一种以甲基丙烯酸为功能单体的N-二甲基亚硝胺分子印迹聚合物微球的制备方法与流程

本发明涉及分子印迹聚合物制备方法，具体为以甲基丙烯酸(maa)为功能单体的n-二甲基亚硝胺分子印迹聚合物微球的制备方法。

背景技术：

n-亚硝胺类化合物是强致癌物，也是现今四大食品污染物之一。迄今为止，已发现的亚硝胺类化合物有300多种，广泛存在于食物、化妆品、香烟中，其中，食品中的肉制品、动物性水产品污染亚硝胺类化合物的风险最高。n-二甲基亚硝胺(n-nitrosodimethylamine，ndma)是较为常见的、具有代表性的亚硝胺物质，在我国食品安全国家标准gb2762《食品安全国家标准食品中污染物限量》中对肉制品、动物性水产品及其制品中的n-二甲基亚硝胺作了限量要求。目前，食品中的n-二甲基亚硝胺检测标准主要依据gb/t5009.26-2003《食品中n-亚硝胺类的测定》，所涉及的前处理过程包括水蒸气蒸馏、液液萃取净化、浓缩等，操作复杂、繁琐，同时，过多的操作步骤还会导致回收率低等问题。随着色谱技术的不断发展，在检测领域复杂样品的前处理已成为制约检测分析的瓶颈问题，有针对性地提取和富集目标物质，是解决制约微量成分检测的关键步骤。对于n-二甲基亚硝胺检测而言，由于其含量较低，再加之食品基质复杂,干扰因素很多，不利于检测。关于亚硝胺的前处理技术，国内外已报道的方法很多，包括常用的液液萃取(lle)、固相萃取(spe)和碳纳米管固相微萃取等方法。这些方法虽然具有浓缩和分离作用，但专一性较差，没有针对性。

分子印迹技术是在一定条件下使模板分子、功能单体、交联剂、引发剂发生反应，聚合形成高分子聚合物，并去除模板分子，获得空间结构、结合位点与模板分子相匹配的分子印迹聚合物。分子印迹聚合物与对模板分子如同生物体中抗体与抗原具有选择性识别的关系，被形象地描绘成为功能识别“分子钥匙”的“人工锁”。目前，分子印迹聚合物广泛用于复杂样品前处理过程，已经成为分析领域的研究热点。

因此，基于分子印迹技术，研制能够识别吸附n-二甲基亚硝胺的印迹聚合物，对于检验检测过程所涉及的样品净化处理具有重要意义。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种以甲基丙烯酸(maa)作为功能单体的n-二甲基亚硝胺分子印迹聚合物微球制备方法，可用于n-二甲基亚硝胺检测分析过程中复杂基质样品高效净化处理。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种以甲基丙烯酸作为功能单体的n-二甲基亚硝胺分子印迹聚合物微球的制备方法，所述制备方法是基于分子印迹技术，以n-二甲基亚硝胺作为模板分子，甲基丙烯酸作为功能单体，乙腈作为反应溶剂，乙二醇二甲基丙烯酸酯作为交联剂，偶氮二异丁氰作为引发剂，经过预聚合、热聚合、模板洗脱、干燥等步骤，制备出了尺寸均一、直径分布在80-200nm球状印迹聚合物，该聚合物对n-二甲基亚硝胺的具有识别功能。

所述制备方法具体包括如下步骤：

步骤1：预聚合：将模板分子n-二甲基亚硝胺与功能单体甲基丙烯酸按照一定的摩尔比例关系加入到相应体积的反应溶剂乙腈中，利用超声混合10-20min，于0-4℃环境下进行预聚合12小时以上；

步骤2：热聚合：根据步骤1中所用n-二甲基亚硝胺的摩尔数，向预聚合后的溶液中依次加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯和引发剂偶氮二异丁氰，确保模板分子、交联剂、引发剂三者保持一定的摩尔比例关系；经混匀后，立即通氮气10-20min以排除反应体系中的氧气，密封后置于集热式磁力搅拌器水浴中，在60℃-70℃的条件下热聚合12-24h；

步骤3：模板洗脱：步骤2反应结束后，冷却至室温，反应混合液用；10000-15000rpm的转速离心10-20min，收集沉淀聚合物；然后用一定量体积比为9:1的甲醇-乙酸混合液反复洗脱去除沉淀聚合物中的模板分子，用气相色谱-质谱联用仪检测洗脱液中n-二甲基亚硝胺分子得含量，直至洗脱液中检测不到模板分子后停止洗脱；然后再用甲醇反复洗涤除去聚合物中的乙酸，至洗脱液ph到中性为止；

步骤4：干燥：收集经步骤3洗脱后的聚合物，用氮气吹干，即获得n-二甲基亚硝胺分子印迹聚合物，密封后置于干燥器中保存。

所述步骤1中模板分子n-二甲基亚硝胺与功能单体甲基丙烯酸比例关系为摩尔比介于1:4～1:6之间，所用反应溶剂乙腈的用量为每毫摩尔n-二甲基亚硝胺400ml。

所述步骤1中模板分子n-二甲基亚硝胺与步骤2中交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯、引发剂偶氮二异丁氰的摩尔比例关系为n-二甲基亚硝胺(：乙二醇二甲基丙烯酸酯：偶氮二异丁氰＝1：20：0.5～1.0。

本发明的优点在于：本发明所制备的分子印迹聚合物微球能够对n-二甲基亚硝胺进行特异吸附，用于提高复杂样品基质净化处理效率，避免其他杂质干扰，为仪器分析提供保障。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为实施例制备出的n-二甲基亚硝胺分子印迹聚合物微球扫描电镜形貌图。

图2为实施例制备出的n-二甲基亚硝胺分子印迹聚合物微球粒径分布图。

图3为实施例制备出的n-二甲基亚硝胺分子印迹聚合物微球红外光谱图。

图4为实施例制备出的n-二甲基亚硝胺分子印迹聚合物微球物热力学分析结果。

图5为实施例制备出的n-二甲基亚硝胺分子印迹聚合物微球吸附等温线。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例

本实施例以甲基丙烯酸作为功能单体的n-二甲基亚硝胺分子印迹聚合物微球的制备方法，该制备方法具体包括如下步骤：

步骤1：预聚合：将0.25mmol模板分子n-二甲基亚硝胺(ndma)与1.5mmol功能单体甲基丙烯酸(maa)加入到100ml反应溶剂乙腈中，利用超声混合15min，于4℃环境下进行预聚合15小时。

步骤2：热聚合：向步骤1预聚合后的溶液中依次加入交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯(egdma)5mmol及引发剂偶氮二异丁氰(aibn)30mg。经混匀后，立即通氮气15min以排除反应体系中的氧气，密封后置于集热式磁力搅拌器水浴中，在65℃的条件下热聚合12h。

步骤3：模板洗脱：热聚合反应结束后，冷却至室温，反应混合液用12000rpm的转速离心20min，收集沉淀聚合物；然后用甲醇-乙酸混合液(v/v＝9∶1)反复洗脱去除沉淀聚合物中的模板分子，用气相色谱-质谱联用仪检测洗脱液中n-二甲基亚硝胺分子得含量，直至洗脱液中检测不到模板分子后停止洗脱；再用甲醇反复洗涤聚合物除去乙酸，至洗脱液ph呈中性。

步骤4：干燥：收集经步骤3洗脱后的聚合物，用氮气吹干，即获得n-二甲基亚硝胺分子印迹聚合物微球，密封后置于干燥器中保存。

所制备的n-二甲基亚硝胺分子印迹微球扫描电镜形貌图见附图1、粒径分布图见附图2、红外光谱图见图3、热力学分析结果见图4、吸附等温线见图5。从图1、图2可以看出本发明制备出的n-二甲基亚硝胺印迹聚合物呈球形状，其尺寸大小均一、直径介于80nm～200nm，从图3可以看出聚合物中存在的官能团及化学键，从图4可以看出聚合物在300℃左右聚合物开始分解且结构存在差异性，从图5可以看出本发明所制备的分子印迹微球在所用条件下对n-二甲基亚硝胺最大吸附量约为3.26mg/g。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。