分子印迹聚合物微球的制备*

刘 冰，陈永愧

（新乡学院化学化工学院，河南新乡 453000）

有机磷农药残留分析是一种重要的痕量组分的分析技术，既需要灵敏度比较高的痕量分析技术，又需要精密的微量操作方法和手段。虽然现在质谱联用、超临界流体色谱等更精确的检测方法及其联用技术仍然是农残分析的主要手段[1]，且这类方法具有检测灵敏度高、选择性好等优点，但由于所需仪器贵重，维护成本高，且中间处理过程复杂、分析时间也比较长，因而现场检测极为不便[2-5]。近年来，电化学法、酶抑制法、免疫分析法等一些用于有机磷农药残留分析的现场快速检测方法迅速发展起来。虽然这些方法具有检测时间短、灵敏度高、检测成本低、选择性强和适于现场检测等优点，但这些方法在有机磷农药残留浓度很低的情况下其准确性不高，且无法鉴别有机磷农药的种类[6-10]。

传统的牛奶中农药残留检测方法不能满足含有复杂基质的牛奶样品痕量分析的有效富集净化，并且样品前处理长时间，并且方法复杂，准确性不高。鉴于此，必须开发一种简单、方便、安全、易于实现自动化、富集净化效率高的前处理方法。分子印迹-固相法（MISPE）由于自身的独特优势在此方面有所应用。如，分子印迹-固相萃取-HPLC 法测定牛奶和虾仁中的氯霉素[11]，MISPE 净化牛奶中的磺胺嘧啶磷[12-13]。但关于分子印迹-固相法处理牛奶样品中有机磷农药的报道至今很少。

本论文内容为 MISPE 法萃取牛奶中的有机磷农药。建立一种新的前处理方法，克服传统固相萃取吸附填料的选择性差等缺点，提高含有复杂基质的牛奶样品中有机磷农药富集净化效率和检测准确度。同时有利于其他含复杂基质的生物样品中药物残留的检测方法的建立。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

FULI-9790 型 GC 气相色谱仪，FTLA-2000 型红外分光光度计，TU-190l 型紫外可见分光光度计，Quanta-200 型扫描电镜；实验中所用试剂均为分析纯。

1.2 实验步骤

称取0.0916g ACEP(印迹分子，0.5mmol)、0.1722g α-MAA(单体，2.0mmol ) 溶于7.5mL 氯仿中，于冰箱中放置12 小时，然后加入 TMPTA (交联剂，10.0mmol )、50.0mg AIBN（引发剂）形成均匀有机相。再称取2.0g PVAl24 加入装有75.0mL二次蒸馏水的烧瓶中，水浴加热使其溶解，然后冷却至室温，搅拌下把上述有机相慢慢加入烧瓶中，得乳白色的悬浊液。惰性气体保护下60℃水浴中反应过夜。MIPs 用40℃水洗涤4 次后，离心收集MIPs，用稀醋酸和甲醇的混合液索氏提取24h，然后用10.0mL 甲醇洗涤3 次。微球自然晾干后，40℃真空干燥过夜，取300～400 目筛的 MIPs 待用。

2 结果与讨论

2.1 ACEP 与α-MAA 相互作用

为了优化最佳反应条件，预测聚合物的选择性和反应机理，我们利用紫外分光光度法和红外光谱法研究了印迹分子与α-MAA 在氯仿中的相互作用，我们发现两者混合后，随着功能单体α-MAA 量的增加，紫外光谱的最大吸收波长和红外光谱的主要官能团的波数都发生了变化，表明ACEP和α-MAA之间产生了相互作用，推测为ACEP 和α-MAA 之间的氢键作用[14-15]。

2.2 制备MIPs 的影响因素

2.2.1 功能单体用量的影响

本文选择甲基丙烯酸为功能单体。一方面因为它带有烯键可与TMPTA 联结形成聚合物网状结构，另一方面因为它带有能与模板发生作用的官能团。聚合物形成后烯类残基作为网络骨架的一部分留到聚合物中，除去模板后形成的识别空腔表面则为固定排布的功能基团。MIPs 的制备不仅与单体的种类有关，且与单体的用量密切相关。甲基丙烯酸作为功能单体不仅与ACEP 具有较强的作用力和较多的结合位点，对MIPs 的吸附性能也有很大的影响。

通过实验发现，虽然增加功能单体的用量可使模板分子与其作用更充分，但过量的功能单体可能导致非组装的功能单体残基之间产生非选择性的结合位点的增加，从而降低其吸附性能；另一方面过量的功能单体可能引起自身的缔台，导致选择性结合位点数降低[16]。而过低的比例会使结合位点不足，综合考虑这些影响因素，本文选择模板分子与功能单体的物质的量比为1∶4 来制备MIPs。

2.2.2 交联剂用量的影响

交联剂的种类及用量不仅影响MIPs 的刚性和空穴形状，而且还会影响功能单体基团排列的稳定性。只有选择适当的交联剂，无规则的共聚反应才能成功实现，才能有效固定客体的结合点，使之牢固地处于我们希望的结构之中。本文选择含三己烯基的 TMPTA 为交联剂，因为它含有多个官能团，不仅可以提高聚合物的交联度，增强聚合物的刚性，还有利于保持识别点的整体性。而且 TMPTA 可使制备的 MIPs 具有大孔型网络结构、交联度很高、稳定性好、更好的柱容量、选择性及分离度，且网络内部传质过程较为容易，在分子印迹聚合物中非常合适。

实验发现TMPTA 用量为4mmol 时没有聚合成固定形态的MIPs，逐渐增加TMPTA 的用量，MIPs 对ACEP 的吸附量也逐渐增加。可知TMPTA的用量过少，不能完全使得α-MAA 和ACEP 形成的有序空间结构固定下来，亦不能固定功能单体的特殊取向，经优化，制备MIPs 的ACEP、α-MAA、TMPTA 的比例为1∶4∶20。

2.2.3 氯仿用量对MIPs 粒径的影响

在聚合过程中，溶剂不仅是各组成的良性溶剂，而且在此过程中溶剂还有为印迹高聚物提供多孔结构，进而促进客体分子的键合速度的重要作用。在聚合反应中溶剂分子在反应结束时留在了高聚物内部，而在后处理除去溶剂的过程中，溶剂分子所占的原始空间就在高聚物内部形成了许多孔状结构。因此易于键合和释出客体分子。溶剂的另一作用是能分散在聚反应中所释出的热量，使聚合反应顺利进行，不会导致因为反应的局部温度过高而引发的副反应。

印迹分子的种类决定了溶剂的选择，氯仿是一种最为广泛应用的溶剂，因为它既是各组成的良性溶剂，能溶解多数单体和模板，也不会压制氢键的生成，易于键合和释出客体分子。在MIPs 微球制备过程中，氯仿用量会改变单体的粘度，使α-MAA更加容易分散于水中，对微球的粒径大小及粒径分布也会产生影响[17-18]。如表1 所示。

表1 氯仿对MIPs 粒径的影响 Table 1 Effect of chloroform on the size distribution of MIPs

通过考察 TMPTA、α-MAA 和氯仿等主要成分对MIPs 制备的影响，得到最佳聚合印迹微球的配比。最终得到的印迹微球粒径均匀，形貌规整，且 MIPs 的表面布满了空穴。由此可知，采用悬浮聚合法制备 MIPs 微球方法简单，得到的印迹微球粒径分布均匀，克服了本体聚合法制备 MIPs 的费时、形貌不规整、在研磨过程中容易破坏结合位点等缺点。

3 结论

采用悬浮聚合法制备乙酰甲胺磷和甲胺磷的 MIPs，并通过优化聚合条件，制备出粒径均匀的印迹聚合物微球。该制备方法简单，省时省力，易于控制 MIPs 微球粒径，便于推广分子印迹技术在农药残留中的应用。

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