一種雙酚類(lèi)替代模板分子印跡聚合物及其制備和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)保高效的富集純化雙酚類(lèi)內(nèi)分泌干擾物的替代模板分子印跡 聚合物及其制備和應(yīng)用，屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)和新材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙酚A(BPA)是聚碳酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂生產(chǎn)過(guò)程中的原料或添加劑，是外 科修補(bǔ)術(shù)中抗氧化和穩(wěn)定化處理的重要材料，同時(shí)在食品包裝和容器內(nèi)壁涂裝中也被廣 泛使用（Reprod.Toxicol. 24(2007) 139)。研究表明BPA在環(huán)境、食品和人體樣品中廣泛存 在，具有基因誘變性和雌激素干擾作用，微量甚至痕量的存量水平也可能對(duì)動(dòng)物生理狀況、 生殖系統(tǒng)以及胎兒發(fā)育等造成不良影響（EnvironHealthPerspectll8 (2010) 1055)，是一 種重要的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物（EDCs)。BPA現(xiàn)已經(jīng)被美國(guó)和歐盟一些國(guó)家和地區(qū)作為重點(diǎn)列 入優(yōu)先控制污染物的黑名單。歐盟、加拿大、美國(guó)和中國(guó)等也相繼出臺(tái)了禁止雙酚A用于嬰 幼兒食品容器（如奶瓶）生產(chǎn)和進(jìn)口的規(guī)定，并且對(duì)食品包裝材料、容器和涂料中的BPA遷 移量做了嚴(yán)格限制（Anal.Bioanal.Chem. 400(2011) 1771 ;Anal.Chim.Acta. 658(2010)225 ; J.mol.struc-theochem901(2009)88)。伴隨法規(guī)對(duì)于BPA使用的嚴(yán)格限制，BPS、BPF、 BPE、BPB、BPAF、BPAP和BPZ等BPA結(jié)構(gòu)類(lèi)似物作為BPA的替代物被使用。這些替代物 與BPA具有相似的急性毒性，基因毒性和雌激素效應(yīng)（Environ.Toxicol. 17 (2002) 80 ; Toxicol.Lett. 211 (2012) 201 ;Environ.HealthPerspect. 120 (2012) 399)。目前，只有少 量文章報(bào)道了其在室內(nèi)灰塵（Environ.Sci.Technol. 46(2012)9138)、底泥（Environ.Sci. Technol. 46(2012) 11558)和食品（JAgricFoodChem61 (2013)4655)等中的存在情況。介 于雙酚類(lèi)對(duì)于人體的潛在毒性，對(duì)環(huán)境中雙酚類(lèi)物質(zhì)含量和分布的評(píng)估是必要的，可以為 風(fēng)險(xiǎn)控制提供可靠的參考數(shù)據(jù)。但是，雙酚類(lèi)物質(zhì)的低環(huán)境濃度和低液相質(zhì)譜檢測(cè)靈敏度 為雙酚類(lèi)污染物分析檢測(cè)提出了挑戰(zhàn)。
[0003] 作為雙酚類(lèi)物質(zhì)分析檢測(cè)的瓶頸，低濃度和基質(zhì)復(fù)雜問(wèn)題亟需通過(guò)有效的富集 純化技術(shù)加以解決。常用于雙酚類(lèi)化合物富集的固相萃取材料HLB、C18和MCX等具有選 擇性差，富集效率低等問(wèn)題，這種缺陷在大體積水樣富集純化時(shí)表現(xiàn)的最為明顯?；诜?子印跡技術(shù)的分子印跡固相萃取材料可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜樣品中目標(biāo)物質(zhì)的選擇性分離富集 (TRAC-Trendanal.Chem. 29(2010) 1363)。由于具有高選擇性，成本低、易于制備，機(jī)械強(qiáng)度 和化學(xué)穩(wěn)定性好以及可以重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，分子印跡固相萃取材料具有廣闊的潛在應(yīng)用前 景。將其用于環(huán)境中雙酚類(lèi)內(nèi)分泌干擾物可以很好的解決上述問(wèn)題。
[0004] 分子印跡聚合物（molecularlyimprintedpolymer，簡(jiǎn)稱(chēng)MIP)是指以某一特定的 目標(biāo)分子為模板，制備對(duì)該分子具有特異選擇性聚合物，具有與模板分子在空間結(jié)構(gòu)和結(jié) 合位點(diǎn)上完全匹配的結(jié)合位點(diǎn)。分子印跡固相萃取是分子印跡材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。 但是目前分子印跡固相萃取也存在模板泄漏（TrendsAnal.Chem. 45(2013) 169)和類(lèi)萃取 能力差等問(wèn)題。模板泄漏是指材料在制備過(guò)程中加入的目標(biāo)物模板分子在洗脫過(guò)程中不能 被完全除去，在后續(xù)的固相萃取過(guò)程中會(huì)不斷泄漏出來(lái)，造成痕量分析的不準(zhǔn)確性（Anal. Chem. 72 (2000) 5206；TrendsAnal.Chem. 25 (2006) 143) 〇
[0005] 替代模板印跡技術(shù)可以很好的解決模板泄漏的問(wèn)題（Nutr.Res. Rev. 13(2000)279)。目前，目標(biāo)物的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物（如BPF，TBBPA或BPE等）（Anal.Chim. Acta720(2012)71J.Hazard.Mater. 179(2010)223 ;Anal.Methods3 (2011) 173)，分子片 段（Anal.Chim.Acta549 (2005) 45 ;J.Chromatogr.A1073 (2005) 363.)或同位素標(biāo)記物 (J.Chromatogr.Al134 (2006) 16)都被報(bào)導(dǎo)作為BPA的替代模板。但是這些替代模板分別存 在采用的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物仍是雙酚類(lèi)的一種、印跡效果差和價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)。因此，這些材料不 能滿足實(shí)際樣品中雙酚類(lèi)物質(zhì)的高選擇性類(lèi)萃取。選擇一個(gè)不屬于雙酚類(lèi)且對(duì)雙酚類(lèi)具有 高類(lèi)選擇性的替代模板迫在眉睫。
[0006] 通過(guò)本實(shí)驗(yàn)室建立的基于非印跡材料的替代模板快速篩選方法（X.Sun,et al. ,J.Chromatogr.A(2014),http://dx.doi.org/10.1016/
[0007]j.chroma. 2014. 03. 063)，篩選出了 3, 3-雙（4-羥基苯基）-I(3H)-異苯并呋喃酮 (酚酞）這種廉價(jià)低毒且對(duì)雙酚類(lèi)具有高類(lèi)選擇性的替代模板。很好的解決了雙酚類(lèi)印跡 材料類(lèi)選擇性差和模板泄漏的問(wèn)題。該材料在選擇性富集純化環(huán)境、生物和食品樣品中的 雙酚類(lèi)內(nèi)分泌干擾物方面具有很好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種廉價(jià)、環(huán)境友好且高類(lèi)選擇性的雙酚類(lèi)內(nèi)分泌干擾物選 擇性富集純化材料。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0010] 選擇性富集純化雙酚類(lèi)內(nèi)分泌干擾物的替代模板分子印跡聚合物，可按以下步驟 制備獲得：
[0011] (1)將替代模板分子、功能單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑和致孔劑混合制成均相體系； 比例如下：替代模板分子：功能單體：交聯(lián)劑：引發(fā)劑：致孔劑摩爾比為I:2-8 :10-30 : 0. 2-0. 3 ：18-22 ；
[0012] 其中替代模板分子為3, 3-雙（4-羥基苯基）_1(3H)_異苯并呋喃酮（酚酞），功能 單體為4-乙烯基吡啶或2-乙烯基吡啶的一種或二種，交聯(lián)劑為乙二醇基二甲基丙烯酸酯、 三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯或二乙烯基苯中的一種或二種以上， 引發(fā)劑為偶氮二異丁腈，致孔劑為乙腈；
[0013] (2)將預(yù)聚合溶液置于冰水浴中，超聲脫氣5-15min，預(yù)聚合溶液中通氮?dú)?5-15min除去氧分子后密封，于0-4°C下冷藏放置2-10h;
[0014] (3)將密封冷藏后的預(yù)聚合溶液，放入50-70°C環(huán)境中，進(jìn)行本體聚合反應(yīng) 12-48h，生成白色的塊狀聚合物；
[0015] (4)將白色塊狀聚合物粉碎、研磨、篩分并沉降，得到粒度在IO-IOOiim的白色粉 末狀聚合物；
[0016] (5)依次采用甲醇乙酸混合溶液和甲醇為提取溶劑進(jìn)行索氏抽提，去除模板分子 和干擾物質(zhì)；
[0017] (6)提取結(jié)束后，將聚合物置于真空干燥箱中于50-70°C干燥12-24h，即得到替代 模板分子印跡聚合物。
[0018] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案中，步驟（4)中沉降使用的溶劑為丙酮；
[0019] 步驟（5)中索氏抽提除去模板分子所采用的溶劑甲醇和乙酸的體積比為9 :1_9 ; 采用甲醇乙酸混合液和甲醇的抽提溫度均為80-120°C，抽提時(shí)間均為12_24h。
[0020] 所述分子印跡聚合物作為吸附劑在富集純化液體樣品中雙酚類(lèi)內(nèi)分泌干擾物的 應(yīng)用。
[0021 ] 本發(fā)明所述液體樣品為飲用水、飲料、牛奶、河水、污水、血液、尿液等中的一種或 二種以上，或者是土壤、底泥、鮮肉類(lèi)、罐頭食品、室內(nèi)灰塵等中的一種或二種以上固體樣品 的溶劑提取液，溶劑為甲醇、水、乙腈、丙酮、二氯甲烷、正己烷等中的一種或兩種。
[0022] 所述分子印跡聚合物作為固相萃取柱的填料用于富集純化雙酚類(lèi)內(nèi)分泌干擾物， 所述雙酚類(lèi)內(nèi)分泌干擾物為雙酚S、雙酚A、雙酚F、雙酚B、雙酚AF、雙酚E、雙酚Z、雙酚AP 和四溴雙酚A中的一種或二種以上；其對(duì)雙酚S、雙酚A、雙酚F、雙酚B、雙酚AF、雙酚E、雙 酚Z、雙酚AP或四溴雙酚A具有很高的類(lèi)選擇性。
[0023] 所述分子印跡聚合物用于檢測(cè)和/或處理環(huán)境、食品和生物樣品中的雙酚類(lèi)內(nèi)分 泌干擾物。
[0024] 其中，制備雙酚類(lèi)替代模板分子印跡聚合物的最佳條件為：在上述操作步驟（1) 中的替代模板分子為3, 3-雙（4-羥基苯基）-I(3H)-異苯并呋喃酮（酚酞），功能單體為 4-乙烯基吡陡，交聯(lián)劑乙二醇基二甲基丙烯酸酯，引發(fā)劑偶氮二異丁腈，致孔劑乙腈按摩爾 比 1 :4 :20 :0. 24 :20 混合；
[0025] 步驟（2)和（3)中將混合液超聲、通氮后密封，于50-70°C反應(yīng)12-48h。
[0026] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：制備得到的替代模板分子印跡聚合物對(duì)雙酚類(lèi)內(nèi)分泌干擾物具 有特異選擇性且不存在模板泄露問(wèn)題，同時(shí)替代模板分子酚酞廉價(jià)環(huán)保。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí) 施例中使用3, 3-雙（4-羥