一种松花粉表面螺旋霉素分子印迹聚合物的制备方法及其用途与流程

本发明涉及一种松花粉表面螺旋霉素分子印迹聚合物的制备方法及其用途，属环境功能材料制备技术领域。

背景技术：

螺旋霉素(spiramycin,SAY)具有强大的体内抗菌作用，能够增强吞噬细胞的吞噬作用。SAY为大环内酯类抗生素，抗菌作用较红霉素差，但其具有更长的抗生素后效应(PAE)，可用于治疗由革兰阳性菌和某些革兰阴性菌引起的耳、鼻、喉和呼吸道感染，因此被大量用于动物饲养中。由于像螺旋霉素这类的具有抗菌作用的大环内酯类抗生素在养殖业中的滥用，通过食物链的富集进入人体，会导致个别人体出现过敏反应和耐药性。自1999年来，欧盟已经禁止螺旋霉素作为促生长剂添加在动物饲料中[71]，我国对螺旋霉素在养殖业中的应用也已经有明确的用法和用量，但是螺旋霉素依然在环境中有残留，时刻危害着人类的身体健康。

松花粉(pollen pini,PP)是松树花蕊的精细胞，一般都是对其进行人工采集，因此具有花源单一、成分稳定、无农药残留，不含动物激素等特点。松花粉很早就在祖国医学古籍中有过记载，是祖国医学宝库中唯一具有食、药兼用的花粉品种。松花粉含有200多种生命体所需的活性营养成份，比如蛋白质、氨基酸、矿物质以及多糖等物质，松花粉的直径小于人体细胞，可以不必经过消化系统直接被人体吸收，并能把它送到五脏六腑，具有补充营养、提高免疫力以及养颜抗衰等保健功能。由于松花粉是天然的微米材料，来源广泛，形貌也比较有特点，还含有多种有机物质，相对于在无机粒子表面进行印迹，以花粉为基质有很多优点，不但不用进行表面修饰，可以直接在其表面发生印迹聚合反应，简化实验过程，减少成本，而且还可以形成形貌特别的印迹聚合物

本发明充分利用自然资源，在松花粉表面合成螺旋霉素分子印迹聚合物，对螺旋霉素具有吸附效果，是一种简易的试验方法制备印迹聚合物并能进行对螺旋霉素的吸附。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种松花粉表面螺旋霉素分子印迹聚合物的制备方法，首先，将一定量的螺旋霉素和甲基丙烯酸(MAA)溶于乙腈中，室温下磁力搅拌；其次再加入松花粉、偶氮二异丁腈(AIBN)和二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)的乙腈溶液，通入N2，磁力搅拌完成聚合反应；步骤3、将固体聚合物离心，清洗干净后，烘干。并通过多种表征手段，揭示松花粉表面螺旋霉素分子印迹聚合物的形貌，利用吸附实验研究其对水环境中螺旋霉素的去除性能。

本发明采用的技术方案是：

一种松花粉表面螺旋霉素分子印迹聚合物的制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1、将螺旋霉素和MAA加入到乙腈中，室温下磁力搅拌，得到混合液A；

步骤2、将松花粉、AIBN和EGDMA加入到乙腈中，混匀，得到混合液B；将混合液B加入到混合液A中，得到混合液C，向混合液C中通入N₂，65℃下磁力搅拌完成聚合反应，得到固体聚合物；

步骤3、将步骤2中的固体聚合物离心，清洗干净后，烘干，得到松花粉表面螺旋霉素分子印迹聚合物，记为PP-MIPs；

步骤4、将步骤3中的得到的干燥的固体聚合物使用无水甲醇/冰乙酸混合溶液洗脱螺旋霉素，得到松花粉表面非印迹聚合物，记为PP-NIPs。

步骤1中，制备混合液A时，所使用的螺旋霉素、MAA和乙腈的用量比为0.084～8.4g：0.04～4mL：20～2000mL，磁力搅拌时间为4.0～8.0h。

步骤2中，制备混合液B时，所使用的松花粉、AIBN、EGDMA和乙腈的用量比为0.2～20g：20～2000mg：0.3～30mL：30～3000mL，制备混合液C时，所使用的混合液A中的乙腈与混合液B中的乙腈的体积比为20～2000：30～3000；磁力搅拌时间为4.0～24.0h。

步骤3中，所述的清洗液为无水乙醇或工业酒精，所述的烘干温度为30～70℃。

步骤4中，所述的无水甲醇/冰乙酸混合溶液中，无水甲醇与冰乙酸的体积比为9:1～1:9。

所制备的松花粉表面螺旋霉素分子印迹聚合物用于吸附螺旋霉素。

有益效果：

(1)本发明所用的松花粉来源丰富、花源单一、成分稳定、无农药残留，不含动物激素等特点。

(2)制得的松花粉表面螺旋霉素分子印迹聚合物具有选择识别能力、热稳定性和重复利用率高等性能。

(3)本发明的制备方法简单易行、流程较短、操作易控，适于推广使用。

附图说明

图1为实施例1中PP(图a)和PP-MIPs(图b～d)的SEM图；

图2为实施例1中PP(曲线a)和PP-MIPs(曲线b)的热重曲线图；

图3为实施例1中PP-MIPs和PP-NIPs的吸附动力学曲线；

图4为实施例1中PP-MIPs和PP-NIPs的吸附等温线；

图5为实施例1中PP-MIPs和PP-NIPs的选择性吸附；

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述：

实施例1：

螺旋霉素0.084g，MAA 0.04mL，溶于20mL乙腈中，室温下磁力搅拌4h；之后再加入0.2g松花粉，20mg AIBN，0.3mL EGDMA，30mL乙腈，通入N₂，65℃下磁力搅拌24h；反应完成后，将固体聚合物离心，并用无水乙醇清洗干净，50℃烘干、备用。松花粉表面螺旋霉素分子印迹聚合物(PP-MIPs)。将部分聚合物用滤纸包好放入索氏提取器中，用无水甲醇/冰乙酸(V/V)＝9:1-1:9的混合溶液洗掉螺旋霉素分子，直至下方提取液中检测不到螺旋霉素分子为止，50℃烘干得到松花粉表面非印迹聚合物(PP-NIPs)。

表1为实施例1中PP、PP-MIPs和PP-NIPs的比表面积和平均孔直径。通过对比，可以看出PP-MIPs的比表面积最大，MS-NIPs的比表面积最小。表中可以看到PP、PP-MIPs和PP-NIPs平均孔直径分别为28.69nm、29.34nm和46.85nm，说明在松花粉表面上MIPs形成的是一种介孔聚合物，而NIPs形成的是一些无规则的大孔聚合物。

表1

图1中，a为松花粉原貌，每个松花粉是由三个椭球形状拥抱在一起构成的，表面有点粗糙。b、c、d为印迹之后松花粉的形貌，可以看出在松花粉表面有一层聚合物包裹。

图2中，PP和PP-MIPs在100℃下均有一定的失水，200-500℃左右有明显的失重。PP比PP-MIPs失重的要快，印迹后的花粉表面有一层聚合物包裹，性质比较稳定，耐热程度有一定的提高，导致热分解速度较慢。

图3中，PP-MIPs和PP-NIPs对SAY的吸附量随着时间的增加而增大，最后达到平衡。PP-MIPs在达到平衡时的最大吸附量为21.64mg/g，而MS-NIPs在达到平衡时的最大吸附量为9.83mg/g。

图4中，a是PP-MIPs在三种不同温度条件下的热力学吸附曲线，b、c、d分别是PP-MIPs和PP-NIPs在15℃、25℃和35℃的热力学吸附拟合曲线。a中可以看出温度越高，浓度越大，PP-MIPs对SAY的吸附量越大。b、c、d中可以看出三个不同温度下，PP-MIPs对SAY的吸附量大于PP-NIPs。

图5中，选取阿奇霉素(azithromycin,AZM)和红霉素(erythrocin,EY)溶液作为对比，让PP-MIPs和PP-NIPs在相同条件下分别对SAY、AZM和EY单一溶液中进行吸附12h，然后测定混合溶液中三种抗生素的初始浓度和吸附后的浓度。从中可以看到PP-MIPs和PP-NIPs对SAY的吸附量为19.12mg/g，明显大于对AZM和EY的吸附量，并且PP-MIPs对AZM和EY的选择系数分别为2.31和2.98。

表2为实施例1中PP-MIPs的重复利用率。，经过5次循环再利用，PP-MIPs的重复利用率为87.81％，可以多次反复利用，具有很好的再生性能。

表2

实施例2：

螺旋霉素0.084g，MAA 0.04mL，溶于20mL乙腈中，室温下磁力搅拌4h；之后再加入0.2g松花粉，20mg AIBN，0.3mL EGDMA，30mL乙腈，通入N₂，65℃下磁力搅拌4h；反应完成后，将固体聚合物离心，并用无水乙醇清洗干净，50℃烘干、备用。松花粉表面螺旋霉素分子印迹聚合物(PP-MIPs)。将部分聚合物用滤纸包好放入索氏提取器中，用无水甲醇/冰乙酸(V/V)＝1:9的混合溶液洗掉螺旋霉素分子，直至下方提取液中检测不到螺旋霉素分子为止，50℃烘干得到松花粉表面非印迹聚合物(PP-NIPs)。

实施例3：

螺旋霉素8.4g，MAA 4mL，溶于2000mL乙腈中，室温下磁力搅拌8h；之后再加入20g松花粉，2g AIBN，30mL EGDMA，30mL乙腈，通入N₂，65℃下磁力搅拌24h；反应完成后，将固体聚合物离心，并用无水乙醇清洗干净，50℃烘干、备用。松花粉表面螺旋霉素分子印迹聚合物(PP-MIPs)。将部分聚合物用滤纸包好放入索氏提取器中，用无水甲醇/冰乙酸(V/V)＝9:1的混合溶液洗掉螺旋霉素分子，直至下方提取液中检测不到螺旋霉素分子为止，50℃烘干得到松花粉表面非印迹聚合物(PP-NIPs)。

2、为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合具体实施实例对本发明做进一步说明：

本发明中具体实施方案中吸附性能评价按照下述方法进行：利用静态吸附实验完成；将10mL不同浓度的螺旋霉素溶液加入到离心管中，分别向其中加入合成的聚合物，恒温水浴中静置，考察了接触时间、温度、浓度对螺旋霉素吸附的影响；吸附达到饱和后，滤膜过滤收集上层清液，用紫外可见光光度计在λ＝232nm处测得试液中未被吸附的螺旋霉素分子浓度，计算得到吸附容量。

实验例1：用体积比为1：4的甲醇/水溶液，配制浓度分别为10、20、30、40、50、60、70、80、90、100mg/L的螺旋霉素的标准溶液。用紫外分光光度计在232nm处分别测定这一系列溶液的浓度，并绘制出螺旋霉素溶液的标准曲线如图4-4所示，并且得到该标准曲线的线性方程。

实验例2：：取10ml初始浓度为120mg L^-1的螺旋霉素溶液，后加入聚合物材料到离心管中，，把测试液放在15、25和35℃水浴中静置12h后，收集上层清液，未被吸附的螺旋霉素分子浓度用紫外可见分光光度计测定，并根据结果计算出吸附容量。

实验例3：取10ml初始浓度为不同的螺旋霉素溶液，后加入聚合物材料到离心管中，，把测试液放在25℃水浴中静置12h后，收集上层清液，未被吸附的螺旋霉素分子浓度用紫外可见分光光度计测定，并根据结果计算出吸附容量。

实验例4：对PP-MIPs进行多次吸附、洗脱、再吸附的试验，并且测量每次洗脱后的吸附量。