專利名稱：殼狀分子印跡聚合物的合成及其在殘留殺蟲劑的檢測應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及殘留殺蟲劑檢測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說是一種檢測殘留殺蟲劑的球 殼狀分子印跡聚合物的制備方法，本發(fā)明還涉及采用所述的分子印跡聚合物對殘留殺蟲 劑的檢測方法。
背景技術(shù)：
殺蟲劑是用于防治城市衛(wèi)生害蟲和農(nóng)業(yè)害蟲的藥品。由于各種殺蟲劑的大量使 用使生態(tài)環(huán)境受到了嚴(yán)重的污染，要預(yù)防和處理殺蟲劑引起的環(huán)境、食品污染等問題， 最有效的策略就是及時、準(zhǔn)確檢測殘留的殺蟲劑。
殺蟲劑殘留分析是分析化學(xué)中最復(fù)雜的領(lǐng)域，主要由以下幾個特點所致(1) 殺蟲劑殘留分析需分離和測定的物質(zhì)是在ng(10_9g)、pg(10-12g)甚至fg(10~g)水平，一 次成功的分析需要有對許多參數(shù)的正確理解。例如提取和凈化方法的成功與否取決于殘 留分析人員對操作條件的正確的選擇和結(jié)合。(2)樣品使用殺蟲劑歷史的未知性和樣品種 類的多樣性造成了分析過程的復(fù)雜性。(3)殺蟲劑品種的不斷增多，對殺蟲劑多殘留分析 提出了越來越高的技術(shù)適應(yīng)性和要求。
目前，世界上用于殺蟲劑殘留的化學(xué)檢測方法有分光光度法、極譜法、原子吸 收光譜法、薄層層析法、氣相色譜法、液相色譜法、同位素標(biāo)記法、核磁共振波譜法、 色質(zhì)聯(lián)用法等。自二十世紀(jì)九十年代以來，現(xiàn)代化學(xué)分析技術(shù)日新月異，許多新技術(shù)已 進(jìn)入實用階段，如毛細(xì)管電脈儀技術(shù)(CZE)，色質(zhì)聯(lián)用技術(shù)(GC-MS、HPLC-MS)超臨 界流體色譜技術(shù)6 0，直接光譜分析技術(shù)等。這些新技術(shù)的應(yīng)用，大大提高殺蟲劑殘 留分析的靈敏度，簡化分析步驟，提高了分析效率。但是，這些分析方法有的靈敏度不 高，如分光光度法、薄層層析法等。有的需要昂貴的儀器，如色質(zhì)聯(lián)用法、核磁共振波 譜法等。還有的需要特殊的設(shè)備，如同位素標(biāo)記法等?；谏鲜鋈秉c，本發(fā)明建立了一 種方便、快捷的檢測方法。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明建立高靈敏度、高選擇性的化學(xué)發(fā)光法對多種殺蟲劑進(jìn)行快速測定的分 子印跡-化學(xué)發(fā)光法，使得殺蟲劑的殘留檢測操作簡便快速，實現(xiàn)了高靈敏度、高選擇 性化學(xué)發(fā)光法對環(huán)境中殘留的殺蟲劑的快速測定。
為了解決上述技術(shù)問題本發(fā)明主要采取以下的措施
(1)以TEOS和辛基胺為原料制備介孔材料。
(2)利用介孔材料表面易官能團(tuán)化的性質(zhì)，對介孔材料的表面進(jìn)行進(jìn)一步的化學(xué) 修飾。
(3)在恒溫水浴振蕩器中按要求控制反應(yīng)條件合成表面分子印記聚合物。
(4)通過索氏抽提等步驟將分子印跡微球制成球殼結(jié)構(gòu)。
( 將聚合物置自制的柱子中，然后接入流路，進(jìn)行化學(xué)發(fā)光信號強度的檢測。
本發(fā)明具體實驗步驟如下
(1)取0.05 0.2mol的TEOS，再取0.01 0.2mol辛基胺，將兩者混合攪拌3 5min,然后迅速加入摩爾比范圍在0.001 0.003的鹽酸溶液，繼續(xù)攪拌5 8η ι，真空 抽濾后將析出的產(chǎn)物在空氣中干燥。最后以l°c /min的速度升溫，當(dāng)溫度上升到400 600°C時停止升溫并將溫度控制到該值，在此溫度下煅燒5 gh，所得產(chǎn)物為介孔材料。
(2)將0.1 0. 的介孔材料置于高溫中活化其功能基團(tuán)，將活化后的介孔材料 加入到無水甲苯中，然后加入1 4ml的APTS，最后加入50ml的無水甲苯，配置成溶 液，將上述溶液通入氮氣保護(hù)，回流9 12h。再用離心機分離，用甲苯清洗后再溶解到 新鮮的無水甲苯中，加入2 5ml的丙基酰氯，加入無水Ii2CO3作為催化劑，在室溫下用 N2保護(hù)，將混合物快速攪拌9 12h，產(chǎn)品分離后用甲苯、水和乙醇清洗，這樣便得到修 飾后的介孔材料。
(3)取15 20mg的⑵中產(chǎn)物通過超聲振蕩溶解在40 50ml的乙腈中，順序 加入功能單體丙烯酰胺15 18mg、引發(fā)劑AIBN 8 12mg、模板分子25 30mg及交 聯(lián)劑EGDMA 170 190mg，超聲振蕩使其充分溶解，充入氬氣ΙΟη ι，冰水浴冷卻一段 時間。
(4)在恒溫水浴振蕩器上采用升溫聚合法合成表面分子印記微球。首先在40 50°C預(yù)聚合6 gh，再在50 60°C進(jìn)行聚合20 25h，接著升溫到80 90°C反應(yīng)6 Sh得到高度交聯(lián)的聚合物。
( 將升溫聚合后合成的分子印記聚合物過濾，用乙腈及乙醇分別清洗后，在真 空干燥箱中烘干。然后將其取出，對產(chǎn)物進(jìn)行處理，將其置于索氏提取器中用配比范圍 為9 1 12 1的甲醇和乙酸的洗脫液將分子印記微球進(jìn)行抽提，將核殼內(nèi)外的模板 分子洗脫掉，以得到具有可“記憶”功能的空穴結(jié)構(gòu)的分子印記聚合物。
(6)讓模板分子溶液流經(jīng)MIP柱，溶液中的模板分子與分子印跡微球殼的結(jié)合位 點相結(jié)合，吸附在MIP的空穴中。接著換用溶劑沖洗MIP柱，將未吸附的模板分子沖 洗干凈，同時防止吸附到分子印跡微球上的模板分子被洗脫下來。對MIP分離柱進(jìn)行保 護(hù)。使發(fā)光試劑流經(jīng)MIP分離柱，與吸附在MIP分離柱上的模板分子發(fā)生化學(xué)發(fā)光反 應(yīng)，產(chǎn)生發(fā)光信號。
本發(fā)明所述洗脫劑為乙腈、甲醇-乙酸或乙腈-乙酸。
本發(fā)明所述功能單體為丙烯酰胺(MA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、 苯基三甲氧基硅烷(PTMOS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMOS)；所述交聯(lián)劑為三羥甲基 丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)、N、N-亞甲基二丙烯酰胺、3，5-二(丙烯酰胺)苯 甲酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、二乙烯基苯(DVB)或季戊四醇三丙烯酸酯 (PETRA)；所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈；所述致孔劑采用二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲 醇、異丙醇、四氯化碳、雜環(huán)化合物酰胺或砜類；硅源為正硅酸乙酯。
本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明利用表面分子印跡技術(shù)合成了殺蟲劑的分子印跡聚合物微球殼，然后將 該分子印跡微球制作MIP分離柱，使用該MIP柱用化學(xué)發(fā)光法對殺蟲劑進(jìn)行檢測。該方 法的具有以下優(yōu)點
(1)在制備過程中不僅能夠洗去聚合物外部的模板分子，還能夠洗去內(nèi)部的模板分子，這樣產(chǎn)品不再是一個實心球粒，這樣增大了被識別物質(zhì)的結(jié)合表面積。
(2)將分子印跡聚合物的高選擇性和化學(xué)發(fā)光法的高靈敏度的優(yōu)點通過分子印跡 技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合，并利用IFFM-E型流動注射化學(xué)發(fā)光分析儀的快速檢測對被測物進(jìn)行檢 測。
(3)該方法具有選擇性高、靈敏度高、檢測速度快的優(yōu)點，用該方法測定食品中 殘留的殺蟲劑含量的準(zhǔn)確度高，結(jié)果真實可靠。
具體實施方式
(1)以TEOS和辛基胺為原料制備介孔材料。
(2)利用介孔材料表面易官能團(tuán)化的性質(zhì)，對介孔材料的表面進(jìn)行進(jìn)一步的化學(xué) 修飾。
(3)在恒溫水浴振蕩器中按要求控制反應(yīng)條件合成表面分子印記聚合物。
(4)通過索氏抽提等步驟將分子印跡微球制成球殼結(jié)構(gòu)。
(5)將聚合物置于柱子中，然后接入流路，進(jìn)行化學(xué)發(fā)光信號強度的檢測。
本發(fā)明具體實驗步驟如下
(1)取0.05 0.2mol的TEOS，再取0.01 0.2mol辛基胺，將兩者混合攪拌3 5min,然后迅速加入摩爾比范圍在0.001 0.003的鹽酸溶液，繼續(xù)攪拌5 8η ι，真空 抽濾后將析出的產(chǎn)物在空氣中干燥。最后以l°c /min的速度升溫，當(dāng)溫度上升到400 600°C時停止升溫并將溫度控制到該值，在此溫度下煅燒5 gh，所得產(chǎn)物為介孔材料。
(2)將0.1 0. 的介孔材料置于高溫中活化其功能基團(tuán)，將活化后的介孔材料 加入到無水甲苯中，然后加入1 4ml的APTS，最后加入50ml的無水甲苯，配置成溶 液，將上述溶液通入氮氣保護(hù)，回流9 12h。再用離心機分離，用甲苯清洗后再溶解到 新鮮的無水甲苯中，加入2 5ml的丙基酰氯，加入無水Ii2CO3作為催化劑，在室溫下用 N2保護(hù)，將混合物快速攪拌9 12h，產(chǎn)品分離后用甲苯、水和乙醇清洗，這樣便得到修 飾后的介孔材料。
(3)取15 20mg的⑵中產(chǎn)物通過超聲振蕩溶解在40 50ml的乙腈中，順序 加入功能單體丙烯酰胺15 18mg、引發(fā)劑AIBN 8 12mg、模板分子25 30mg及交 聯(lián)劑EGDMA 170 190mg，超聲振蕩使其充分溶解，充入氬氣ΙΟη ι，冰水浴冷卻一段 時間。
(4)在恒溫水浴振蕩器上采用升溫聚合法合成表面分子印記微球。首先在40 50°C預(yù)聚合6 gh，再在50 60°C進(jìn)行聚合20 25h，接著升溫到80 90°C反應(yīng)6 Sh得到高度交聯(lián)的聚合物。
( 將升溫聚合后合成的分子印記聚合物過濾，用乙腈及乙醇分別清洗后，在真 空干燥箱中烘干。然后將其取出，對產(chǎn)物進(jìn)行處理，將其置于索氏提取器中用配比范圍 為9 1 12 1的甲醇和乙酸的洗脫液將分子印記微球進(jìn)行抽提，將核殼內(nèi)外的模板 分子洗脫掉，以得到具有可“記憶”功能的空穴結(jié)構(gòu)的分子印記聚合物。
(6)讓模板分子溶液流經(jīng)MIP柱，溶液中的模板分子與分子印跡微球殼的結(jié)合位 點相結(jié)合，吸附在MIP的空穴中。接著換用溶劑沖洗MIP柱，將未吸附的模板分子沖 洗干凈，同時防止吸附到分子印跡微球上的模板分子被洗脫下來。對MIP分離柱進(jìn)行保護(hù)。使發(fā)光試劑流經(jīng)MIP分離柱，與吸附在MIP分離柱上的模板分子發(fā)生化學(xué)發(fā)光反 應(yīng)，產(chǎn)生發(fā)光信號。
本發(fā)明所述洗脫劑為乙腈、甲醇-乙酸或乙腈-乙酸。
本發(fā)明所述功能單體為丙烯酰胺(MA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、 苯基三甲氧基硅烷(PTMOS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMOS)；所述交聯(lián)劑為三羥甲基 丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)、N、N-亞甲基二丙烯酰胺、3，5-二(丙烯酰胺)苯 甲酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)、二乙烯基苯(DVB)或季戊四醇三丙烯酸酯 (PETRA)；所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈；所述致孔劑采用二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲 醇、異丙醇、四氯化碳、雜環(huán)化合物酰胺或砜類；硅源為正硅酸乙酯。
實施例1(氨基甲酸酯類，如克百威)
一種檢測克百威的分子印跡聚合物的制備方法，包括以下步驟
(1)采用逐一變量法對發(fā)光實驗條件進(jìn)行選擇得出氫氧化鈉的最佳濃度為 0.3mol · L—1、魯米諾的最佳濃度為5.0Xl(T5mOl · L—1、雙氧水的最佳濃度為3%、最佳 主泵速率為1.8mL · miiT1、最佳副泵速率為2.4mL · miiT1。
(2)取0.Imol的TEOS，再取0.06mol辛基胺，將兩者混合攪拌3min，然后迅速 加入摩爾比為0.0013的鹽酸溶液，繼續(xù)攪拌5η ι，真空抽濾后將析出的產(chǎn)物在空氣中干 燥。最后以的速度升溫，當(dāng)溫度上升到550°C時停止升溫并將溫度控制到該值， 在此溫度下煅燒&h，所得產(chǎn)物為介孔材料。
(3)將O.lg的介孔材料置于高溫中活化其功能基團(tuán)，將活化后的介孔材料加入到 無水甲苯中，然后加入2ml的APTS，最后加入50ml的無水甲苯，配置成溶液，將上述 溶液通入氮氣保護(hù)，回流12h。再用離心機分離，用甲苯清洗后再溶解到新鮮的無水甲苯 中，加入2ml的丙基酰氯，以適量的無水&(03作為催化劑，在室溫下用N2保護(hù)，將混 合物快速攪拌12h，產(chǎn)品分離后用甲苯、水和乙醇清洗，這樣便得到修飾后的介孔材料。
(4)取20mg的(2)中產(chǎn)物通過超聲振蕩溶解在50ml的乙腈中，順序加入功能單 體丙烯酰胺17mg、引發(fā)劑AIBN 10mg、模板分子30mg及交聯(lián)劑EGDMA 183mg，超聲 振蕩使其充分溶解，充入氬氣ΙΟη ι，冰水浴冷卻一段時間。
(5)在恒溫水浴振蕩器上采用升溫聚合法合成表面分子印記微球。首先在50°C 預(yù)聚合《1，再在60°C進(jìn)行聚合24h，接著升溫到85°C反應(yīng)《ι得到高度交聯(lián)的聚合物。
(6)將升溫聚合后合成的分子印記微球過濾，用乙腈及乙醇分別清洗后，在真空 干燥箱中烘干。然后將其取出，對產(chǎn)物進(jìn)行處理后，置于索氏提取器中，用9 1的甲 醇和乙酸的洗脫液將分子印記微球進(jìn)行抽提，將核殼內(nèi)部和外部的模板分子洗脫掉，以 得到具有可“記憶”功能的空穴結(jié)構(gòu)的分子印記聚合物。
(7)在最佳發(fā)光實驗條件下讓克百威分子溶液流經(jīng)MIP柱，溶液中的克百威分 子與分子印跡微球殼的結(jié)合位點相結(jié)合，吸附在MIP的空穴中。接著換用二次去離子 水沖洗MIP柱，將未吸附的克百威分子沖洗干凈，同時防止吸附到分子印跡微球上的克 百威分子被洗脫下來。對MIP分離柱進(jìn)行保護(hù)。使氫氧化鈉(0.3mol · L—1)、魯米諾 (5.0 X IO 5m0I · L-1)、雙氧水(0.3mol · L1)組成的發(fā)光試劑，流經(jīng)MIP分離柱，與吸 附在MIP分離柱上的克百威分子發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，產(chǎn)生發(fā)光信號。
表1本發(fā)明對克百威的檢測效果
權(quán)利要求
1.一種檢測殘留殺蟲劑的流動注射化學(xué)發(fā)光傳感器的制備方法，其特征是包括以下 步驟1.1選擇能識別農(nóng)藥殘留物的識別體；1.2利用自制的介孔材料為基底，按要求控制反應(yīng)條件合成中空球殼狀分子印記聚合物；1.3將合成的分子印跡聚合物裝入自制的具有“Y”型柱子的流通池，然后將流通池 接入流路，構(gòu)建分子印跡化學(xué)發(fā)光傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述分子印跡化學(xué)發(fā)光傳感器的制備方法，其特征是將所合成的分 子印跡聚合物裝入自制流通池中，將流通池接入流路進(jìn)行化學(xué)發(fā)光信號強度的檢測包括 以下步驟2.1在圓柱型的聚甲基丙烯酸甲酯模塊上鉆一個“Y”型的通道，制作成流通池；2.2然后將所制的中空球殼狀分子印記聚合物裝入到“Y”型管的一個支路上，并用 玻璃棉塞緊支路兩端；2.3將自制的流通池代替?zhèn)鹘y(tǒng)的檢測池連接到流動注射化學(xué)發(fā)光儀中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述傳感器制備方法，其特征是所述聚合物材料為中空球殼狀分子 印跡微球。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述傳感器的制備方法，其特征是所用的中空球殼狀分子印記 聚合物由以下步驟制成將合成的介孔材料進(jìn)行兩步修飾，對介孔材料表面進(jìn)行接枝， 在真空條件下，將修飾后的介孔材料與EGDMA，MAA,農(nóng)藥模板分子進(jìn)行升溫聚合， 合成中空球殼狀分子印跡聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述聚合物微球殼的制備方法，其特征是本發(fā)明所述功能單體 為為丙烯酰胺(MA)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、苯基三甲氧基硅烷(PTMOS) 和甲基三甲氧基硅烷(MTMOS)；所述交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)、 N、N-亞甲基二丙烯酰胺、3，5-二(丙烯酰胺)苯甲酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯 (EGDMA)、二乙烯基苯(DVB)或季戊四醇三丙烯酸酯(PETRA)；所述引發(fā)劑為偶氮二 異丁腈；所述致孔劑采用二氯甲烷、氯仿、乙腈、甲醇、異丙醇、四氯化碳、雜環(huán)化合 物酰胺或砜類；硅源為正硅酸乙酯。
6.—種檢測痕量農(nóng)藥殘留物的方法，其特征是包括如下步驟將權(quán)利要求1所述的 中空球殼狀分子印記聚合物結(jié)合流動注射化學(xué)發(fā)光儀，用于對環(huán)境、食品樣品中的農(nóng)藥 殘留物的檢測。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檢測殺蟲劑殘留物的新的手段及檢測殺蟲劑殘留物的方法。該分子印跡聚合物微球的制備，包括以下步驟介孔材料的制備；介孔材料的表面修飾；表面分子印跡聚合物的合成；進(jìn)一步將分子印跡微球制作成球殼結(jié)構(gòu)。一種檢測微量殺蟲劑殘留物的方法，包括如下步驟將聚合物置于制作好的柱子中制作流通池；然后將該流通池接入流路進(jìn)行化學(xué)發(fā)光信號強度的檢測。本發(fā)明的分子印記聚合物的特異性強，靈敏度高，可以達(dá)到將聚合物置于柱子中，然后接入流路，進(jìn)行化學(xué)發(fā)光信號強度的檢測可達(dá)到μg級；完成一個基本檢測過程僅需3-5分鐘的時間；成本低。該聚合物檢測農(nóng)藥殘留物方法，操作快速簡單，反應(yīng)及結(jié)果均由儀器自動完成和記錄。
文檔編號C08F292/00GK102023156SQ201010507579
公開日2011年4月20日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者萬夫偉, 于京華, 盧娟娟, 張萌, 王壽梅, 王少偉, 葛慎光, 葛磊, 藏德進(jìn), 趙珮妮, 閆紀(jì)憲, 顏梅, 高偉強, 黃加棟 申請人:濟(jì)南大學(xué)