磁场诱导功能化纳米粒分子印迹搅拌棒固相萃取体系的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种磁场诱导功能化纳米粒修饰的分子印迹搅拌棒固相萃取体系的制备方法。步骤如下：a.磁性搅拌棒的表面处理、硅烷化；b.模板分子、功能单体和磁性纳米粒在致孔剂中预聚，加入交联剂以及引发剂，放入硅烷化后的磁性搅拌棒，超声除氧，氮气条件下55℃～60℃条件下聚合6～12h；c.磁性搅拌棒老化至少1h；d.甲醇乙酸溶液洗脱模板分子。本发明制备的分子印迹搅拌棒固相萃取体系对食用香精香兰素具有特异的识别能力，应用于实际样品测定时可提高方法的准确度，高效快速，抗干扰能力强，且制备方法简便、价格低廉、稳定性和重现性良好。本发明将分子印迹搅拌棒固相萃取技术与色谱联用，可用于食品中香兰素的分离与富集。
【专利说明】磁场诱导功能化纳米粒分子印迹搅拌棒固相萃取体系的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于分析检测【技术领域】，具体涉及一种磁场诱导功能化纳米粒分子印迹搅拌棒固相萃取体系的制备方法。
【背景技术】
[0002]香兰素(3-甲氧基-4-羟基苯甲醛)是一种白色至微黄色针状结晶粉末，有着香荚兰豆特有的香味。作为食品添加剂常用于作为糕点、糖果、饮料、奶制品等食品的增香剂。欧盟专家委员会称，经多年的研究发现，大量剂使用香兰素会导致头痛、恶心、呕吐、呼吸困难，甚至能够损伤肝、肾，对人体有较大的危害[1]。因此有必要对食品添加剂中香兰素的含量进行测定。目前国内外测定这些增香剂的方法主要有分光光度法[2]、气相色谱法[3]、液相色谱法M、溶出伏安法[5]、毛细管电泳法M等。因食品组分复杂，基质干扰严重，在仪器测定前常需复杂的样品前处理过程。因此建立简单有效的样品前处理技术是准确测定香兰素的关键。[0003]随着纳米技术、高分子化学和生物化学等学科的发展，分子印迹技术(Molecularimprinting technique,MIT)被广泛应用于分离领域m。分子印迹技术是指制备对某一特定的目标分子(模板分子、印迹分子或烙印分子)具有特异选择性的聚合物的过程。首先将模板分子与功能单体在反应混合溶液中通过化学键或氢键结合形成配合物；然后加入交联剂进行共聚形成聚合物，使功能单体上的功能基在空间排列和空间定向上固定下来；最后通过物理或化学手段除去模板分子，得到具有一定大小和形状的孔穴及确定空间排列的功能基团的分子印记聚合物[8]。在这种聚合物中形成了与模板分子在空间和结合位点上相匹配的具有多重作用位点的空穴，这些空穴对模板分子具有选择性。
[0004]近年来，分子印迹技术与固相萃取技术(Solid phase extraction, SPE)的结合应用于样品前处理已成为热门研究领域，如分子印迹固相萃取气分子印迹固相微萃取[1°]和分子印迹搅拌棒固相微萃取[11]。分子印迹搅拌棒固相萃取技术(Molecular imprintedpolymers-stir bar solid phase extraction, MIPs-SBSE)属于表面分子印迹技术，即在制备好的大孔固相载体的表面上，以一定作用力使功能单体与模板分子聚合在具有良好可接近性的基质表面，使印记位点处于MIPs表面，它能克服空间位阻的影响，使模板分子容易接近MIPs的识别位点,有效解决由本体聚合或沉淀聚合制得的MIPs结合位点不均一、可接近性差、渗漏等问题[12]，进一步提高MIPs的吸附效率。
[0005]磁性纳米粒子(Magnetic nanoparticles, MNPs)是20世纪90年代出现的一种新型材料。磁性是物质的基本属性之一，任何带电体的运动如分子与原子中内部电子运动和自旋，都必然在它的周围产生磁场，从而使物质产生磁性。而随着材料制备技术的不断发展，人们对纳米材料的性能提出了越来越高的要求，各种尺度上的新材料相继被研究出来，给磁学这一古老的学科注入了新的生机与活力。当纳米技术与磁学相结合时，纳米磁性材料应运而生。其中磁性纳米粒子更是成为了当今科技研究的焦点。磁性纳米粒子的磁单畴尺寸、顺磁磁性临界尺寸、交换作用长度等在1-1OOnm范围内，具有奇异的超顺磁性和较高的矫顽力。然而磁性纳米粒极易被氧化而失去磁性，由于其高的比表面能和粒之间磁偶极的相互作用，在溶液中有强烈的聚集倾向，并且Fe3O4NPs之间由于磁性吸引和范德华力作用易产生团聚现象，这使得磁性纳米粒在应用方面受到极大限制。
[0006]目前，尚无操作简便、价格低廉、响应灵敏、抗干扰能力强、稳定性和重现性良好，可实现配方奶粉中香兰素的高效、灵敏和快速检测的磁场诱导功能化纳米粒分子印迹搅拌棒固相萃取体系的制备方法。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种操作简便、价格低廉、响应灵敏、抗干扰能力强、稳定性和重现性良好，可实现婴儿配方奶粉中香兰素的高效、灵敏和快速检测的磁场诱导功能化纳米粒分子印迹 搅拌棒固相萃取体系的制备方法。该方法巧妙地结合了纳米技术、磁场诱导自组装技术、分子印迹技术和搅拌棒固相萃取技术。通过本发明制备方法制备得到的分子印迹搅拌棒对配方奶粉中香兰素的监测有重要意义。
[0008]本发明的目的是通过下方式实现的:
[0009]一种磁场诱导功能化纳米粒分子印迹搅拌棒固相萃取体系的制备方法，该方法包括以下步骤:
[0010]a)搅拌棒预处理:将磁性搅拌棒依次经过丙酮、碱、酸浸泡后，再通过去离子水洗涤至中性后活化，再置于硅烷偶联剂中进行硅烷化反应，经甲醇清洗，氮气吹干；
[0011]b) Fe3O4OPANI复合纳米粒子与印迹氢键复合物共同预组装:将模板分子、Fe3O4OPANI复合纳米粒和功能单体甲基丙烯酸置于致孔剂中预聚6~12h ;
[0012]c)磁场诱导自组装修饰搅拌棒以及聚合形成印迹聚合物:加入交联剂及引发剂，超声，放入硅烷化后的磁性搅拌棒吸附5-20min,氮气保护,55°C~60°C条件下聚合6~12h ；
[0013]d)洗脱模板分子:取出磁性搅拌棒老化至少lh，洗脱模板分子，得到分子印迹固相萃取搅拌棒。
[0014]所述碱为0.5~2mol/L的NaOH溶液,优选浓度为lmol/L ;酸为0.1~1.0mol/L的HCL溶液，浓度优选为0.lmol/L ;丙酮、碱和酸浸泡时间各为I~2h ;所述的活化方式为真空50~70°C下干燥I~2h，所述的硅烷偶联剂为质量百分比浓度为10-30%的Y -甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷丙酮溶液或者质量百分比浓度为10-30%的Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷丙酮溶液，硅烷化时间优选为I~2h。所述的模板分子是香兰素，与甲基丙烯酸和交联剂的用量摩尔比为1:1~7:5~35，优选摩尔比为1:5:10。所述的Fe3O4OPANI复合纳米粒在致孔剂中的浓度为0.5~1.5mg/mL。
[0015]老化条件优选为真空50~70°C下干燥I~6h。本发明所使用的磁性搅拌棒的直径为4mm、长度为19mm。
[0016]本发明所用的模板分子是香兰素，其结构式为:
[0017]
【权利要求】
1.一种磁场诱导功能化纳米粒修饰的分子印迹搅拌棒固相萃取体系的制备方法，该方法包括以下步骤: a)搅拌棒预处理:将磁性搅拌棒依次经过丙酮、碱、酸浸泡后，再通过去离子水洗涤至中性后活化，再置于硅烷偶联剂中进行硅烷化反应，经甲醇清洗，氮气吹干； b)Fe304iPANI复合纳米粒子与印迹氢键复合物共同预组装:将模板分子、Fe3O4OPANI复合纳米粒和功能单体甲基丙烯酸置于致孔剂中预聚6~12h ; c)磁场诱导自组装修饰搅拌棒以及聚合形成印迹聚合物:加入交联剂及引发剂，超声，放入硅烷化后的磁性搅拌棒吸附5-20min,氮气保护,55°C~60°C条件下聚合6~12h ； d)洗脱模板分子:取出磁性搅拌棒老化至少lh，洗脱模板分子，得到分子印迹固相萃取搅拌棒。
2.根据权利要求1中所述的分子印迹固相萃取搅拌棒的制备方法，其特征在于:所述的碱为0.5~2mol/L的NaOH溶液；酸为0.1~1.0moI/L的HCL溶液；丙酮、碱和酸浸泡时间各为I~2h。
3.根据权利要求1中所述的分子印迹固相萃取搅拌棒的制备方法，其特征在于:所述的活化方式为真空50~70°C下干燥I~2h。
4.根据权利要求1中所述的分子印迹固相萃取搅拌棒的制备方法，其特征在于:所述的硅烷偶联剂为质量百分比浓度为10~30%的Y -甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷丙酮溶液或者质量百分比浓度为10~30%的Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷丙酮溶液。
5.根据权利要求1中所述的分子印迹固相萃取搅拌棒的制备方法，其特征在于所述的硅烷化时间为I~2h。
6.根据权利要求1中所述的分子印迹固相萃取搅拌棒的制备方法，其特征在于:所述的模板分子是香兰素，与甲基丙烯酸和交联剂的用量摩尔比为1:1~7:5~35。
7.根据权利要求1所述的分子印迹固相萃取搅拌棒的制备方法，其特征在于:所述的Fe3O4OPANI复合纳米粒在致孔剂中的浓度为0.5~1.5mg/mL。
8.根据权利要求1所述的分子印迹固相萃取搅拌棒的制备方法，其特征在于:交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种；引发剂为偶氮二异丁腈；致孔剂为甲苯或者甲醇，模板分子在致孔剂中的浓度为0.1~0.2mol/L。
9.根据权利要求1中所述的分子印迹固相萃取搅拌棒的制备方法，其特征在于:引发剂的摩尔量为模板分子摩尔量的10%~20%。
10.根据权利要求1中所述的分子印迹固相萃取搅拌棒的制备方法，其特征在于:老化条件为真空50~70°C下干燥I~6h。
【文档编号】B01J20/30GK103937021SQ201410151698
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】周学敏, 吴金华, 杨载月, 朱婉莹 申请人:南京医科大学