尼古丁印跡聚合物的保留行為研究

1、目 錄摘要3關(guān)鍵詞31前言42.實驗部分52.1儀器與試劑52.2 實驗方法52.2.1 al203尼古丁分子印跡柱（mips）的制備52.2.2 分子印跡柱與非分子印跡柱的色譜行為研究52.2.3 前沿色譜研究al203尼古丁分子印跡柱（mips）的吸附等溫線以及最大吸附量63 結(jié)果與討論73.1 al203尼古丁分子印跡柱（mips）的選擇性分離因子分析73.2 al203尼古丁分子印跡柱（mips）的色譜研究73.2.1 不同流動相對聚合物的選擇性的影響73.2.2 ph對al203尼古丁分子印跡柱選擇性的影響83.2.3 溫度對保留因子的影響93.3 al203尼古丁分子印跡柱（mip

2、s）吸附容量93.3.1實驗突破曲線103.3.2吸附等溫線及freundich模型104 結(jié)論10參考文獻11致 謝13尼古丁及其結(jié)構(gòu)相似物在al203尼古丁印跡聚合物的保留行為研究摘要：用表面印跡法所制得的al203表面尼古丁印跡聚合物作為填充物制作分子印跡柱（mips）,在高效液相色譜系統(tǒng)中對分子印跡柱的保留特性、選擇性、mips的吸附容量及色譜等進行了研究與分析。結(jié)果表明：al203尼古丁分子印跡柱對印跡分子尼古丁具有高效鍵合尼古丁的特性（=4.80），且遠遠高于非分子印跡柱的選擇性分離因子，在色譜分析中，當(dāng)mips在常溫、乙腈為流動相、ph=7.5時，具有較好的印跡效率。通過使用fr

3、eundich模型，mips的最大吸附量為18.80mg/g。關(guān)鍵詞：分子印跡；聚合物；選擇性；色譜分析；吸附容量。study on retention behavior of nicotine and its analogue on the molecularly imprinted polymer obtained by using surface polymerization on al203abstract: nicotine-imprinted polymer based on surfacial miprinting methed using al203 as supported

4、matrix was prepared in present work and adsorption behavior and selectivity for the mips in the high performance liquid chromatography studied.also,the adsorption capacity and optimized chromatography conditions were obtained.results indicated a high selectivity for this mips column toward the templ

5、ate molecular. during high performacne liqued chromatography analysis, a mobile phase consisting of acetonitrile-(nah2po4-na2hpo4 butfer, ph7.5) (1:3, v/v), was selected to perform elution and it produced a best resolution with a selectivity coefficient of 4.213.additionly , the mips monolithic colu

6、m was carried out the adsorption capacity twith a valve of 18.80 mg/g. obtained by fitting the date to the freundich model. keywords: molecular-imrinted, imprinting efficiency, selective separation factor ,chromatograph, loading capacity1前言 分子印跡技術(shù)1、2（molecularly imprinting techniques）興起于20世紀70年代，它的三

7、大特點是：預(yù)定性、識別性和實用性3、4，因此受到了廣泛的關(guān)注。經(jīng)過大量的科學(xué)研究開始從以前的理論基礎(chǔ)慢慢的商業(yè)化，至今，分子印跡技術(shù)已被用于化學(xué)仿生傳感5、6、固相萃取7、8、模擬酶催化9、10、11、膜分離技術(shù)12、色譜等各個領(lǐng)域13、14。 分子印跡技術(shù)起源于免疫學(xué)，在20世紀40年代pauling 提出模擬抗原與抗體的相互作用，用抗原作為模板來制造抗體的空間結(jié)合位點的理論。雖然這是一種錯誤的理論，但是給后人帶來了啟發(fā)，化學(xué)家們發(fā)展了一項有效的分析技術(shù)即分子印跡技術(shù)。1972年，德國的wulff研究小組首次報道了人工合成有機分子印跡聚合物。1992年，mosbach k等人在nature

8、上發(fā)表有關(guān)茶堿分子印跡聚合物的研究報告后，分子印跡技術(shù)開始了迅猛的發(fā)展。 其主要關(guān)鍵技術(shù)是分子印跡聚合物15的制備，原理是在印跡分子周圍形成一個高交聯(lián)剛性高分子，除去印跡分子后在聚合物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中形成就有結(jié)合能力的反應(yīng)基團，其對印跡分子表現(xiàn)出高度的選擇識別性能。它首先由模板分子與可聚合的功能單體通過靜電作用、范德華力、疏水作用和氫鍵作用等共價鍵和非共價鍵作用形成主客體配合物，然后加入引發(fā)劑和交聯(lián)劑進行聚合反應(yīng)，制得高分子聚合物，最后利用化學(xué)或物理方法除去模板分子，得到能“記憶”模板分子結(jié)構(gòu)型和功能型基團的剛性聚合物，從而對模板分子表現(xiàn)出特異的選擇性和識別能力 分子印跡作用力分共價型和非共價型（

9、氫鍵、離子鍵、疏水作用力等），因共價型制備的印跡聚合物難以洗脫印跡分子，而非共價型具有作用溫和、應(yīng)用范圍廣，即可以聚合又容易洗脫等特點，現(xiàn)已深受廣大科研工作的歡迎，如今煙草中的尼古丁是世界上的一大難題，它既極大程度上在傷害人類的身體，而在醫(yī)藥領(lǐng)域卻又隱約現(xiàn)出它的潛在作用，現(xiàn)臨床研究證明，尼古丁有望成為治療老年癡呆癥、帕金森癥、抑郁癥的有效藥物。綜上，尼古丁及其結(jié)構(gòu)相似物在al203尼古丁印跡聚合物的保留行為研究具有非常重要的意義。2.實驗部分2.1儀器與試劑 lc2010-aht型高效液相色譜儀（日本島津公司），fa2004電子天平（上海精科天平公司），kq-250e超聲振蕩器（昆山市超聲儀器

10、有限公司），液相色譜空柱（50 mm4.6 mm，北京金歐亞科技發(fā)展有限公司）。尼古?。╪ic，99%，阿拉丁有限公司），al2o3，甲基丙烯酸（maa，sigma公司）和乙烯基二甲基丙烯酸酯(edma，阿拉丁有限公司)，偶氮二異丁氰（aibn，上海化學(xué)試劑廠）。2.2 實驗方法2.2.1al203尼古丁分子印跡柱（mips）的制備精確稱量0.13g聚合物、3.2ml異丙醇、6.4ml甲醇、超聲三分鐘，裝入到裝柱系統(tǒng)的勻漿罐中，接好裝置，用甲醇為流動相，控制流動相為0.2ml/min，待流出的甲醇為50ml時，停泵。待壓力降低后，取下柱子，兩端接好螺母。（非分子印跡柱按同樣的方法裝柱）。將柱子

11、接入色譜系統(tǒng)中，依次用20%乙腈水溶液、乙腈洗置基線平衡。2.2.2 分子印跡柱與非分子印跡柱的色譜行為研究待制備好色譜柱時，用高效液相色譜儀分別分析溫度、流動相、ph等對mips性能的影響，取下mips換nips（非分子印跡柱）用同樣的方法測量nips對尼古丁保留時間的檢測，從而可得分子印跡柱的選擇性和識別功能。數(shù)據(jù)處理：將液相記錄的時間t轉(zhuǎn)換為容量因子k和分離因子,通過對mips與nips兩組數(shù)據(jù)的處理得出相關(guān)的分析與結(jié)論。容量因子： 分離因子：印跡效率：式中t為保留時間、t。為死時間、k為容量因子、為分離因子、if為印跡效率。為了解除誤差對實驗過程的影響，需多次測得mips與nips的分

12、離因子，然后得出相關(guān)的色譜參數(shù)。2.2.3 前沿色譜法研究al203尼古丁分子印跡柱（mips）的吸附等溫線以及最大吸附量 用前沿色譜法以分子印跡柱（mips）為色譜固定相，測量不同底物濃度在mips柱上的實驗突破曲線，用半高法求出平衡吸附容量，并用freundich模型得出最大吸附量。梯度法配制尼古丁乙腈溶液（0.001、0.002、0.004、0.008、0.012、0.016、0.025、0.032、0.04、0.06、0.08mg/ml），色譜條件為柱溫25oc、流速0.2ml/min。 測定時，先用最低濃度的溶液為流動相，以0.2ml/min流速流過色譜柱，當(dāng)達到一個穩(wěn)定的平臺后，換

13、成次高濃度的溶液為流動相，以同樣的速度流經(jīng)色譜柱，當(dāng)達到穩(wěn)定平臺后，再用下一個濃度溶液。依次測定所有的溶液。用半高法計算吸附量： ci和ci-1是相鄰樣品溶液底物濃度，qi-1和qi分別對應(yīng)于ci-1和ci濃度下的平衡吸附量,vsp為固定相體積,vr,i是用半高法測得的第i平臺的保留體積，v0是死體積。3 結(jié)果與討論3.1 al203尼古丁分子印跡柱（mips）的選擇性分離因子分析 表1是分子印跡柱對尼古丁及其結(jié)構(gòu)相似物的分離因子和選擇因子。在色譜系統(tǒng)中，以乙腈為流動相，柱溫250c研究了尼古丁印跡雜化整體柱對尼古丁、8-羥基喹啉、吡啶等選擇性及其識別性。從表1可以看出：在mips中尼古丁的容

14、量因子值遠遠大于8-羥基喹啉和吡啶，而在nips中并不是很明顯，說明mips比nips具有更好的選擇性；mip整體柱對尼古丁/8-羥基喹啉、尼古丁/吡啶的選擇性因子分別為4.80、4.85，表明mip整體柱對模板分子具有較好的的選擇識別性能，因為mips的印跡分子留下了空間、形狀和功能基與之匹配的結(jié)合位點，所以印跡分子在固定相中保留時間較長，從而表現(xiàn)出較好的選擇性和特異識別功能。 表1 印跡分子在mip和nip整體柱上的容量因子k和選擇性因子。 聚合物容量因子k選擇性因子尼古丁8-羥基喹啉吡啶尼古丁/8-羥基喹啉尼古丁/吡啶mip5.091.071.054.804.85nip1.250.610

15、.802.051.56 a：色譜條件（hplc conditions），t=25，r=0.2ml/min；k=(t-t0/t0)；= ；ktem和kcom分別為印跡分子和化合物的保留因子3.2.1 不同流動相對聚合物的選擇性圖2是配制不同濃度的乙腈/水為流動相，研究流動相對分子印跡柱的選擇性的影響。由圖2可知：隨著流動相乙腈濃度不斷減小，分子印跡柱的選擇性越小，而非分子印跡柱的變化不大，說明mips對特定分子有較強的選擇性。圖2結(jié)果反映了水分子在mips中其氫鍵比印跡分子的作用更大，導(dǎo)致增加了水分子與結(jié)合位點的反應(yīng)，降低了mips對印跡分子的選擇性。圖2 流動相中乙腈與水比例的不同對整體柱選擇

16、性的影響3.2.2 ph對al203尼古丁分子印跡柱的選擇性的影響圖3是研究ph對分子印跡柱選擇性能的影響。用磷酸鹽體系配置ph分別為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的緩沖溶液，用磷酸緩沖溶液與乙腈配比（體積比1：3），以之為流動相，來分析ph對mips對印跡分子的選擇性能的影響。由圖3可得：當(dāng)ph在7.5左右的時候呈現(xiàn)出較好的選擇性，并且很大程度上高于非分子印跡柱的選擇性因子。mips在酸性條件下降低了選擇性的原因是流動相減弱了印跡分子與mips結(jié)合位點的反應(yīng)，從而減弱了分子印跡柱的識別功能。 ph對選擇性因子的影響 圖3 ph對選擇性因子的影響3.2.3 溫度對保留因子的影響 圖4是

17、研究溫度對保留因子的影響。用梯度法設(shè)置溫度值分別為：30、40、50、60。c，流速為0.2ml/min在以mips為固定相的條件下，分別測得尼古丁、吡啶、8羥基喹啉的保留時間，得出分離因子及尼古丁/吡啶、尼古丁/8羥基喹啉的選擇性因子，通過圖4得出下面結(jié)論：溫度對分離因子和選擇因子存在很大影響，隨著溫度的增加，印跡分子的分離因子減小，但是溫度對吡啶和8羥基喹啉的分離因子沒有影響；隨著溫度的增加，尼古丁/吡啶、尼古丁/8羥基喹啉的選擇性因子不斷減小。 圖4 溫度對保留因子及選擇因子的影響3.3 al203尼古丁分子印跡柱（mips）吸附容量3.3.1實驗突破曲線利用前沿分析法做出不同濃度的尼古

18、丁在印跡整體柱上的實驗突破曲線。圖5給出在柱溫25oc時，不同濃度尼古丁乙腈溶液依次作為流動相在aal203尼古丁分子印跡柱上的實驗突破曲線。圖5尼古丁在分子印跡柱上的突破曲線 3.3.2吸附等溫線及freundich模型圖6是尼古丁在分子印跡柱中的吸附等溫線。用梯度法配制不同濃度的尼古丁乙腈溶液做為流動相，由測得的保留時間得出相應(yīng)的平衡吸附量。圖7是freundich模型對尼古丁在分子印跡柱上吸附等溫線的擬合曲線；圖6顯示隨 圖6 吸附等溫線 圖7 freundlich擬合曲表8 freundlich模型的參考系數(shù)擬合模型參數(shù)值freundlich模型(mg/l)18.800.8410r20

19、.9974著尼古丁/乙腈濃度的不斷正大，其平衡吸附量也不斷增大，但是其增值速度變得更慢，說明分子印跡柱對其印跡分子的吸附量存在最大值。表8是freundich模型的相關(guān)系數(shù)，由表8可知：r2=0.9974，則freundlich模型可以很好的模擬吸附容量，最大吸附量為18.80mg/g4 結(jié)論隨著分子印跡技術(shù)的不斷發(fā)展，其對色譜行業(yè)也產(chǎn)生了巨大的推動作用，市場上也開始有了商業(yè)化的液相色譜分子印跡色譜柱，并利用印跡技術(shù)的優(yōu)勢開發(fā)超高效液相色譜技術(shù)（uplc）。分子印跡技術(shù)因其特定的選擇性在色譜分析中相對傳統(tǒng)的色譜柱具有明顯的優(yōu)勢，近些年也有科研工作者用分子印跡技術(shù)對煙草進行相關(guān)的科學(xué)研究。本實驗

20、主要是研究aal203-尼古丁分子印跡柱的保留行為研究，實驗表明mips在以乙腈為流動相、流速為0.2ml/min、柱溫25oc具有非常好的特異識別性（尼古丁/8-羥基喹啉與尼古丁/吡啶的相對選擇性因子分別為4.80，4.85）。在色譜研究中，分別研究了溫度、流動相、ph等對mips的影響。隨著溫度的增高，mips的選擇分離因子不斷減少；而隨著流動相底濃度（乙腈/水）的不斷增大，mips的選擇分離因子不斷增大。當(dāng)ph=7.5左右時，mips能發(fā)揮最大的特異識別性能。盡管實驗?zāi)苡行У耐诰虺瞿峁哦》肿佑≯E技術(shù)的相關(guān)規(guī)律，但并未達到實用的標(biāo)準(zhǔn)，對其結(jié)構(gòu)與性能還有待進一步的研究。 參考文獻1賴家平，何

21、錫文，郭洪聲.分子印跡技術(shù)的回顧、現(xiàn)狀與展望j.分析化學(xué)， 2001，29（7）836-844.2馬大鵬.分子印跡技術(shù)及其應(yīng)用研究新進展j.南開大學(xué)學(xué)報，2012,28(2) 866-870.3 kan x, zhao q, zhang z, et al. molecularly imprinted polymers microsphere prepared by precipitation polymerization for hydroqunone recognition j. talanta, 2008, 75: 22-26.4 gao d, zhang z, wu m, et al. a surface functional monomer-directing strategy for highly dense imprinting of tnt at surface of silica n