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分子印迹技术是制备对特定分子具有高选择性的聚合物(称为分子印迹聚合物)的过程,由于该分子印迹聚合物具有与特定分子相互补的空间结构,因此选择性高、亲合性好,而且稳定性好、使用寿命长、制备简单,现已在诸多领域得到了广泛的应用,表现出了良好的应用前景。本文在查阅了大量文献的基础上,总结了分子印迹技术在固相萃取中的应用,并基于分子印迹聚合物的应用前景,尤其是其在作为分离材料的优势,以抗癌药物喜树碱和致癌物巴豆醛为研究对象,采用喜树碱和正丁醛为模板,对聚合方法与条件进行优化后,分别制备了对喜树碱和巴豆醛具有很好吸附性能的分子印迹聚合物,研究了该印迹聚合物的性能及其作为固相萃取剂的应用前景,主要研究内容如下:
⑴系统优化了喜树碱印迹聚合物的合成方法、致孔剂种类、功能单体种类及用量、交联剂用量,得到了对喜树碱具有较好吸附性能和选择性的分子印迹聚合物,其制备条件为:以牺牲硅胶法为制备方法,以体积比为4:1的氯仿:甲醇溶液为致孔溶剂,以AM为功能单体,固定喜树碱与AM及EGDMA的加入摩尔比为1:4:40,在该优化条件下制备的印迹聚合物对喜树碱的吸附容量达到了43.80mg/g,印迹因子达到了2.12。通过Scatchard分析证明在该聚合物中存在低亲和性结合位点(饱和位点数41.75mg/g)和高亲和性结合位点(饱和位点数135.14mg/g)。通过吸附动力学证明了该印迹聚合物的吸附平衡时间为lOOmin,具有较快的传质速度。采用扫描电镜和比表面积分析,结果进一步表明了该印迹聚合物形成了印迹空穴,产生了印迹效应。将优化条件下合成的分子印迹聚合物制备了固相萃取柱,并优化了固相萃取条件,研究了印迹聚合物的应用性。结果表明,在选定的固相萃取条件(即以5.0mL的氯仿甲醇(4:1,V/V)活化,4.0mL的甲醇和4.0mL含20%乙酸的甲醇溶液分别活化、淋洗和洗脱)下,该印迹固相萃取柱对喜树果实提取液中喜树碱的萃取率达到80.2%,而对其类似物10-羟基喜树碱和7-乙基-10-羟基喜树碱的萃取率仅有43.4%和32.2%,证明了本文所制备的喜树碱分子印迹聚合物具有实际应用价值。
⑵基于巴豆醛分子中有不饱和键,不适合作为模板分子,选择正丁醛为假模板,采用本体聚合、沉淀聚合和牺牲硅胶法制备了一系列的印迹聚合物,对聚合条件进行了优化。结果表明,以4-VP为功能单体,采用牺牲硅胶法,当正丁醛与4-VP及EGDMA的加入摩尔比为1:4:20时所制各的印迹聚合物的吸附量大(16.32mg/g)和印迹效果好(印迹因子为2.03)。Scatchard分析和扫描电镜及比表面积分析发现,该印迹聚合物形成了印迹孔穴。为了研究优化条件下制备的印迹聚合物作为固相萃取剂的应用性,实验还建立了一个分离测定巴豆醛、异丁醛、甲苯、烟碱及苯酚的气相色谱方法,在此基础上,将优化条件下合成的分子印迹聚合物制备固相萃取柱,并优化了固相萃取条件,结果发现,在以5.0mL的甲醇活化柱子,1.0mL的蒸馏水淋洗柱子和3.0mL含10%乙酸的甲醇溶液洗脱柱子的条件下,该分子印迹聚合萃取柱对巴豆醛的萃取率达到了79.0%,而对异丁醛、甲苯、烟碱及苯酚的萃取率仅为53.2%、22.7%、33.9%和48.2%,证明了巴豆醛分子印迹聚合物有作为减少卷烟烟气中巴豆醛排放的应用前景。
⑶采用正交试验方法优化了毛细管区带电泳分离测定喜树碱、10-羟基喜树碱和7-乙基-10-羟基喜树碱的实验条件,结果表明,以含有17.5mmol/L的Na2B407、0.50%(v/v)的乙二醇和10%(v/v)的乙腈的电解质溶液(pH9.56),20kV的分离电压,25℃的柱温,254nm的检测波长,在压力(0.5psi,3447.38 Pa)下进样5.0s,喜树碱、10-羟基喜树碱和7.乙基-10-羟基喜树碱在llmin内得到了有效分离。将所建立的方法用于对喜树嫩叶、喜树嫩果、成熟的喜树果实和喜树树皮的初提物中三个目标组分的分离测定,测定结果的相对标准偏差在6.32%以下,回收率为98.3%-110.9%,