一種三氟氯氰菊酯熒光表面分子印跡亞微米材料制備方法
【專利摘要】本發(fā)明一種三氟氯氰菊酯熒光表面分子印跡亞微米材料制備方法，屬環(huán)境功能材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明利用沉淀聚合法合成了以擬除蟲菊酯三氟氯氰菊酯(cyhalothrin)為模板分子，SiO2納米球?yàn)檩d體，丙烯酰胺(AM)為功能單體，烯丙基熒光素作為熒光試劑、二乙烯基苯(DVB)為交聯(lián)劑，2,2'-偶氮二異丁腈(AIBN)為引發(fā)劑的熒光分子印跡聚合物。制備的熒光分子印跡聚合物球具有高的靈敏性和對三氟氯氰菊酯具有較強(qiáng)的選擇性識別性能。通過蘇打水樣品的檢測結(jié)果證明，本方法制備的材料可用于實(shí)際復(fù)雜樣品的定量檢測。
【專利說明】一種三氟氯氰菊酯焚光表面分子印跡亞微米材料制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種適用于選擇性識別和熒光檢測三氟氯氰菊酯核-殼型印跡聚合 物微球的制備方法，屬環(huán)境功能材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 分子印跡技術(shù)（Molecular imprinting technology,MIT)是近年發(fā)展起來的制備 對目標(biāo)化合物具有特定識別能力的聚合物的新技術(shù)，是吸收高分子化學(xué)、生物化學(xué)等學(xué)科 發(fā)展起來的一門邊緣學(xué)科。它可以制備出對所選目標(biāo)分子（一般為模板分子）具有高度 親和性及選擇性的聚合物材料。此聚合物稱為分子印跡聚合物（Molecularly imprinted polymer，MIP)。為解決常規(guī)聚合方法制備的分子印跡聚合物的傳質(zhì)速率慢、難洗脫、產(chǎn)率 低等缺點(diǎn)，表面分子印跡技術(shù)（Surface molecular imprinting technology, Sl\OT)應(yīng)運(yùn)而 生。近年來，眾多研究工作者利用熒光染料優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)，制備出的熒光分子探針應(yīng)用于 食品中殺蟲劑殘留的檢測。因此，將有機(jī)熒光試劑的熒光性質(zhì)與MIP的選擇性結(jié)合，制備出 的復(fù)合型熒光分子印跡材料在復(fù)雜樣品的分離檢測中將會有明顯的優(yōu)勢和更加優(yōu)越的光 學(xué)性質(zhì)。目前，關(guān)于將有機(jī)熒光染料和SMIT相結(jié)合制備復(fù)合型熒光分子印跡材料的報(bào)道還 不多。
[0003] 由于擬除蟲菊酯類殺蟲劑具有速效、無臭、低毒、觸殺作用強(qiáng)和殘效時(shí)間長等特點(diǎn) 而被廣泛使用。因此，利用熒光分子印跡達(dá)到快捷、靈敏、選擇性檢測環(huán)境中殘留量的研究 成為必要。
[0004] 表面MIP的制備方法有很多種，其中沉淀聚合法在制備過程中，不需要在反應(yīng)體 系中加入穩(wěn)定劑，可直接制備聚合物微球，操作程序簡單且易控制，無需復(fù)雜的后處理過 程，而且聚合物產(chǎn)率較高，微球粒徑的分布范圍很窄，以沉淀聚合法制備的分子印跡聚合 物已經(jīng)用于各色譜分析等領(lǐng)域。近年來，因該方法具備制備簡便，非特異性吸附少，印跡效 率高等優(yōu)勢逐漸成為國內(nèi)外制備分子印跡聚合物的常規(guī)方法。
[0005] 綜上，本申請中所涉及的突光表面分子印跡聚合物納米球，粒徑分布范圍窄，合成 簡單，選擇性高，而且，與熒光檢測技術(shù)相結(jié)合，使該方法具有選擇性、靈敏性、快捷、信號強(qiáng) 等特點(diǎn)，完全適用于環(huán)境中超痕量三氟氯氰菊酯的檢測。
[0006]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 利用沉淀聚合法合成了以三氟氯氰菊酯（LC)為模板分子，Si02微球?yàn)檩d體，丙 烯酰胺（AM)為功能單體，烯丙基熒光素（AF)作為熒光試劑、二乙烯基苯（DVB)為交聯(lián)劑， 2, 2'-偶氮二異丁腈（AIBN)為引發(fā)劑的熒光MIP。制備的熒光MIP微球具有高的靈敏性、 較寬的檢測范圍和較強(qiáng)的選擇性識別性能。通過蘇打水樣品的檢測結(jié)果證明，本方法制備 的亞微米材料可用于實(shí)際復(fù)雜樣品的定量檢測。
[0008] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種三氟氯氰菊酯熒光表面分子印跡亞微米材料制備方法，按照下述步驟進(jìn)行： l、Si02@MPS微球的制備 采用st5ver法制備Si02納米球，乙醇：蒸饋水：氨水為50 :50 :2,（v/v)組成混合液，超 聲15分鐘后持續(xù)攪拌；按乙醇與正硅酸四乙酯比例為25:1，（v/v)緩慢滴入上述溶液中， 滴加完后，室溫條件下持續(xù)攪拌反應(yīng)24小時(shí)；按按乙醇與蒸餾水混合比3-甲基丙烯酰氧基 丙基三甲氧基硅烷為50:1，（v/v)緩慢滴加到生成的乳白色分散液中，繼續(xù)室溫條件下攪 拌反應(yīng)24小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，乙醇和蒸餾水清洗數(shù)次后，利用高速離心機(jī)收集，在40°C真空 干燥箱中干燥一晚，得Si0 2@MPS微球。
[0009] 2、Si02@FMIP 微球的制備 Si02@MPS微球與溶劑乙腈超聲分散比例為200 :70 (mg:ml)，其中分別加入功能單體 AM :模板分子三氟氯氰菊酯（LC):熒光物AF :交聯(lián)劑DVB為2-4 :0. 5-1 :30-60 :0. 4-0. 8 (mmol:mmol:mg:mL);室溫、避光條件下先預(yù)組裝12小時(shí)，使功能單體與模板分子充分作用， 最后加入總物質(zhì)的量的2. 5%的引發(fā)劑偶氮二異丁腈（AIBN);通氮?dú)?5分鐘排除空氣后， 密封；采用熱引發(fā)聚合方式，恒溫油浴鍋中60°C反應(yīng)24小時(shí)；聚合完后，得黃色沉淀聚合 物，乙醇和蒸餾水各清洗5次后，利用高速離心機(jī)收集；再用甲醇：乙酸為9:1 (V/V)的溶 液進(jìn)行索式提取洗脫，除去三氟氯氰菊酯，最后用甲醇溶液反復(fù)浸泡沉淀物，去除殘留的乙 酸，40°C真空干燥一晚，即得Si0 2@FMIP微球。非印跡聚合物（Molecularly non-imprinted polymer，NIP)的制備除不加模板分子和進(jìn)行索式提取外方法同上。
[0010] 3、熒光檢測 首先準(zhǔn)確配制8種濃度的三氟氯氰菊酯標(biāo)準(zhǔn)乙醇溶液，然后稱取100mg的Si02@FMIP分 散于100mL乙醇中得Si02@FMIP分散液，超聲震蕩分散；分別量取相同已配制的8種三氟氯 氰菊酯溶液（〇、〇. l、〇. 20、0. 5、1. 0、2. 0、5. 0、10 nmol/L)，倒入10 ml比色管內(nèi)，在每支比色 管中加入等體積的Si02@FMIP分散液，超聲分散后，靜置2. 0分鐘。利用熒光分光光度計(jì)檢 測每支比色管中分散液的熒光強(qiáng)度，描繪熒光強(qiáng)度-濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線。Si02@FNIP對三氟氯氰 菊酯的熒光檢測按照同樣的方式進(jìn)行。
[0011] 4、選擇性實(shí)驗(yàn) 選擇氟氯氰菊酯、氰戊菊酯、聯(lián)苯菊酯為競爭識別的菊酯類化合物。分別配制以上三種 菊酯和三氟氯氰菊酯的乙醇溶液，濃度均為1.0 nmol/L。分別量取相同體積已配制的4種 菊酯溶液，移入10 ml比色管內(nèi)，然后在每支比色管中加入等體積的Si02@FMIP分散液，超聲 3飛分鐘，靜置2分鐘。利用熒光分光光度計(jì)檢測每支比色管中分散液的熒光強(qiáng)度。Si0 2@ FNIP對不同菊酯的熒光檢測按照同樣的方式進(jìn)行。
[0012] 5、實(shí)際樣品檢測 稱取從超市購買的瓶裝蘇打水，加入等比例乙醇作為樣品溶液，保存?zhèn)溆谩?br> [0013] 采取加標(biāo)法檢測蘇打水中三氟氯氰菊酯的含量。稱取適量的Si02@FMIP超聲分散 在蘇打水樣品溶液中，形成均勻的分散液。量取上述樣品溶液分別加入到方案3中的8種 不同濃度（〇、〇. l、〇. 25、0. 5、1. 0、2. 5、5. 0、10 nmol/L)的三氟氯氰菊酯溶液中，然后在每支 比色管中加入等體積的剛剛配制的分散液，超聲3~5分鐘，靜置2分鐘。利用熒光分光光度 計(jì)檢測每支比色管中分散液的熒光強(qiáng)度。Si0 2@FNIP對蘇打水樣品的熒光檢測按照同樣的 方式進(jìn)行。
[0014] 本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于使用烯丙基熒光素作為發(fā)光基團(tuán)與功能單體和交聯(lián)劑共 聚，在Si0 2@MPS微球表面形成較為均勻的印跡薄膜。制備的熒光表面分子印跡亞微米球具 有較好的單分散性能、較寬的檢測范圍（(Γ5. 0 nmol/L)和靈敏性。利用Si02@FNIP微球優(yōu) 良的光學(xué)性質(zhì)，結(jié)合靈敏度高、快捷、信號強(qiáng)的熒光檢測法對實(shí)際樣品中的超痕量三氟氯氰 菊酯進(jìn)行檢測。根據(jù)非線性回歸方程，Si0 2@FNIP與三氟氯氰菊酯的濃度之間具有很好的非 線性關(guān)系（Fq/F)-1= 0.16037C-0.01611C2-0.00237。
[0015]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1 Si02@FMIP的制備流程圖。
[0017] 圖2 5102(&)、5102110^〇3)和5102研覆1?((3)紅外光譜圖。圖2(&)中469 〇11-1和 801 cm-1對應(yīng)的是Si02的Si-Ο伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)，1102 cm-1處對應(yīng)的是Si-0-Si的 不對稱伸縮振動(dòng)；說明成功采用stiver法制備Si02微球。圖2(b) 1634 cm-1對應(yīng)的是Si02@ MPS的C=C伸縮振動(dòng)峰，說明成功合成Si02@MPS微球；圖2 (c)中827 cm-1和710 cm-1、 797 cm-l、890 cm-1分別對應(yīng)二DVB中的對位和間位取代苯表面變形振動(dòng)；2926 cm-l、1683 cm-1和1604 cm-1分別對應(yīng)C-H甲基伸縮振動(dòng)峰、酰胺C=0伸縮振動(dòng)峰和苯環(huán)骨架振動(dòng)峰， 說明聚合物在引發(fā)劑AIBN引發(fā)下成功聚合。
[0018] 圖3 Si02@FMIP微球的掃描電鏡（SEM)。從圖中可看出，微球具有較為規(guī)則的球形 形貌，且表面較為光滑；直徑約為437 nm，而且粒徑分布較為均勻。
[0019] 圖4 Si02@FMIP微球球的透射電鏡（TEM)。從圖中可看出，制備的Si02@FMIP微球 具有清晰的核-殼結(jié)構(gòu)，殼厚約為25 nm，粒徑與SEM顯示基本一致，約為437 nm。
[0020] 圖5 Si02@FMIP (a)和Si02@FNIP (b)微球與三氟氯氰菊酯濃度的響應(yīng)曲線。 圖5 (a)可看出，模板分子對Si02@FMIP的熒光強(qiáng)度有較強(qiáng)的淬滅作用，由圖5 (a)中 插圖可看出，三氟氯氰菊酯濃度在(Γ5.0 nmol范圍內(nèi)有較好的非線性關(guān)系（匕/F)- 1= 0. 16037C-0. 01611C2-0. 00237。而圖5 (b)中，模板分子對Si02@FNIP的熒光強(qiáng)度的淬滅作 用很弱。
[0021] 圖6濃度為1. 0 nmol/L的不同干擾物溶液對Si02@FMIP (a)和Si02@FNIP (b)的 淬滅作用。從圖中可以看出結(jié)構(gòu)相似的干擾物對模板分子無明顯淬滅作用，而模板分子對 Si02@FMIP有較強(qiáng)的淬滅作用。證明Si02@FMIP對模板分子有很強(qiáng)的識別作用。
[0022]

【具體實(shí)施方式】
[0023] 本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中識別和熒光檢測性能評價(jià)按照下述方法進(jìn)行：首先準(zhǔn)確配 制8種濃度的三氟氯氰菊酯標(biāo)準(zhǔn)乙醇溶液，稱取100 mg的Si02@FMIP和Si02@FNIP分別分 散在100ml乙醇中，超聲震蕩30分鐘。然后分別量取已配制的8種三氟氯氰菊酯溶液各5 ml，倒入10 ml比色管內(nèi)，在每支比色管中加入5 ml Si02@FMIP或Si02@FNIP分散液，超聲 3飛分鐘，靜置2分鐘。利用熒光分光光度計(jì)檢測每支比色管中分散液的熒光強(qiáng)度。根據(jù) 非線性回歸方程，以濃度C為橫坐標(biāo)，相對熒光強(qiáng)度（匕/朽-1為縱坐標(biāo)繪制熒光響應(yīng)曲線。 選擇幾種結(jié)構(gòu)和性質(zhì)類似的菊酯類化合物，作為競爭檢測物，參與研究Si0 2@FMIP的選擇性 識別性能。
[0024] 下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
[0025] 實(shí)施例1 采用st5ver法制備Si02微球。50 mL乙醇與蒸饋水混合物（1: 1，v/v)中加入2. 0 mL 氨水，超聲15分鐘，磁力攪拌。量取2. 0 mL的TE0S緩慢滴入上述溶液中，滴加完畢后，室 溫條件下反應(yīng)24小時(shí)。量取1 mL MPS緩慢滴加到生成的乳白色分散液中，繼續(xù)常溫?cái)嚢?24小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，利用離心機(jī)收集Si02微球，在40°C真空干燥箱中干燥一夜。FTIR如 圖2所示。
[0026] 實(shí)施例2 200 mg實(shí)施例1所得的Si02@MPS微球超聲分散在70 mL乙腈中，按照比例加入0. 50 mmol模板分子(三氟氯氰菊酯，LC)、2. 0 mmol功能單體(丙烯酰胺，AM)、0. 0328g烯丙基突 光素（AF)和0. 4 mL交聯(lián)劑(二乙烯基苯，DVB)。室溫下自組裝12小時(shí)，使功能單體與模板 分子充分作用后加入單體總物質(zhì)的量的2. 5%的引發(fā)劑偶氮二異丁腈（AIBN)。通入氮?dú)?5 分鐘排除空氣，在氮?dú)夥諊旅芊?。采用熱引發(fā)聚合方式，將其置于60°C恒溫油浴鍋中反應(yīng) 24 h，聚合完成后，得淡黃色沉淀聚合物。將其用甲醇：乙酸為9:1 (V/V)的溶液進(jìn)行索式 提取洗脫，除去三氟氯氰菊酯，后用甲醇溶液反復(fù)浸泡沉淀物，以洗去殘留的乙酸，真空干 燥，即得Si0 2@FMIP。Si02@FNIP的制備除不加模板分子和進(jìn)行索式提取外方法同上。Si02@ FMIP的FTIR表征如圖2所示。結(jié)構(gòu)組成、表面形貌如圖3、圖4所示。
[0027] 實(shí)施例3 200 mg實(shí)施例1所得的Si02@MPS微球超聲分散在70 mL乙腈中，按照比例加入0. 75 mmol模板分子(三氟氯氰菊酯，LC)、3. 0 mmol功能單體(丙烯酰胺，AM)、0. 0455g烯丙基突 光素（AF)和0. 6 mL交聯(lián)劑(二乙烯基苯，DVB)。室溫下自組裝12小時(shí)，使功能單體與模板 分子充分作用后加入單體總物質(zhì)的量的2. 5%的引發(fā)劑偶氮二異丁腈（AIBN)。通入氮?dú)?5 分鐘排除空氣，在氮?dú)夥諊旅芊?。采用熱引發(fā)聚合方式，將其置于60°C恒溫油浴鍋中加 熱24 h，聚合完成后，得淡黃色沉淀聚合物。將其用甲醇：乙酸為9:1 (V/V)的溶液進(jìn)行索 式提取洗脫，除去三氟氯氰菊酯，后用甲醇溶液反復(fù)浸泡沉淀物，以洗去殘留的乙酸，真空 干燥，即得Si0 2@FMIP。Si02@FNIP的制備除不加模板分子和進(jìn)行索式提取外方法同上。
[0028] 實(shí)施例4 200 mg實(shí)施例1所得的Si02@MPS微球超聲分散在70 mL乙腈中，按照比例加入1. 0 mmol模板分子(三氟氯氰菊酯，LC)、4. 0 mmol功能單體(丙烯酰胺，AM)、0. 0605g烯丙基突 光素（AF)和0.8 mL交聯(lián)劑(二乙烯基苯，DVB)。室溫下自組裝12小時(shí)，使功能單體與模板 分子充分作用后加入單體總物質(zhì)的量的2. 5%的引發(fā)劑偶氮二異丁腈（AIBN)。通入氮?dú)?5 分鐘排除空氣，在氮?dú)夥諊旅芊?。采用熱引發(fā)聚合方式，將其置于60°C恒溫油浴鍋中加 熱24 h，聚合完成后，得淡黃色沉淀聚合物。將其用甲醇：乙酸為9:1 (V/V)的溶液進(jìn)行索 式提取洗脫，除去三氟氯氰菊酯，后用甲醇溶液反復(fù)浸泡沉淀物，以洗去殘留的乙酸，真空 干燥，即得Si0 2@FMIP。Si02@FNIP的制備除不加模板分子和進(jìn)行索式提取外方法同上。
[0029] 實(shí)施例5 首先準(zhǔn)確配制8種濃度的三氟氯氰菊酯標(biāo)準(zhǔn)乙醇溶液，然后稱取100 mg實(shí)施例2所得 的Si02@FMIP分散于100ml乙醇中，超聲震蕩分散。分別量取已配制的8種三氟氯氰菊酯 溶液各5 ml，倒入10 ml比色管內(nèi)，在每支比色管中加入5 ml Si02@FMIP的分散液，超聲分 散后，靜置2分鐘。利用熒光分光光度計(jì)檢測每支比色管中分散液的熒光強(qiáng)度，描繪熒光猝 滅率-濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線。Si02@FNIP對三氟氯氰菊酯的熒光檢測按照同樣的方式進(jìn)行。熒光 粹滅如圖5所示。
[0030] 實(shí)施例6 選擇氟氯氰菊酯、氰戊菊酯、聯(lián)苯菊酯為競爭識別的菊酯類化合物。分別配制以上三種 菊酯和三氟氯氰菊酯的乙醇溶液，濃度均為1.0 nM。分別量取已配制的4種菊酯溶液各5 ml，移入10 ml比色管內(nèi)，然后在每支比色管中加入5 ml Si02@FMIP分散液，超聲3~5分鐘， 靜置2分鐘。利用熒光分光光度計(jì)檢測每支比色管中分散液的熒光強(qiáng)度。Si0 2@FNIP對競 爭物的熒光檢測按照同樣的方式進(jìn)行。選擇性如圖6所示。
[0031] 實(shí)施例7 量取從超市購買的瓶裝蘇打水配置方案3中的8種不同濃度的三氟氯氰菊酯蘇打水溶 液。
[0032] 采取加標(biāo)法檢測蘇打水中三氟氯氰菊酯的含量。稱取100 mg實(shí)施例2所得的 Si02@FMIP超聲分散在乙醇中，形成均勻的分散液。量取5.0 mL上述分散液分別加入到 5.0 mL上述三氟氯氰菊酯蘇打水溶液中，然后超聲:Γ5分鐘，靜置2分鐘。利用熒光分光 光度計(jì)檢測每支比色管中分散液的熒光強(qiáng)度。從表1中可以看出，Si0 2@FMIP在加標(biāo)范圍為 (Γ5. Onmol/L的范圍內(nèi)具有良好的檢測能力。證明Si02@FMIP可應(yīng)用于實(shí)際樣品的檢測。
[0033] 表1蘇打水樣品的熒光檢測

【權(quán)利要求】
1. 一種三氟氯氰菊酯熒光表面分子印跡亞微米材料制備方法，按照下述步驟進(jìn)行： 1、 Si02@MPS微球的制備 采用st5ver法制備Si02納米球，乙醇：蒸饋水：氨水為50 :50 :2,（v/v)組成混合液，超 聲15分鐘后持續(xù)攪拌；按乙醇與正硅酸四乙酯比例為25:1，（v/v)緩慢滴入上述溶液中， 滴加完后，室溫條件下持續(xù)攪拌反應(yīng)24小時(shí)；按按乙醇與蒸餾水混合比3-甲基丙烯酰氧基 丙基三甲氧基硅烷為50:1，（v/v)緩慢滴加到生成的乳白色分散液中，繼續(xù)室溫條件下攪 拌反應(yīng)24小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，乙醇和蒸餾水清洗數(shù)次后，利用高速離心機(jī)收集，在40°C真空 干燥箱中干燥一晚，得Si0 2@MPS微球； 2、 Si02@FMIP微球的制備 Si02@MPS微球與溶劑乙腈超聲分散比例為200 :70 (mg:ml)，其中分別加入功能單體 AM :模板分子三氟氯氰菊酯（LC):熒光物AF :交聯(lián)劑DVB為2-4 :0. 5-1 :30-60 :0. 4-0. 8 (mmol:mmol:mg:mL);室溫、避光條件下先預(yù)組裝12小時(shí)，使功能單體與模板分子充分作用， 最后加入總物質(zhì)的量的2. 5%的引發(fā)劑偶氮二異丁腈（AIBN);通氮?dú)?5分鐘排除空氣后， 密封；采用熱引發(fā)聚合方式，恒溫油浴鍋中60°C反應(yīng)24小時(shí)；聚合完后，得黃色沉淀聚合 物，乙醇和蒸餾水各清洗5次后，利用高速離心機(jī)收集；再用甲醇：乙酸為9:1 (V/V)的溶 液進(jìn)行索式提取洗脫，除去三氟氯氰菊酯，最后用甲醇溶液反復(fù)浸泡沉淀物，去除殘留的乙 酸，40°C真空干燥一晚，即得Si0 2@FMIP微球。
2.權(quán)利要求1所述的三氟氯氰菊酯熒光表面分子印跡亞微米材料在檢測蘇打水中三 氟氯氰菊酯的含量中的應(yīng)用。
【文檔編號】G01N21/64GK104151492SQ201410378005
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】王吉祥, 閆永勝, 高林, 李 根, 劉樹成, 沈洪強(qiáng), 李春香 申請人:江蘇大學(xué)