本發(fā)明涉及一種基于功能納米纖維的萃取方法，特別涉及一種可選擇性分離富集巰基化合物的復(fù)合納米纖維材料、其制備方法、以及應(yīng)用該復(fù)合納米纖維材料對樣品中的巰基化合物進行選擇性分離富集的方法。

背景技術(shù)：

巰基化合物廣泛存在于自然界中，在生命過程中起著重要作用。生物體中存在許多蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)巰基化合物，它們具有重要的生理功能。如還原型谷胱甘肽(gsh)，化學(xué)名稱n-(n-l-r-谷氨酸-l-半胱氨酸)，由谷氨酸，半胱氨酸和甘氨酸組成，是機體重要的生物活性物質(zhì)。它能夠清除體內(nèi)的有害毒物和代謝物，維持紅細胞膜的完整；減少自由基對dna的攻擊從而減少dna損傷和突變；參與高鐵血紅蛋白的還原作用及促進鐵的吸收等。因此，對包括血液、頭發(fā)、唾液、指甲、尿液等在內(nèi)的人體生物樣本中的谷胱甘肽類巰基化合物含量進行檢測具有實際意義。但這些生物樣本中的氨基酸、蛋白質(zhì)等會干擾谷胱甘肽類巰基化合物的檢測，且頭發(fā)、指甲等生物樣品中的谷胱甘肽巰基化合物含量較低，需要富集后在進行檢測。

還原型谷胱甘肽廣泛存在于自然界中，動物肝臟、酵母和植物胚芽中都含有豐富的谷胱甘肽，谷胱甘肽作為許多酶反應(yīng)的輔基，可清除體內(nèi)過多的自由基，參與體內(nèi)三羧酸循環(huán)及糖代謝，并具有解毒,延緩衰老、預(yù)防糖尿病、消除疲勞、抗炎以及防止誘變和癌變等作用，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥及保健食品。因此，從低成本的農(nóng)作物中提取開發(fā)谷胱甘肽食品及保健品具有十分廣闊現(xiàn)有的的前景。谷胱甘肽分離提取工藝主要有離子交換樹脂法。但現(xiàn)有方法效率低、成本高，效果還不理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種可選擇性分離富集巰基化合物的復(fù)合納米纖維材料，并提供該復(fù)合納米纖維材料的制備方法，該復(fù)合納米纖維材料萃取效率高且可以實現(xiàn)樣品中巰基化合物的快速分離富集；另外，本發(fā)明還提供了一種以該復(fù)合納米纖維材料為吸附劑對樣品中的巰基化合物進行選擇性分離富集的方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種可選擇性分離富集巰基化合物的復(fù)合納米纖維材料，該復(fù)合納米纖維材料是一種以高分子聚合物纖維為芯層、以納米金屬顆粒為皮層的納米金屬顆粒功能化納米纖維，其由金屬化合物、高分子聚合物和溶劑制成，以溶劑體積計，金屬化合物的加入量為0.5mol/l、高分子聚合物的加入量為10～15g/100ml；其中，金屬化合物可為氯金酸或銅、銀的有機或無機酸鹽，溶劑為能溶解高分子聚合物的溶劑。

上述三種原料中，金屬化合物優(yōu)選氯金酸、醋酸銅、硝基酸銅、氨基酸銅或二乙基二硫代氨基甲酸銀。

高分子聚合物包含一般市售的所有聚合物，優(yōu)選聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚萘二甲酸乙二酯、聚苯胺、尼龍、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯硫醚、醋酸纖維素、聚苯乙烯、聚已內(nèi)酰胺、丙烯酸樹脂和聚丙烯腈中的一種或幾種混配。

溶劑包含市售的能溶解高分子聚合物的所有溶劑，優(yōu)選乙酸乙酯、n，n-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、甲酸、乙酸、乙醇、丙酮、水、鹵代烴、芳香烴中的一種或幾種混配。

本發(fā)明所述的一種可選擇性分離富集巰基化合物的復(fù)合納米纖維材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，將高分子聚合物加入到溶劑中，待其溶解后，向所得溶液中加入金屬化合物、放在恒溫磁力攪拌器上混合均勻后，將溶液置于室溫下持續(xù)攪拌12～20h，得到高分子聚合物/金屬鹽前驅(qū)體溶液；

步驟2，將上述前驅(qū)體溶液進行注射靜電紡絲，得到高分子聚合物/金屬離子復(fù)合納米纖維；

步驟3，將該高分子聚合物/金屬離子復(fù)合納米纖維放入濃度為1mol/l的還原劑中，將金屬離子還原成金屬納米顆粒，然后用純水漂去殘留的還原劑、烘干，得到納米金屬顆粒功能化納米纖維。

上述步驟2中，注射靜電紡絲的具體步驟可為：將前驅(qū)體溶液加入到靜電紡絲裝置的注射針管中，將針頭接高壓源，接收端接地，然后在22～24kv下，用微量泵以1.5～2.0ml/h推進，通過噴射裝置注射到放置的接收屏上進行靜電紡絲。

步驟3中，還原劑主要包含一些具有還原性的無機化合物，優(yōu)選硼氫化鈉或硼氫化鉀。

本發(fā)明所述的一種應(yīng)用復(fù)合納米纖維材料可選擇性分離富集巰基化合物的方法，包括下述步驟：首先采用納米金屬顆粒功能化納米纖維吸附樣品中的巰基化合物，然后將吸附在納米金屬顆粒功能化納米纖維上的巰基化合物解析下來。

其中，采用納米金屬顆粒功能化納米纖維吸附樣品中的巰基化合物的具體步驟可為：將納米金屬顆粒功能化納米纖維浸泡于血液、頭發(fā)、唾液、指甲、尿液、蔬菜、水果等含巰基化合物的生物樣品或其處理液中，或使生物樣品及其處理液流過納米金屬顆粒功能化納米纖維，將生物樣品或其處理液中的巰基化合物吸附于納米金屬顆粒功能化納米纖維上。

吸附后的解析步驟是指通過浸泡、沖洗、或者流過等方式，用巰基乙醇、二硫蘇糖醇、含酸氯化鈉等溶液將吸附在納米金屬顆粒功能化納米纖維上的巰基化合物解析下來。

較優(yōu)的，在采用復(fù)合納米纖維材料吸附樣品中的巰基化合物前，先對該納米金屬顆粒功能化納米纖維進行活化。活化的具體方法為：用水溶液、甲醇、乙醇等溶液中的一種或幾種將復(fù)合納米纖維材料進行浸潤、然后沖洗，使納米金屬顆粒功能化納米纖維達到可以吸附巰基化合物的狀態(tài)。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：(1)本發(fā)明的納米金屬顆粒功能化納米纖維的比表面積較大，纖維表面有較多的與目標(biāo)分子相互作用位點，只使用現(xiàn)有顆粒型吸附劑1/10-1/100的用量(固定相體積顯著減少)即可達到同樣的萃取效果，吸附萃取效率大大提高；(2)本發(fā)明的納米金屬顆粒功能化納米纖維用于可選擇性分離富集巰基化合物時，其操作過程簡單、快速，這一特點尤其適用于見光易被氧化的巰基化合物的快速提取處理；(3)應(yīng)用本發(fā)明的納米金屬顆粒功能化納米纖維可選擇性分離富集巰基化合物的過程中，納米金屬顆粒功能化納米纖維表面被富集的目標(biāo)物只需用較少體積的溶液即可解析，降低或者省去了常規(guī)固相萃取的洗脫液需揮發(fā)溶劑濃縮目標(biāo)物的操作的能耗，也降低了巰基化合物被氧化破壞的風(fēng)險。

附圖說明

圖1為實施例中制得的納米金屬顆粒功能化納米纖維在干燥條件下的掃描電鏡圖，其中，(a)圖中標(biāo)尺為1μm，(b)圖中標(biāo)尺為2μm；

圖2為實施例中制得的納米金屬顆粒功能化納米纖維提取谷胱甘肽的色譜圖，其中，a代表標(biāo)準(zhǔn)品，b代表納米金屬顆粒功能化納米纖維處理的尿液，c代表未經(jīng)過處理的尿液。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。

本發(fā)明的一種可選擇性分離富集巰基化合物的復(fù)合納米纖維材料，該復(fù)合納米纖維材料是一種納米金屬顆粒功能化納米纖維，是以高分子聚合物纖維為芯層，以納米金屬顆粒為皮層的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。該納米金屬顆粒功能化納米纖維由下述原料制成：金屬化合物、高分子聚合物以及溶劑，以溶劑體積計，金屬化合物的加入量為0.5mol/l、高分子聚合物的加入量為10～15g/100ml；即每100ml溶劑中，加入0.05mol金屬化合物和10～15g高分子聚合物。

上述三種原料中，金屬化合物可為氯金酸或銅、銀的有機或無機酸鹽，銅、銀的有機或無機酸鹽如醋酸銅、硝基酸銅、氨基酸銅或二乙基二硫代氨基甲酸銀。

高分子聚合物包含一般市售的所有聚合物，如可為聚氧乙烯、聚乙烯醇、聚萘二甲酸乙二酯、聚苯胺、聚乙烯吡咯烷酮、尼龍、聚苯硫醚、醋酸纖維素、聚苯乙烯、聚已內(nèi)酰胺、丙烯酸樹脂和聚丙烯腈中的一種或幾種混配。

溶劑包含市售的能溶解高分子聚合物的所有溶劑，如可為乙酸乙酯、n，n-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、甲酸、乙酸、乙醇、丙酮、水、鹵代烴、芳香烴中的一種或幾種混配。

該可選擇性分離富集巰基化合物的復(fù)合納米纖維材料可由如下方法制備：

步驟1，按照原料比將一定量的高分子聚合物加入到溶劑中，待其溶解后，向所得溶液中加入金屬化合物、放在恒溫磁力攪拌器上混合均勻后，將溶液置于室溫下持續(xù)攪拌12～20h，得到高分子聚合物/金屬鹽前驅(qū)體溶液；

步驟2，將上述前驅(qū)體溶液進行注射靜電紡絲，得到高分子聚合物/金屬離子復(fù)合納米纖維；

注射靜電紡絲的方法具體可為：將前驅(qū)體溶液加入到靜電紡絲裝置的注射針管中，將針頭接高壓源，接收端接地，然后在22～24kv下，用微量泵以1.5～2.0ml/h速度推進，通過噴射裝置注射到放置的接收屏上進行靜電紡絲，一般情況下，接受屏距離噴射裝置15cm。

步驟3，將該高分子聚合物/金屬離子復(fù)合納米纖維放入濃度為1mol/l的還原劑中，將金屬離子還原成金屬納米顆粒，然后用純水漂去殘留的還原劑、烘干，得到納米金屬顆粒功能化納米纖維。還原劑可選用一些具有還原性的無機化合物，如可選用硼氫化鈉、硼氫化鉀等。

本發(fā)明的納米金屬顆粒功能化納米纖維材料可作為吸附劑，實現(xiàn)工業(yè)中巰基化合物的快速分離富集。應(yīng)用納米金屬顆粒功能化納米纖維可選擇性分離富集巰基化合物的過程包括活化、吸附和洗脫；整個操作過程簡單、快速，這一特點尤其適用于見光易被氧化的巰基化合物的快速提取處理。

活化的具體方法為：用水溶液、甲醇、乙醇等溶液中的一種或幾種將復(fù)合納米纖維材料進行浸潤、然后沖洗，使納米金屬顆粒功能化納米纖維達到可以吸附巰基化合物的狀態(tài)。

吸附是采用納米金屬顆粒功能化納米纖維吸附樣品中的巰基化合物，具體步驟為：將納米金屬顆粒功能化納米纖維浸泡于血液、頭發(fā)、唾液、指甲、尿液、蔬菜、水果等含巰基化合物的生物樣品或其處理液中，或使生物樣品及其處理液流過納米金屬顆粒功能化納米纖維，將生物樣品或其處理液中的巰基化合物吸附于納米金屬顆粒功能化納米纖維上。

洗脫是將吸附在納米金屬顆粒功能化納米纖維上的巰基化合物解析下來，具體而言，通過浸泡、沖洗、或者流過等方式，用巰基乙醇、二硫蘇糖醇、含酸氯化鈉等溶液作為解析液將吸附在納米金屬顆粒功能化納米纖維上的巰基化合物解析下來。

應(yīng)用本發(fā)明的納米金屬顆粒功能化納米纖維可選擇性地分離富集巰基化合物時，使用的納米金屬顆粒功能化納米纖維的量取決于樣品中含巰基化合物的量，含量高，納米纖維的量適當(dāng)增加；生物樣品通常含巰基化合物是微量水平，即百萬分之幾，甚至更低，對于含微量巰基化合物的生物樣品或其處理液，一般將5mg的納米金屬顆粒功能化納米纖維浸泡于20ml以下的生物樣品或其處理液中進行吸附，然后使用0.1～0.3ml的解析液進行洗脫，即可保證高的回收率；對于分析測定應(yīng)用，為了定量回收目標(biāo)物，通常是5ml以下的生物樣品或其處理液對應(yīng)5mg的納米金屬顆粒功能化納米纖維進行吸附。

可以看到，本發(fā)明的納米金屬顆粒功能化納米纖維作為吸附劑使用時，其使用量很少，這還是由于本發(fā)明的納米金屬顆粒功能化納米纖維比表面積較大，纖維表面有較多的與目標(biāo)分子相互作用位點，一般只使用現(xiàn)有顆粒型吸附劑1/10-1/100的用量(固定相體積顯著減少)即可達到同樣的萃取效果，吸附萃取效率大大提高。而且，納米金屬顆粒功能化納米纖維可以活化清洗后再生重復(fù)利用。

另外，在上述處理過程中，解析液的用量也很少，降低或者省去了常規(guī)固相萃取的洗脫液需揮發(fā)溶劑濃縮目標(biāo)物的操作的能耗，也降低了巰基化合物被氧化破壞的風(fēng)險。

實施例1尿液中谷胱甘肽快速提取分離

取1.0g醋酸銅，1.0g聚苯乙烯放入稱量瓶中，加入10mln-n-二甲基甲酰胺和四氫呋喃(4/6,v/v)，攪拌過夜至溶解。溶液用靜電紡絲法制備成含金屬化合物的納米纖維。再將納米纖維放入1.0mol/l的硼氫化鈉水溶液中反應(yīng)2～3h，用純水漂去殘留的硼氫化鈉，烘干。

制得納米金屬顆粒功能化納米纖維如圖1，圖1中(a)圖和(b)圖為同一片纖維從不同角度拍攝的掃描電鏡圖，且兩幅圖的標(biāo)尺不同，分別為1μm和2μm，以便更清晰地顯示出本發(fā)明的納米金屬顆粒功能化納米纖維的結(jié)構(gòu)。

取尿液0.5ml，加入22μl乙酸調(diào)ph至3.0。取5mg制備好的納米銅功能化聚苯乙烯納米纖維(聚苯乙烯10％(g/100ml)金屬化合物0.5mol/l)填裝固相萃取柱，以0.5ml甲醇活化，0.5ml水沖洗后，將上述樣品溶液流過納米銅納米顆粒功能化聚苯乙烯納米纖維，此時樣品溶液中的谷胱甘肽被保留在納米纖維上，再用20％甲醇淋洗，最后以0.1ml8％巰基乙醇溶液洗脫。洗脫液首先加入0.1mlopa避光衍生1min，最后加入0.4ml磷酸鈉緩沖液(ph7.0)，溶液采用液相進行檢測，ex＝350nm，em＝420nm，實驗結(jié)果如圖2，其中，a表示標(biāo)準(zhǔn)品，b代表納米金屬顆粒功能化納米纖維處理的尿液，c代表未經(jīng)過處理的尿液。

可以看出，直接進樣的尿液在近5min處幾乎不能分辨出目標(biāo)峰，目標(biāo)峰被雜質(zhì)峰掩蓋；經(jīng)過納米金屬顆粒功能化納米纖維處理后的尿液不僅使得目標(biāo)物峰顯著增大，而且共流出的雜質(zhì)峰個數(shù)顯著減少，說明本發(fā)明的納米金屬顆粒功能化納米纖維可以選擇性的分離、提取和濃縮目標(biāo)物，且操作過程簡便、快速。

本實施例中使用的固相微萃取柱為專利號為zl200510123148.5、發(fā)明名稱為“基于納米纖維的固相微萃取器”的中國發(fā)明專利中公開的固相微萃取器。

實施例2

取0.835g醋酸銀，1.0g聚丙烯晴(pan)放入稱量瓶中，加在n，n-二甲基甲酰胺溶液中，配制10％紡絲液，攪拌14h至溶解。溶液用靜電紡絲法制備成含金屬化合物的納米纖維。再將納米纖維放入1.0mol/l的硼氫化鉀水溶液中反應(yīng)2～3h，用純水漂去殘留的硼氫化鉀，烘干。

制得納米金屬顆粒功能化納米纖維的結(jié)構(gòu)形態(tài)與實施例1相近，能快速地對生物樣品中的巰基化合物可選擇性地分離提取。

實施例3

取2.06g氯金酸，1.0g醋酸纖維素(ac)放入稱量瓶中，加在丙酮和n，n-二甲基甲酰胺(3:2)的溶液中，配制10％紡絲液，攪拌13h至溶解。溶液用靜電紡絲法制備成含金屬化合物的納米纖維。再將納米纖維放入1.0mol/l的硼氫化鈉水溶液中反應(yīng)2～3h，用純水漂去殘留的硼氫化鈉，烘干。

制得納米金屬顆粒功能化納米纖維的結(jié)構(gòu)形態(tài)與實施例1相近，能快速地對生物樣品中的巰基化合物可選擇性地分離提取。