泡沫鎳為基質利用聚砜成膜性通過浸蘸法制備分子印跡整體材料的方法與流程

本發明涉及固相（微）萃取材料制備技術領域，尤其涉及泡沫鎳為基質利用聚砜成膜性通過浸蘸法制備分子印跡整體材料的方法。

背景技術：

固相（微）萃取是一項樣品前處理與富集技術，廣泛應用于被分析組分的富集和檢測，操作簡單，攜帶方便。但是很多固相微萃取裝置存在一定的缺點和不足，例如最初發展的固相微萃取裝置是石英纖維，石英纖維很細因此在使用的過程中比較容易折斷；大部分的固相微萃取材料的成分都是聚合物，或者被聚合物包裹的基質，其形式為顆粒狀或者細粉末。在固相微萃取的吸附解析過程中需要離心，這浪費了大量的實驗時間；或者有些固相微萃取裝置的制備過程幾乎都需要在其表面修飾一定的官能團，然后利用基團之間的反應將材料一步一步的修飾到基質的表面。這種制備方法存在一定的不足之處，比如需要長時間的材料表面活化和處理的過程，基團之間反應時,實驗條件比較苛刻不利于材料基質穩定，反應后基質表面的反應基團比較少，材料的上載率不高，所制備的固相微萃取涂層厚度不容易控制或者表面的涂層不牢固容易脫落等等。

泡沫鎳是一種表面多孔具有一定厚度的合金材料，因此具有較大的比表面積；較好的硬度和柔韌度，能被多次折疊，可以按照需求裁剪和折疊。

分子印跡技術是根據抗體抗原理論發展起來的，利用抗體與抗原特異性識別且匹配的原理。在聚合體系中加入模板分子，功能單體，膠聯劑，和引發劑進行聚合，當模板分子與聚合物單體接觸時就會形成多重作用點，通過聚合過程這種作用就會被記憶下來，當模板分子去除之后，聚合物中就形成了與模板分子空間構型和大小都相匹配的具有多重作用點的空穴，這樣的空穴將對模板分子及其結構類似物有特異性的吸附。

考慮到固相微萃取裝置發展中遇到的問題和不足，在本發明中將固相微萃取材料與泡沫鎳結合起來，利用聚砜的成膜性，通過浸蘸法一步制備泡沫鎳為基質的分子印跡整體材料。本發明中采用的浸蘸法方便快捷，節約時間。將原料、基質和制備方法的優點進行結合，得到的材料可以便捷，快速，靈敏的富集和檢測實際樣品中的模板分子及其被分析物，具有很重要的現實意義。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供浸蘸法一步制備泡沫鎳為基質利用聚砜成膜性固定分子印跡整體材料方法。

本發明泡以沫鎳為基質利用聚砜成膜性通過浸蘸法制備分子印跡整體材料的方法，該步驟為：

a) 首先將泡沫鎳裁剪成1-4 cm²小方塊，用丙酮超聲5-10min去除表面的油脂，作為整體材料的基質烘干備用；

b)分別稱200-300 mg分子印跡材料和聚砜材料溶于N,N-二甲基甲酰胺中，加入磁子攪拌均勻后，將處理過的泡沫鎳片加入其中，浸沒10-15 s后用鑷子取出，迅速將其浸入到十二烷基硫酸鈉的乙醇水溶液中使聚砜在泡沫鎳表面成型；取出后，空氣中晾干，稱重，備用。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

本發明以簡單的浸蘸法一步合成泡沫鎳為基質利用聚砜成膜性固定分子印跡整體材料，制備方法簡單快捷方便，成本低，表面的涂層不容易脫落，可以批量生產且重復性較好。

附圖說明

圖1為本發明中用到的五種物質（氧氟沙星OFL，環丙沙星CIP，恩諾沙星ENR，磺胺甲基嘧啶SMZ，羅丹明BRhB）的結構式。

圖2為泡沫鎳為基質聚砜材料和聚砜包裹氧氟沙星分子印跡的材料的掃描電鏡圖。

圖3為加標0.5 μg mL^-1（A）和5 μg mL^-1（B）混標水溶液直接進樣（a）經過泡沫鎳為基質的聚砜材料（PNi）（b）和泡沫鎳為基質的聚砜包裹氧氟沙星分子印跡的材料（PMNi）（c）富集之后的上清液進樣色譜圖，色譜峰1-4分別為SMZ，OFL，CIP和ENR。

圖4為競爭吸附實驗中PNi（A）和PMNi（B）的選擇性吸附。

圖5為不同的pH對PNi和PMNi吸附OFL和SMZ的影響。

圖6為PMNi解析附條件優化：（A）解析溶劑；（B）解析時間；（C）解析次數。

圖7為黃河水（A）和池塘水（B）的液相色譜圖：a. 黃河水直接進樣; b.加標0.5 μg mL^-1直接進樣；c. 加標0.01 μg mL^-1標準混合溶液經過PNi富集之后；d. 加標0.01 μg mL^-1標準混合溶液經過PMNi富集之后。

具體實施方式

泡沫鎳為基質聚砜包裹的分子印跡材料的制備：

a) 泡沫鎳的處理 首先將泡沫鎳（NF）裁剪成1.5 cm×1.5 cm的小方塊，用丙酮超聲10 min去除表面的油脂，烘干備用。

b) 分子印跡材料的合成 取0.228 g （0.060 mmol）的氧氟沙星和0.240 g（0.210 mmol）N-異丙基丙烯酰胺，216 μL（0.252 mmol）丙烯酰胺同時分散于內有6 mL 二甲基亞砜和12 mL氯仿的100 mL磨口圓底燒瓶中，空心塞封口，超聲1 h進行預聚合，再一次性加入2.220 mL（1.200 mmol）乙二醇二甲基丙烯酸酯。超聲30 min后，加入20 mg的偶氮二異丁腈，通入N₂去除體系內的O₂，氮氣保護下60 ℃ 加熱24 h進行聚合反應。

將聚合后的產物（黃色固體）用乙醇洗三次，8000 rpm min^-1離心后棄去上清液，70 ℃真空烘干，用研缽研磨后放入濾紙包，進行索氏提取去除模板分子。洗脫劑為甲醇：乙酸 = 9:1 (v/v)，每3小時更換一次洗脫液，直至洗脫液中檢測不到模板分子氧氟沙星的存在，此時模板分子完全被洗脫。用研缽將分子印跡材料磨細，備用。

同樣的方法制備恩諾沙星和羅丹明B的分子印跡材料，分子結構式如圖1所示。

c) 優化聚砜與分子印跡材料的質量比 對聚砜與分子印跡材料的量進行了優化，取240 mg的聚砜材料溶于4.8 mL N，N二甲基甲酰胺（DMF）中，分別加入240 mg，480 mg，1.2 g的氧氟沙星分子印跡材料，使聚砜與分子印跡的材料質量比為1：1，1：2，1：5。通過對比制備出的泡沫鎳為基質的材料的性能，最終確定采用聚砜：分子印跡材料 = 1:1的配比。

d) 分子印跡材料的成型制備 分別稱240 mg的氧氟沙星分子印跡材料和聚砜材料溶于4.8 mL的DMF中，加入磁子攪拌均勻后，將處理過的泡沫鎳片加入到聚砜的DMF溶液中，浸沒10 s后用鑷子取出，迅速將其浸入到0.5% SDS乙醇水的溶液中 (乙醇：水= 1:1，v/v) 使聚砜在泡沫鎳表面成型。2 min后取出制備的PMNi材料，空氣中晾干，稱重，備用。PNi材料制備過程中不加分子印跡材料，其余過程同上。

如圖3掃描電鏡圖所示，泡沫鎳網有規則的孔結構（圖2A），聚砜材料在其表面成型后會形成表面大孔（圖2B），內部疏松多孔的結構（圖2C），包裹分子印跡材料后，形貌有明顯不同，可以看到分子印跡材料的顆粒（圖2D）。

實施例1

分別將6塊PMNi材料分別放到10 mL濃度分別為0.5, 1, 2, 5, 8 ,10 μg mL^-1的混標水溶液（包含OFL, CIP, ENR和SMZ，濃度分別為1 μg mL^-1）中25℃水浴振蕩30 min后取上清液測定熒光強度計算吸附量。

由圖4可以看出：本發明所制備的泡沫鎳為基質的聚砜包裹氧氟沙星分子印跡的材料對于磺胺類（SMZ）幾乎不吸附，對于沙星類物質（OFL,CIP，ENR）具有很好的選擇性吸附和富集作用。由于在材料中加入了氧氟沙星分子印跡材料，洗脫模板分子后，材料中有氧氟沙星分子的空穴，因此在競爭吸附實驗中對于沙星類物質具有很好選擇性富集作用。

實施例2

分別將7塊PMNi材料放入10 mL 1 μg mL^-1的OFL和SMZ水溶液中，在不同的pH（pH = 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9）的情況下進行吸附實驗，25 ℃水浴振搖30 min后測定上清液的熒光強度計算吸附量。

由圖5可以看出，pH對于PMNi材料的吸附能力影響不大，在pH=3-9的緩沖液中，吸附能力略有變化，在pH=5時吸附效果最好，隨著pH偏堿性，吸附能力略有下降。PMNi對分析物的富集是由于氫鍵作用和分子與空穴的大小匹配左右，隨著pH的不斷偏堿性，會破壞其中的氫鍵作用，因此吸附能力稍有下降。但整體來說影響不大，由此也可以看出所制備的材料對環境的耐受性比較好。

實施例3

1）解析溶劑的優化

由于大部分沙星在醋酸中溶解度較好，因此選用醋酸甲醇溶液作為解析溶液，同時優化了不同配比（1%，3%，5%，8%，10%）下醋酸甲醇溶液的洗脫能力。解析溶液體積為2 mL，將解析溶液氮氣吹干后用200 μL甲醇溶解后，取5 μL進樣，通過峰面積測定解析容量。

2）解析時間的優化

分別在解析1 min，5 min，10 min，30 min，60 min時取樣2 mL，解析溶液氮氣吹干后用200 μL甲醇溶解后，取5 μL進樣，通過峰面積測定解析容量。

3）解析次數的優化

將吸附材料用解析溶液洗脫4次，每次的解析溶液為2 mL。解析溶液氮氣吹干后用200 μL甲醇溶解后，取5 μL進樣中，通過峰面積測定解析容量。所有的都改過來

由于沙星類物質在醋酸中溶解度較好因此在本工作中選用醋酸甲醇溶液來進行解析附試驗。分別優化了醋酸甲醇溶液的濃度，解析時間，解析次數，如圖6所示，1%-10%的醋酸甲醇溶液進行了解析附實驗，隨著醋酸濃度的升高，解析附能力不斷增加，但是10%醋酸甲醇溶液的洗脫能力卻有所下降，因此選用8%的醋酸甲醇溶液來進行之后的解析實驗。隨后優化了解析時間，發現隨著解析時間的增加，洗脫含量在不斷的增加，在解析5 min的解析液中解析量已經超過80%，為了節約時間，提高實驗效率，最終選用5 min作為解析時間。最后優化了解析次數，每次解析5 min，將解析4次的解析液分別進樣到HPLC中，計算其解析附量，如圖6C所示，對于三種沙星物質，兩次解析量已經超過90%，因此在之后的實驗中選用解析兩次為實驗條件。

實施例4

黃河水和池塘水采樣后通過自然沉淀將大顆粒物沉淀，再用濾紙過濾。用0.45 μm的濾膜過濾后進樣5 μL到HPLC中，并不能夠檢測到沙星類物質的存在。因此進行加標回收實驗，在黃河水和池塘水中加標不同濃度（0.01，0.5，2.5 μg mL^-1）的混標溶液（1 μg mL^-1的OFL，CIP，ENR，SMZ的溶液），將4塊PNi和PMNi材料分別放到10 mL不同濃度的溶液中，25℃水浴輕微振搖30 min。將材料取出用2 mL 8% 醋酸甲醇溶液在45℃水浴輕微振搖5 min，解析附2次，合并所有的解析附溶液。用氮氣吹干解析附溶液再用200μL甲醇溶解，進樣5 μL到HPLC中進行檢測。HPLC儀器由兩臺Prostar210 型高壓梯度泵，一臺Prostar 325 型紫外檢測器和一套色譜數據分析系統組成。色譜柱為反相C18柱，4.6 ×250 mm (Dikma Technologies)。流動相:溶劑A為0.05 mol L^-1磷酸鹽緩沖溶液(pH =2.70)，溶劑B為乙腈溶液(A/B=84/16)；流動相在使用前均使用0.45 μm 的過濾膜過濾。流速為0.8 mL min^-1，進樣量:5 μL，紫外檢測器的檢測波長為280 nm。

由圖7可以看出，PNi和PMNi都可以很好地富集沙星類物質，但是并不能夠富集磺胺類物質，表明分子印跡材料具有特異性富集的作用。由于在PMNi的制備過程中加入了氧氟沙星分子印跡材料，因此PMNi的吸附容量比PNi的大。在實際水樣中可以很好的富集和定量檢測沙星類物質，因此所制備的整體材料可以應用到實際樣品的檢測中。由下表可以看出加標回收率在92.40%-104.8%范圍內，日內日間RSD值在1.0%-10.2% 范圍內，可以看出材料的穩定性好，重復率高。

在黃河水和池塘水中分別加標不同濃度的回收率及日內日間RSD值

注：Nd表示未檢測到被分析物