氧化物载体的表面形成混合半胶束，并以此作为固相萃取的吸附剂，对样品中的待测物进行富集，净化和浓缩。这种新型的固相萃取技术具有萃取效率高，萃取样品体积大，节省有机溶剂，易洗脱和吸附剂可重复利用等多种优点，非常适合于快速样品分析的要求。
[0003]混合半胶束固相萃取技术虽然有着各种各样的优点，但是，由于该吸附剂所用的Al2O3和S12载体的颗粒相对较大，比表面积小，因此在实际的分析过程中，吸附剂的消耗量较多。而且该种技术多采用装柱操作，在实际的应用中，步骤烦琐，操作耗时。特别是在应用于复杂基体样品的研究测定时，还需要经过比较烦琐费时的样品预处理过程。
[0004]磁性碳纳米管作为一种新型的纳米复合材料，由磁性纳米粒子和碳纳米管复合而成，在很多领域具有广泛的应用价值，其中以四氧化三铁纳米粒子和碳纳米管的复合形式为代表。将磁性碳纳米管作为载体，开发新型的混合半胶束固相萃取剂，可解决传统混合半胶束固相萃取技术遇到的困难:(I)磁性碳纳米管具有优异的磁性能，应用于富集材料时，可在外加磁场作用下，快速高效地与样品溶液分离，不需要进行过滤、离心等复杂的前处理过程；(2)磁性碳纳米管具有极高的比表面积，将其应用于样品的前处理过程，特别是大体积样品和复杂的生物样品中的微量甚至痕量分析物的富集分离，可获得较好的效果。
[0005]离子液体是一类由离子组成，其液体中只有阴离子和阳离子，而且其在室温附近的较大范围内都呈液体状态的物质。作为新型的溶剂，离子液体具有不易燃，导电性能好，绿色环保，可以循环利用等优点。当前，离子液体在众多化学领域有着非常广泛的应用。离子型表面活性剂是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。它是一大类有机化合物，他们的性质极具特色，应用极为灵活、广泛，有很大的实用价值和理论意义。
[0006]为了验证这种方法的可行性，选择了三种黄酮类药物作为目标物进行富集，黄酮体是由C6-C3-C6构成的化合物总称，其基本结构是两个苯环(分别命名为A环和B环)通过3个碳原子相互联结而成的一系列化合物。黄酮类药物具有多重药理作用，例如，抗氧化、消炎、抗癌等等。结合HPLC-UV方法测定尿液中的木犀草素、槲皮素和山奈酚。
【发明内容】
[0007]技术问题:
[0008]本发明的目的是克服传统样品前处理技术中的缺点，提供一种基于磁性碳纳米管的混合半胶束固相萃取剂的制备方法，利用该方法制备的磁性固相萃取剂应用于生物样品中黄酮类药物的萃取。该萃取剂具有以下优点:萃取剂用量少，萃取效率高；环境友好，成本低廉；操作简单，萃取速度快；稳定性好，可再生和重复利用。此外，该萃取方法简单准确，方法选择性好，没有尿液中蛋白质和其他内源性物质的干扰。
[0009]技术方案:
[0010]1.本发明的技术解决方案为:
[0011]a.基于磁性碳纳米管的混合半胶束固相萃取剂的制备:一、羧基化碳纳米管的制备:将多壁碳纳米管加入到浓HNO3-浓H2SO4的混合溶液中，超声反应，减压抽滤，用蒸馏水反复洗涤至中性，于60°C真空干燥至恒重，备用；二、溶剂热法制备磁性碳纳米管:将步骤一制得的羧基化碳纳米管、三氯化铁、乙酸钠和丙烯酸钠加入到由乙二醇和二乙二醇组成的混合溶剂中，超声Ih得到黑色的混合溶液，将其转入聚四氟乙烯材质的反应釜中，密封，置于马弗炉中反应，反应结束后冷却至室温，用甲醇和水洗数次，于60°C真空干燥至恒重，备用；三、制备混合半胶束固相萃取剂:将步骤二制备得到的磁性碳纳米管加入到放有一定体积缓冲溶液塑料管中，然后加入一定量的表面活性剂或离子液体，超声后静置，磁场分离除去上清液，得到固相萃取剂。
[0012]b.基于包覆有二氧化硅的磁性碳纳米管的混合半胶束固相萃取剂的制备:一、羧基化碳纳米管的制备:将多壁碳纳米管加入到浓HNO3-浓H2SO4的混合溶液中，超声反应，减压抽滤，用蒸馏水反复洗涤至中性，于60°C真空干燥至恒重，备用；二、溶剂热法制备磁性碳纳米管:将步骤一制得的羧基化碳纳米管、三氯化铁、乙酸钠和丙烯酸钠加入到由乙二醇和二乙二醇组成的混合溶剂中，超声Ih得到黑色的混合溶液，将其转入聚四氟乙烯材质的反应釜中，密封，置于马弗炉中反应，反应结束后冷却至室温，用甲醇和水洗数次，于60°C真空干燥至恒重，备用；三、包覆有二氧化硅的磁性碳纳米管的制备:将步骤二中制备的磁性碳纳米管加入到乙醇和去离子水中，超声，然后依次加入一定量的氨水和正硅酸乙酯，搅拌下反应，反应结束后加外置磁场分离产物，用甲醇和水洗数次，于60°C真空干燥至恒重，备用。四、制备混合半胶束固相萃取剂:将步骤三制备得到的包覆有二氧化硅的磁性碳纳米管加入到放有一定体积缓冲溶液的塑料管中，然后加入一定量的表面活性剂或离子液体，超声后静置，磁场分离除去上清液，得到固相萃取剂。
[0013]2.设计了一个简单的磁性分离流程，并将其应用于生物样品中黄酮类药物的富集和分离。向放有磁性混合半胶束固相萃取剂的塑料管加入含有一定浓度药物一定体积的尿液样品，超声后静置，磁场分离除去尿液，富集的分析物用有机溶剂从磁性萃取剂上洗脱，洗脱液用氮气吹干并重溶于甲醇，过滤后用液相色谱进行分析。
[0014]3.所述步骤a ( —)和b ( —)中，浓HNO3-浓H2SO4体积比为1:1?1: 6，超声反应时间为4?14h。
[0015]4.所述步骤a(二)和b (二)中，羧基化碳纳米管的浓度为2?20g/L，三氯化铁的摩尔浓度为0.05?0.5mol/L，乙二醇和二乙二醇的比例为1: 5?5: 1，反应时间为4 ?24h0
[0016]5.所述步骤b (三)中，磁性碳纳米管的用量为0.5?1.5g,乙醇的体积为100?200mL,去离子水的体积为25?35mL,超声时间为5?30min,氨水的体积为I?5mL,正娃酸乙酯的体积为2?10mL，反应时间为4?12h。
[0017]6.所述步骤a(三)和b(四)中，表面活性剂为十二烷基硫酸钠(SDS)、氯代十六烷基吡啶(CPC)、十八烷基三甲基溴化铵(OTMABr)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB);离子液体为氯化1_己基_3_甲基咪唑(C6mimCl)、溴化1-己基-3-甲基咪唑(C6mimBr)、氯化1-十二烷基-3-甲基咪唑(C12mimCl)、溴化1-十二烷基-3-甲基咪唑(C12HiimBr)、氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑(C16mimCl)、溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑(C16HiimBr)。
[0018]磁性碳纳米管的用量为2.0?10mg，表面活性剂的用量为1.0?20mg，缓冲溶液为磷酸钠缓冲溶液、磷酸钾缓冲溶液、Tris-HCl缓冲溶液；缓冲溶液的pH分别为2.0?10.0、2.0?10.0,6.8?9.0 ;缓冲溶液的浓度为0.02?0.5M，缓冲溶液的体积为1.0?
10.0mL0
[0019]7.所述步骤2中，加入尿液的体积为I?1mL ;超声时间为2?1min ;静置时间为2?1min ;有机溶剂的种类为甲醇，含I %醋酸的甲醇，含2%醋酸的甲醇，乙腈，含1%醋酸的乙腈，含2%醋酸的乙腈；所用有机溶剂的体积为0.5?3mL ;清洗次数为I?5次。
【附图说明】
[0020]图1是本发明制备的基于磁性碳纳米管的混合半胶束固相萃取剂的形成及其应用于固相萃取富集药物的流程示意图。
[0021]图2是本发明制得的包覆有二氧化硅磁性碳纳米管的扫面电镜谱图(A)和投射电镜谱图⑶。
[0022]图3在pH = 10.0条件下C16mimBr在磁性碳纳米管表面的吸附曲线。
[0023]图4是包覆有二氧化硅的磁性碳纳米管用量对于尿液中三种黄酮类药物回收率的影响。
[0024]图5是经本发明制得磁性萃取剂富集后得到的色谱图，㈧为空白尿液；⑶为添加了三种黄酮类药物的尿液。
【具体实施方式】
[0025]一、制备实例
[0026]以下实施例为本发明的一些举例，不应被看做是对本发明的限定。
[0027]实施例1
[0028]将0.5g多壁碳纳米管加入到160ml体积比为1: 3的浓HNO3-浓H2SO4的混合溶液中，超声反应6h，减压抽滤，用蒸馏水反复洗涤至中性，于60°C真空干燥至恒重，备用；
[0029]将0.4g上述制得的羧基化碳纳米管、2.4g三氯化铁、3.4g乙酸钠和3.4g丙烯酸钠加入到由33.75ml乙二醇和11.25ml 二乙二醇组成的混合溶剂中，超声Ih得到黑色的混合溶液，将其转入聚四氟乙烯材质的反应釜中，密封，置于马弗炉中反应10h，反应结束后冷却至室温，用甲醇和水洗数次，于60°C真空干燥至恒重，备用；
[0030]将4.0mg上述制得的磁性碳纳米管、L Omg十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和2mL0.02M pH = 7.0的磷酸钠缓冲溶液依次加入到塑料管中，混合液超声分散5min，再