磁性分子印迹聚合物微球对非那西丁的吸附性能研究

刘治刚，高 艳，金 华，于世华

(1. 吉林化工学院 分析测试中心，吉林 吉林 132022；2. 吉林化工学院 化学与制药工程学院，吉林 吉林 132022)

分子印迹聚合物是一种高选择性的固相微萃取材料，可从复杂样品中选择性分离富集目标物，因此在固相萃取、免疫分析、电化学传感等领域得到广泛应用[1-6]。磁性材料是一种以超顺磁氧化铁为核的纳米材料，可以借助磁力的作用将目标物与基质分开，在分析化学、生物科学以及医学等领域逐渐发挥出越来越大的作用[7]。因此，在磁性纳米颗粒表面进行分子印迹制备的磁性分子印迹聚合物核壳微球,兼有良好的超顺磁性和高选择吸附性两大优点[8-9]。本文利用所制备的磁性分子印迹考察了不同条件对非那西丁的提取效率。

1 实验部分

1.1 实验仪器与试剂

α-甲基丙烯酸，分析纯，阿拉丁试剂；乙二醇二甲基丙烯酸酯，分析纯，阿拉丁试剂；2,2偶氮二异丁腈，分析纯，阿拉丁试剂；乙醇(C2H5OH)，分析纯，天津市大茂化学试剂厂；甲醇，色谱纯，天津市永大化学试剂有限；冰醋酸，分析纯，沈阳市新西试剂厂；甲苯，分析纯，天津市北方天医化学试剂厂；非那西丁，色谱纯，阿拉丁试剂。

大功率电动搅拌器(JJ-1)，常州市国华电器有限公司；电热恒温水浴锅(DZKW-0-1)，北京市永光明医疗仪器厂；双频数控超声波清洗器(KQ-250VDE)，昆山市超声仪器有限公司；紫外分光光度计(UV-7504 PC)，上海欣茂仪器有限公司；分析天平(FA2104A)，上海精天电子仪器有限公司；红外线快速干燥器(WS70-1)，上海浦东荣丰科学仪器有限公司；高效液相色谱仪(LC20A)，日本岛津。

1.2 实验方法与步骤

1.2.1 磁性分子印迹聚合物的制备

按照文献的制备方法[10]，首先制备双键修饰的磁性微球，之后将非那西丁、α-甲基丙烯酸(MAA)、乙二醇二甲基丙烯酸脂(EGDMA)、2,2偶氮二异丁腈(AIBN)、以及80 mL甲苯置于150 mL的三口瓶中，氮气吹扫30min，70℃搅拌反应12 h，反应完全后，醋酸铵乙醇溶液洗去模板分子，水洗、醇洗、干燥，空白印迹聚合物(NIPs)制备与上述方法相同，只是制备过程中未加入非那西丁。

1.2.2 非那西丁标准曲线的绘制

分别配制出1、5、7.25、12.5、25、50 μg/mL的非那西丁标准待测液。利用高效液相色谱仪进行含量测定。液相色谱条件：色谱柱(Shim-pack VP-ODS C18，15×4.6 mm，5 μm)，流动相(甲醇：水=80：20)，检测波长(247 nm)，柱温(40℃)，流速(1 mL/min)，进样量(25 μL)。

吸附量计算公式：

(1)

式中：q为吸附量(μg/mg)，m0为吸附剂质量(mg)，c0、ct分别为初始和t时刻非那西丁的浓度，V0为溶液体积(mL)。

1.2.3 吸附剂用量对吸附量的影响

分别称取0.010 g、0.020 g、0.030 g、0.040 g、0.050 g MIPs，加入非那西丁的标准溶液，搅拌反应，取样，磁分离，取上清液，微孔滤膜过滤后用高效液相色谱仪检测非那西丁含量，并计算吸附量。

1.2.4 非那西丁初始浓度对吸附量的影响

配制浓度分别12.5、50、75、100 μg/mg的非那西丁水溶液，加入0.030 g的MIPs，搅拌反应，取样，磁分离，取上清液，用液相色谱进行测定，并计算吸附量。

1.2.5 温度对吸附量的影响

取适量的MIPs，加入非那西丁的甲醇水溶液，置于20、25、30、35、50 ℃的恒温体系中，搅拌反应，取样，磁分离，取上清液，用液相色谱进行测定，并计算吸附量。

1.2.6 吸附性能实验

取相同质量的MIPs和NIPs，分别加入同浓度的非那西丁的甲醇水溶液，搅拌反应，取样，磁分离，取上清液，用液相色谱进行测定，液相条件同上，并计算吸附量。

2 实验结果

2.1 标准曲线的绘制

不同浓度非那西丁的色谱图和标准曲线如图1所示。

图1 不同浓度非那西丁液相色谱(a)和标准曲线图(b)

图1a中，从上至下，非那西丁的浓度依次为1、5、6.25、12.5、50 μg/mL，由峰面积对浓度作图，得到非那西丁的标准曲线，如图2b所示，可以看出，拟合的标准曲线线性关系良好，线性相关性为0.9972。

2.2 吸附剂用量对吸附量的影响

分别考察不同吸附剂用量为0.010、0.020、0.030、0.040、0.050 g对西地那非吸附量的影响，通过高效液相色谱仪进行含量测定，根据公式1计算吸附量，以吸附剂用量对吸附量作图，如图2所示。

图2 吸附量随吸附剂用量(a)和吸附时间(b)的变化曲线

通过图2a曲线可以看出，随着MIPs用量的增加，吸附量表现出先增加后平缓的趋势，由于样品中目标分子的量是固定不变的，当某一质量的MIPs把溶液中的非那西丁分子完全平衡时，再增加MIPs的质量，吸附量将固定不变。图2b是不同吸附剂用量在不同吸附时间的吸附量，可以观察到，整个吸附过程主要经历快速、平衡吸附两个阶段，开始阶段(0～3min内)吸附迅速，为主要吸附阶段，这是因为在制备MIPs时是以非那西丁为模板，当去除模板分子后形成洞穴的空间结构与识别位点都与非那西丁匹配，所以MIPs可以快速捕捉并吸附目标分子非那西丁。5～30min以后为吸附平衡阶段即吸附剂达到饱和，吸附量保持不变。

2.3 非那西丁初始浓度对吸附量的影响

通过图3中曲线可以看出，随着非那西丁初始浓度的增加，吸附量有所增加，当初始浓度达到50 μg/ mg时，再增加非那西丁的浓度，吸附量不在增加，吸附量达到饱和。

图3 吸附量随非那西丁浓度变化曲线

2.4 温度对吸附量的影响

分别考察20、25、30、35、40℃下MIPs对非那西丁吸附量的影响，结果如图4所示。当温度从 20 ℃增加到 35℃时，吸附量从 36 mg/g 上升到 66 mg/g，所以升温对吸附过程有利，主要是因为吸附是一个吸热的过程，低温时有些吸附往往在短时间内达不到吸附平衡。继续升高温度，当温度达到50℃时，吸附量下降，可能是由于温度过高导致目标分子在溶剂中与MIPs的竞争导致的吸附量下降。

图4 吸附量随吸温度变化曲线

2.5 吸附性能研究

为了验证MIPs和NIPs对非那西丁吸附性能的差异，进行了吸附对比实验，如图5所示。

图5 MIPs与NIPs吸附量对照图

通过图5 可以看出，MIPs的吸附量大约为NIPs的二倍，说明制备的MIPs洗脱后留下与非那西丁分子空间构型相匹配的“孔穴”，有利于吸附非那西丁及其类似结构的物质，而NIPs对非那西丁也有一定的吸附作用，这可能是部分位于聚合物表面的单体与非那西丁产生了氢键作用的结果，属于非特异性吸附。

3 结论

以MIPs为吸附剂，非那西丁为待吸附物，高效液相色谱为检测平台，对非那西丁含量进行检测和分析。结果表明：在非那西丁浓度为50 μg/mL、吸附剂用量为20 mg、温度为20℃条件下，MIPs最大吸附量为63.80 mg/g。同时为了证明MIPs对目标分子非那西丁有较好的吸附性能，制备了磁性非分子印迹聚合物(NIPs)作为对照，结果表明：MIPs的吸附量高于NIPs。

参考文献

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