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1-氨基乙内酰脲分子印迹聚合物的制备和吸附性能研究

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第22卷第2期 化学研究与应用 V01.22.No.2 2010年2月 Chemical Research and Application Feb.,2010 文章编号:1004—1656(2010)02-0161434 l一氨基乙内酰脲分子印迹聚合物的 制备和吸附性能研究 裴 红,胡 静,高文惠 (河北科技大学生物科学与工程学院,河北省石家庄050018) 摘要:以1.氨基乙内酰脲(AHD)为模板分子,仪.甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯 (EDMA)为交联剂,采用本体聚合方法合成了分子印迹聚合物(MIP),考察了模板分子与功能单体不同比例 下制备的MIP对模板分子的吸附性能。通过Scatchard分析,表明该印迹聚合物上存在一类等价的吸附位点, 其结合位点的离解常数K。=4.33mmol/L。 关键词:1.氨基乙内酰脲;分子印迹聚合物;静态吸附;Scatchard分析 中图分类号:0623.736 文献标识码:A Study on preparation and property of molecularly imprinted polymer of 1--aminohy・-dantoin PEI Hong,HU Jing,GAO Wen—hui (College of Biological Science and Engineering,Hebei University of Science and Technology,Shijiazhuang 050018,China) Abstract:Molecularly imprinted polymer(MIP)was prepared under diferent ratios between template molecular and functional monomer.The MIP was synlhesized by the method of bulk polymerization,using l-aminohy-dantoin(AHD),methacrylic acid(MAA) and ethylene glycol dimethacrylate(EDMA)as template molecular,functional monomer and cross・linker,respectively,and the absorption ability of MIP or[template molecular was studied.Scatchard analysis also indicated the imprinted polymer using MAA as functional monomer could fi ̄rm one kind of binding site by noncovalent interactions and its dissociation constant Was 4.33mmol/L. Key words:1一aminohy—dantoin;molecularly imprinted polymer;static adsorption;Scatchard analysis 分子印迹(molecular imprinting)又称分子烙 具有稳定性好、抗恶劣环境能力强、使用寿命长等 印,属于超分子化学中主客体化学范畴,是源于高 优点,因而受到广泛的关注和重视。在许多领域, 分子化学、生物化学、材料科学的一门交叉学科。 如色谱中对映体和异构体的分离、固相萃取、化学 分子印迹技术(toolecular imprinting technique, 仿生传感器、模拟酶催化、临床药物分析、膜分离 MIT)是模拟自然界所存在的分子识别作用,如酶 技术等领域展现了良好的应用前景【lI2 J,近年来已 与底物、抗体与抗原等,以目标分子为模板合成聚 有文献介绍MIPs的应用 。 合物的方法。由于这种分子印迹聚合物 1.氨基乙内酰脲(1一aminohy—dantoin,AHD)是 (molecularly imprinted polymer,MIP)对印迹分子具 硝基呋喃类兽药中呋喃妥因的代谢产物,它可以 有生物实体的专一识别性,而且与生物实体相比 在人类胃液的酸性条件下从蛋白质中释放出来被 收稿日期:2009-07-08:修回日期:2009-ll-l5 基金项目:河北省自然科学基金资助项目(No.I]2008000669),河北省教育厅课题(No.Z2005202)和河北科技大学杰出青年基金资助项目 (No.2006JC-14)。 联系人简介:高文惠(1963一)..女,博士,教授:主要研究方向:食品安全与分离科学:E-mail:wenhuigao@126.corn 162 化学研究与应用 第22卷 人体吸收而对人类健康造成危害。 收光谱,考察波长移动的情况。 本文以1.氨基乙内酰脲(AHD)为模板分子, 1.2.3结合量试验 .甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇二甲基 1.2.3.1 不同聚合物吸附性能考察 丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,采用本体聚合方法 分别称取上述按不同比例功能单备的聚 合成了MIP,考察了模板分子与功能单体不同比 合物MIP及空白NMIP各15mg放人10mL具塞玻 例下制备的MIP对模板分子的吸附性能,并进行 璃管中,加人5mE 5mmol/L AHD的甲醇.乙腈溶液 Scatchard分析。为下一步硝基呋喃类兽药检测奠 (体积比1:1)将其混合,混合物在25℃下恒温振 定基础。 荡24h。然后在1000r/min转速下离心10rain,取 一1 实验部分 定量的上清液用HPLC法在241 nm处测定吸附 平衡后溶液浓度,根据结合前后溶液浓度变化计 1.1试剂与仪器 算聚合物对底物的结合量Q,平行测定3次后取平 I.氨基乙内酰脲(AHD,AP,Labor Dr. 均值。其中吸附量可由公式计算: Ehrenstorfer GmbH提供);甲醇、乙腈(色谱纯,天 Q=(C。一C) 津市康科德试剂有限公司);oc一甲基丙烯酸(MAA, 式中, 和c分别为模板分子的起始浓度和 AP,天津市化学试剂一厂,使用前需要重蒸以除去 平衡浓度(mmol/L),V为溶液的体积(mL),W为 阻聚剂);乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA,AP,New 印迹聚合物的质量(g)。 Jersey,USA,用前需要重蒸以除去阻聚剂);偶氮二 1.2.3.2静态吸附试验 异丁腈(AIBN,CP,上海市四赫维化工有限公司, 称取模板分子与功能单体按1:4反应制得的 使用前在乙醇中重结品纯化)。 MIP及空白NMIP各15mg放入lOmL具塞玻璃管 高效液相色谱仪LC.20A(日本岛津公司); 中,加入5mL AHD的甲醇.乙腈(体积比1:1)溶 SP-756P型紫外可见分光光度计(上海光谱仪器有 液,浓度变化范围为0~5mmol/L,混合物在25℃ 限公司);SItZ.82A型恒温水浴振荡器(江苏省太 下恒温振荡24h。以下操作如1.2.3.1,计算其吸 仓医疗器械厂)。 附量Q,以初始溶度C。为横坐标、吸附量Q为纵坐 1.2实验方法 标绘制吸附等温线,然后进行Scatchard分析。空 1.2.1聚合物的制备 白聚合物的静态吸附实验操作和处理同上。 将1.氨基乙内酰脲(0.2reoto1)和相应比例的甲 基丙烯酸酯MAA放人50mL的安瓿瓶中,加16mL 2结果与讨论 甲醇.乙腈(体积比为1:1)使其反应,振荡30min后, 2.1 AHD和MAA之间相互作用的紫外光谱分析 再加交联剂EDMA 8mmol和引发剂AIBN 0.02g。 超声混匀通N:脱氧10rain后,真空密封,在60℃的 l 6 恒温水浴振荡器中振荡24h,得块状固体MIP。经 研磨、粉碎,过200目筛,再用去离子水沉降聚合物 l 2 3次除去过细粉末。将最终得到的MIP颗粒用甲醇 < :乙酸(体积比9:1)洗脱至无模板分子,最后用甲醇 0.8 浸泡lh除去残留的乙酸,洗脱后的聚合物放人真 0.4 空干燥器中(65℃)干燥12h,得到l一氨基乙内酰脲 模板聚合物MIP。空白聚合物(NMIP)除了未加模 0 O 板分子外其余操作同上。 2 00 250 300 350 1.2.2结合特性试验 (nm) 配制0.Olmol/L的AHD甲醇.乙睛(体积比1 图1 MAA存在下AHD的紫外光谱图 :1)溶液,功能单体MAA的浓度分别为0、0. c(AHD)=0.01mmol/L;c(MAA)/(mmol/L)=0(1), 02mol/L、0.04mol/L、0.06mol/L、0.08mo]/L,模板 0.02(2),0.o4(3),O.o6(4),0.O8(5) 分子和功能单体的比例为1:0、1:2、1:4、1:6、1:8,在 Fig.1 UV spectra of AHD under the presence of MAA 25cC恒温水浴振荡器中振荡12h,使之充分反应, C(AHD)=0.01mmol/L;C(MAA)/(mmol/L):0(1), 用相应浓度的功能单体溶液作参比测定其紫外吸 0.O2(2),0.04(3),O.06(4),0.08(5) 第2期 裴 红等:1.氨基乙内酰脲分子印迹聚合物的制备和吸附性能研究 163 采用MAA作为功能单体,在浓度为0.O1 mol/ 分析它们之间的主要作用力为氢键作用力。 L的AHD甲醇.乙腈(体积比为1:1)溶液中,分别 2.2功能单体用量对分子印迹聚合物吸附性能 加入不同量的功能单体,当功能单体与模板分子 的影响 的摩尔比分别为0,2:】.,4:1,6:1和8:1时,1一氨基 在固定模板分子和交联剂的条件下,改变 乙内酰脲紫外光谱的变化如图1所示。 MAA的加入量,试验考察了模板分子与功能单体 从图1上可看出,在1.氨基乙内酰脲的甲醇. 的摩尔比对聚合物吸附性能的影响,结果见表1。 乙腈(体积比为1:1)溶液中加人MAA,随着功能 为了比较印迹效果定义印迹因子IF,由公式计算: 单体浓度的增大,AHD的最大吸收峰不断红移,紫 IF=QMlP/QNMlP 外吸收峰的红移现象说明功能单体与模板分子有 其中Q 为印迹聚合物吸收模板的量,QⅢ 作用,并且根据模板分子和功能单体的分子结构 为非印迹聚合物吸收模板的量。 表1 功能单体对聚合物吸附性能的影响 Table 1 Effects of functional monomer Oil the adsorption property of polymer 2 j l l O O 8 6 4 2 O 8 从表1的试验结: 也可以看出,当模板分子 与功能单体MAA的摩尔比为1:4时,制备的分子 印迹聚合物不仅具有较大的吸附量,且具有最好 。D 、 的印迹效果;这可能是因为在较低的模板分子与 £ U 功能单体摩尔比(如1:2)时,模板分子印迹不充 0 分,使得印记聚合物吸附量低;而当模板分子与功 能单体MAA的摩尔比过高(如1:8)时,过量的功 能单体会导致聚合物中非特异性识别位点增加, 0 l 2 j 4 ) 印迹效果降低。故试验确定模板分子与功能单体 Q(mg/g) MAA的摩尔比为1:4。 图3 AHD聚合物吸附性的Scatchard曲线 2.3 聚合物对模板分子的吸附选择性及 Fig.3 Scatchard curve of the binding Scatchard分析 nature of MIP(AHD) 通过静态吸附试验研究了1一氨基乙内酰脲在 MIP对AHD具有印迹能力,AHD可通过氢键和空 分子印迹聚合物(M1P)和非印迹聚合物(NMIP)上 间匹配达到吸附;而对于NMIP来说,虽然对AHD 的吸附行为,吸附等温线见图2。 有非特异性吸附,但由于位置关系,不具有作用位 点的匹配性,因此NMIP对AHD吸附力弱。 4.0 在分子印迹研究中常用Scatchard模型来评价 萄3.0 聚合物的结合特性,通过Scatchard分析可获得吸 面 三 附位点的结合类型、结合平衡常数及最大结合量 2.0 等重要信息。依据Scatchard方程: 1 0 Q/C:(Qina:(-Q)/KD 其中式中Q为MIP对模板分子的吸附量,C O.O 0 l 2 3 4 5 为模板分子的平衡浓度,Q一为结合位点的最大表 C(mmol/L) 观结合数,K。为结合位点的平衡解离常数。 图2 MIP和NMIP对AHD的吸附等温线 1.氨基乙内酰脲在其MIP上的Scatchard分析 Fig.2 Binding isotherm of MIP and NMIP to AHD 见图3。由图3可见,Scatchard图中近似直线的点 由图2可见印迹聚合物对AHD具有一定的 进行线性拟合,可得到一条线性良好的曲线,表明 吸附能力,而非印迹聚合物对AHD吸附小。表明 MIP存在一类等价的结合位点,对AHD呈现均匀 164 化学研究与应用 第22卷 的亲和力。从图3得其回归方程为Q/C:1.96-0. 2311Q,由此求得离解常数K。=4.33mmol/L,最大 表观结合位点数Q =8.50mg/g。 3 结论 以1.氨基乙内酰脲为模板分子, .甲基丙烯 采用本体聚合方法合成了MIP,考察了模板分子 与功能单体不同比例下制备的MIP对模板分子的 吸附性能,并进行Scatchard分析。试验表明,印迹 聚合物对模板分子具有印迹能力,且通过氢键和 空间匹配作用,由Scatchard分析可知AHD和功能 单体MAA形成一类等价的结合位点,其结合位点 的离解常数KD=4.33mmol/L。 酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂, 参考文献: [1]Adbo K,Nichols I A.Enantioselective Solid・phase Extraction Using Troger’S Base Molecularly Imprinted Polymers[J]. Ana/yt/ca Chimica Acta,2001,435(1):l15—120. 【2]Takeuchi T,Haginaka J.Separation and sensing based on molecular recognition using molecularly imprinted polymers [J]. Chromatography B,1999,728(1):1-20. [3]周杰,何锡文.分子模板聚合物在分析化学中的应用 [J].分析测试学报,1998,17(5):87-91. [4]Shi x,Wu A,Qu G,et a1.Development and Characteirzation of Moleculraly Imprinted Polymers base(i on Methacrylic Acid for Selective Recognition of Drugs[J].J-B/omater/a/s, 2007.28:3741-3749. [5]Lv Y,Lin z,Feng W,et a1.Selective Recognition and large Enrichment of Dimethoate from Tea Leaves by Molecularly Imprinted Polymers[J].Biochemical E, 职 ,2007,36: 22l一229. [6]Beltran A,Caro E,Marce R M,et a1.Synthesis and Application of a Carbamazepine-Imprintde Polymer for Solid- Phase Extraction from Urine and Wastewater[J].Analrtica ChimicaActa,2007。597:6.11. (责任编辑钟安永) 

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