一種谷氨酸表面分子印跡聚合物硅膠微球的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于化學分析測試領域，尤其涉及一種谷氨酸表面分子印跡聚合物硅膠微球的制備方法。
【背景技術】
[0002]谷氨酸是構成蛋白質的一種必需氨基酸。其中L-谷氨酸是一種對人體很重要的氨基酸。在人體中，參與腦內蛋白和糖的代謝，促進氧化過程，同時，其能夠與血液中的氨結合，生成無毒的谷酰胺，對于治療肝昏迷以及嚴重肝功能不全具有較好的效果。同時，L-谷氨酸廣泛存在于一些釀造食品中，對于改善食品的風味也具有很大的意義。
[0003]氨基酸傳統的分析方法有離子交換色譜法、反相高效液相色譜法、毛細管電泳法、氣相色譜法、電化學方法等。樣品在測試前往往要進行前處理，傳統的前處理方法有索氏提取法、加速溶劑萃取法、固相萃取法、超臨界萃取法等。但這些方法普遍存在選擇性差、基質干擾大、分離效率較低等問題，影響了氨基酸的篩選及定量分析。因此有必要尋找一種能高效選擇性分離氨基酸的方法。
[0004]分子印跡技術作為一種良好的分離富集技術，在氨基酸的分析方面具有很強的應用潛力。分子印跡技術通過模仿生命體中分子識別過程，采用人工合成的方法合成出對目標分子具有識別能力的材料。與天然材料相比，人工合成的分子印跡聚合物具有價格低廉、選擇性好、耐受物理化學環境能力強、可重復性使用等優點，這些都使分子印跡技術的應用得到了廣泛的關注。將分子印跡技術應用于樣品前處理，能夠克服傳統樣品前處理方法存在的選擇性差、基質干擾大、分離效率低等缺點，為樣品前處理提供了極富潛力的發展新方向。
[0005]傳統的分子印跡聚合物的制備方法有本體聚合、原位聚合、沉淀聚合、懸浮聚合，然而這些方法合成得到的分子印跡聚合物在使用都存在模板分子難洗脫、吸附耗時長、解吸困難等問題。表面印跡是通過化學或者物理作用，將印跡聚合物包覆在基底表面，這種技術很好的解決了傳統分子印跡聚合物的缺點。因而現有技術中，科研人員將表面印跡技術應用于氨基酸的檢測和分離。Ji Li等通過二甲基丙烯酸乙二醇酯與4-VP共聚交聯，制備以四甲基銨天冬酰胺、L-天冬酰胺為模板的分子印跡聚合物核殼微球，所得到的印跡微球對L-天冬酰胺具有較好的萃取容量以及選擇性(Ji Li ,Xiao Ling Hu ,Ping Guan ,etal.Reactive&Funct1nal Polymers, 2015,88:8-15) aGlad等通過TRIM與MAA交聯，制備了以叔丁羰氧基-L-苯丙氨酸為模板的分子印跡聚合物(Glad Μ,Re1hnldsson P1MosbachK.React,Polym.，1995，25:47-54)。
[0006]但現有技術中用于檢測氨基酸的表面分子印跡聚合物的制備方法一般是將交聯劑以及引發劑按一定比例加入到反應體系當中，再引發聚合。這種方法制得的表面印跡聚合物存在包覆不均勻、印跡物分子量分布廣、性能不穩定等缺點。并且，現有技術中也沒有通過表面分子印跡法制備L-谷氨酸分子印跡聚合物以實現對L-谷氨酸的分離檢測。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于克服現有技術中的缺點和不足，提供一種谷氨酸表面分子印跡聚合物硅膠微球的制備方法，采用可逆加成-斷裂鏈轉移聚合(RAFT)制備微球，制得包覆均勻、印跡物分子量分布窄、性能穩定的分子印跡聚合物，并能夠實現L-谷氨酸的選擇性吸附，其具有吸附/解吸時間短、操作簡單的優點。
[0008]本發明是通過以下技術方案實現的:一種谷氨酸表面分子印跡聚合物硅膠微球的制備方法，包括以下步驟:
[0009](I)采用稀鹽酸浸泡法，對硅膠微球表面進行除雜處理，得到活化硅膠微球；
[0010](2)以4-氯甲基苯基三甲氧基硅烷對活化硅膠微球進行表面硅烷化改性，得到硅燒化娃膠微球；
[0011 ] (3)采用RAFT，對硅烷化硅膠微球進行RAFT功能化處理，得到表面接枝雙硫酯鍵的RAFT功能化硅膠微球；
[0012](4)將模板分子、功能單體于混合溶劑中充分混勾使模板分子與功能單體自組裝，然后加入交聯劑、引發劑以及RAFT功能化硅膠微球，通過RAFT聚合反應，得到包覆有模板分子的娃膠微球；
[0013](5)洗滌步驟(4)中得到的硅膠微球，除去其中包覆的模板分子后，干燥得到分子印跡聚合物硅膠微球；
[0014]其中，所述模板分子為L-谷氨酸。
[0015]相對于現有技術，利用本發明所述方法制備的表面分子印跡聚合物硅膠微球包覆均勻、印跡物分子量分布窄、性能穩定，并且能夠實現在水環境下對L-谷氨酸選擇性吸附，具有吸附/解吸時間短、操作簡單的優點。
[0016]進一步，所述功能單體為2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，所述交聯劑為N，N_亞甲基雙丙烯胺。
[0017]進一步，所述模板分子與功能單體的摩爾比為1:8，所述功能單體與交聯劑的摩爾比為1:6。
[0018]進一步，所述引發劑為AIBN，所述引發劑的用量為交聯劑質量的0.06%。
[0019]進一步，步驟(I)中，將硅膠微球置于質量分數為8?15%的鹽酸中，超聲10?20min，并加熱至105?125°C保持20?28h;然后用去離子水洗滌抽濾直至中性，干燥，在105?115 °C下活化20?28h，得到活化硅膠微球。
[0020]進一步，步驟(2)中，將活化硅膠微球超聲分散于無水甲苯中，通入氮氣除氧，然后加入4-氯甲基苯基三甲氧基硅烷，于80?100°C反應20?28h;用甲苯、乙醇分別洗滌后，干燥，得到硅烷化硅膠微球。
[0021]進一步，步驟(3)中，將苯基溴化鎂加入預處理的四氫呋喃中，然后逐滴加入CS2，在35?45°C條件下反應0.5?1.5h;然后加入娃燒化娃膠微球，超聲分散，通入氮氣除氧，加熱至50?60°C反應35?45h;反應結束，依次用四氫呋喃、甲醇、丙酮多次洗滌后，干燥，得到RAFT功能化硅膠微球。
[0022]進一步，步驟(4)中，將L-谷氨酸超聲溶解于乙醇和水的混合溶劑中，加入功能單體，室溫下震蕩10?14h;向其中加入RAFT功能化硅膠微球、交聯劑，超聲分散后加入引發劑，通入氮氣除氧，在50?60 °C條件下反應20?28h，得到包覆有模板分子的硅膠微球。
[0023]進一步，步驟(4)中，所述混合溶劑為乙醇和水混合溶劑，乙醇和水的體積比為2:3。
[0024]進一步，步驟(5)中，分別用去離子水、甲醇洗滌包覆有模板分子的硅膠微球，干燥;然后置于乙酸與水的混合液中浸泡，連續多次洗脫后，干燥得到分子印跡聚合物硅膠微球。
[0025]為了更好地理解和實施，下面結合附圖詳細說明本發明。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發明L-谷氨酸分子印跡聚合物硅膠微球的制備過程示意圖。
[0027]圖2是本發明空白硅膠微球(a:NIP/Si02)和L-谷氨酸分子印跡聚合物硅膠微球(b:MIP/Si02)的掃描電鏡照片(NIP/Si02除在制備過程中不添加模板分子以外，其余步驟與L-谷氨酸分子印跡聚合物硅膠微球的制備完全相同；放大倍率均為15000)。
[0028]圖3是本發明NIP/Si02(a)與MIP/Si02(b)的能譜分析圖。
[0029]圖4是本發明NIP/Si02(a)與MIP/Si02(b)的熱重曲線圖。
[0030]圖5是本發明NIP/Si02與MlP/S1:^^^」對不同氨基酸的選擇性萃取容量圖，選取的氨基酸依次為L-谷氨酸、天冬門氨酸、苯丙氨酸、絲氨酸、甘氨酸和亮氨酸。
[0031]圖6是本發明NIP/Si02(a)與MIP/Si02(b)分別對不同濃度的L-谷氨酸的萃取容量圖。
【具體實施方式】
[0032]—種谷氨酸表面分子印跡聚合物硅膠微球的制備方法，包括以下步驟:
[0033](I)采用稀鹽酸浸泡法，對硅膠微球表面進行除雜處理，增加硅膠微球表面的羥基數目，得到活化硅膠微球；
[0034](2)以4-氯甲基苯基三甲氧基硅烷對活化硅膠微球進行表面硅烷化改性，得到硅燒化娃膠微球；
[0035](3)采用RAFT，對硅烷化硅膠微球進行RAFT功能化處理，得到表面接枝雙硫酯鍵的RAFT功能化硅膠微球；
[0036](4)將模板分子、功能單體于混合溶劑中充分混勾使模板分子與功能單體自組裝，然后加入交聯劑、引發劑以及RAFT功能化硅膠微球，通過RAFT聚合反應，制備得到包覆有模板分子的娃膠微球；
[0037](5)將包覆有模板分子的硅膠微球置于乙酸與水的混合液中浸泡，一段時間后更換浸泡液，連續多次洗脫，得到除去模板分子的娃膠微球;將除去模板分子的娃膠微球干燥，制得分子印跡聚合物硅膠微球。
[0038]其中，在步驟(4)中，所述混合溶劑為乙醇和水混合溶劑，所述乙醇和水的體積比優選2:3。所述模板分子與功能單體的摩爾比優選1:8。所述功能單體與交聯劑的摩爾比優選1:6。所述引發劑的用量優選為交聯劑質量的0.06 %。
[0039]實施例
[0040]本實施例以L-谷氨酸分子為例，以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸為功能單體，對本發明進行詳細的描述，但并不以此限定本發明的保護范圍。
[0041]請參閱圖1，其是本發明中L-谷氨酸分子印跡聚合物硅膠微球(MIP/Si02)的制備過程示意圖。所述制備方法包括以下步驟:
[0042](I)硅膠微球的活化
[0043]準確稱取5g的硅膠微球加入到250mL的圓底燒瓶中，再加入150mL的質量分數為8?15%的鹽酸溶液，超聲10?20min，然后將圓底燒瓶置于105?125°C的油浴鍋中并保持20?28h。結束后用去離子水洗滌抽濾直至中性。然后將硅膠微球置于鼓風干燥箱中，在105?115 °C下活化20?28h，得到活化硅膠微球。
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