pH响应型分子印迹聚合物的制备及其应用于环境中磺胺甲恶唑的分析研究

发布时间：2020-06-20 08:48

【摘要】：磺胺类药物(SAs)是一类用于系统预防和治疗人类细菌感染的抗生素。相对较少的磺胺类药物被批准用于食品生产的哺乳动物。与其他类别的抗菌药物相比,磺胺类在兽医学中的应用很高,它们被用于治疗或预防急性全身疾病或局部感染,并作为饲料和饮用水的添加剂或作为宫内注射剂用于动物中。但是由于使用不当,导致磺胺类药物在诸如牛奶或肉类等许多动物源性食品中积累,经过食物链最终进入人体,危害人体健康。磺胺甲恶唑(SMX)是畜牧业中使用最广泛的磺胺类药物之一,准确检测人类食品中这种残留物已成为当今社会的一项重要任务。分子印迹聚合物(MIPs)具有与模板分子形状尺寸完全吻合的印迹空腔,可以通过氢键、共价键、静电作用等作用力特异性识别模板分子。近年来,刺激响应性分子印迹聚合物得到了发展,其刺激因素包括pH、温度、光照等,只需改变这些刺激信号就可以实现吸附和释放模板分子的过程。本文以磺胺甲恶唑(SMX)为模板分子,选取4-乙烯基苯硼酸(VPBA)、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMA)、甲基丙烯酸(MAA)和甲基丙烯酸羟基乙酯(HEMA)作为功能单体,利用表面印迹法在化学修饰后的磁性四氧化三铁(Fe_3O_4)载体上制备了三种不同的pH响应分子印迹聚合物材料。通过一系列表征手段来分析聚合物的形貌和结构,并对其吸附性能进行评估。最后,将制备的聚合物用于富集分离实际样品中的SMX。具体内容如下:(1)基于磁性Fe_3O_4@mSiO_2的pH响应型分子印迹聚合物的制备及其应用于奶制品中磺胺甲恶唑的分析研究:以Fe_3O_4为载体,VPBA和DMA为功能单体,通过表面印迹法制备了pH响应分子印迹聚合物(Fe_3O_4@MIPs),并以相同的方法合成了非印迹聚合物(Fe_3O_4@NIPs)。从表征结果可以看出合成的Fe_3O_4@MIPs均匀且具有较大的比表面积。吸附实验表明Fe_3O_4@MIPs的平衡吸附时间为80 min,吸附量为12.84 mg g~(-1)。实验数据可以较好的拟合Langmuir吸附等温模型。特异性吸附实验和重复性实验表明所制备的Fe_3O_4@MIPs具有良好的特异性识别性和重复利用性。(2)基于磁性Fe_3O_4@mSiO_2-多功能单体的pH响应型分子印迹聚合物的制备及其应用于环境水体中磺胺甲恶唑的分析研究:使用改进后的方法合成Fe_3O_4纳米粒子,经化学改性后,合成了pH响应性分子印迹聚合物(Fe_3O_4@MIPs)。选用MAA、VPBA和DMA作为功能单体,合成了三种功能单体配比不同的印迹聚合物,并评估它们对模板分子SMX的平衡吸附量。表征结果证明,所制备的Fe_3O_4@MIPs形态尺寸均匀且热稳定性较好。吸附实验数据表明所制备的印迹聚合物可以特异性识别吸附模板分子SMX。且印迹聚合物的吸附过程符合Langmuir吸附等温模型,吸附量可以达到28.49 mg g~(-1)。另外研究了材料的pH响应性能,结果显示聚合物材料可以根据pH的变化实现对模板分子的吸附-洗脱过程。(3)基于磁性Fe_3O_4@VTEO的pH响应型分子印迹聚合物的制备及其应用于肉类食品中磺胺甲恶唑的分析研究:以Fe_3O_4@VTEO为载体,DMA、VPBA、HEMA为功能单体,EGDMA为交联剂,在AIBN引发下通过表面印迹法制备分子印迹聚合物(Fe_3O_4@MIPs)。吸附实验表明Fe_3O_4@MIPs的最大吸附量为24.37 mg g~(-1),吸附平衡所需时间约为60 min,并且制备的Fe_3O_4@MIPs的吸附过程符合Langmuir吸附等温模型,而Fe_3O_4@NIPs符合Freundlich模型。另外选择性实验证明了Fe_3O_4@MIPs可以特异性识别模板分子SMX,且经8次循环吸附-解吸附后的聚合物相对稳定、再生性好。综上所述,本文讨论了pH响应分子印迹聚合物的合成及吸附性能,结果表明,可以通过改变环境pH对SMX进行富集分离,对未来环境样品中污染物的富集分析提供了新的思路。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O631.3;X703
【图文】：

磺胺甲基嘧啶,磺胺类药物,磺胺嘧啶,磺胺二甲嘧啶

阳性菌诺卡氏菌属和某些原虫引起的疾病，例如约有 10000 多种磺胺类药物衍生品被合成出来，疾病治疗领域[5]。几种常用的磺胺类药物如图 1末状，无臭，味微苦，极难溶于水，具有与对氨细菌体内二氢叶酸合成酶相结合，从而干扰细菌，因此达到抑制细菌生长和繁殖的作用。经过长物逐渐被淘汰，例如磺胺甲基嘧啶（SMR）、磺胺目前，临床上实际应用的仅有少数几种，包括磺胺异恶唑（SIZ）和磺胺醋酰（SA）等。其中，磺起的呼吸系统感染、尿路感染、肠道感染以及局

高效液相色谱,磺胺类药物,迁移过程

图 1.2 磺胺类药物在环境中的迁移过程[14]Fig.1.2 The migration process of sulfonamides in the environment[14]胺类药物的检测方法研究现状近些年来食品安全事件频发，人们不得不高度关注食品及环境中的药物类药物在畜牧及家禽业的广泛使用，与其难溶于水，易在动物体内发生体健康，自 2005 年起，我国农业部决定把由此引起物在动物源性食品中关注对象。因而越来越多的研究人员将工作重心转移至探究如何高效检物残留的方法。目前，已经有许多种方法用于测定动物组织及食品中磺。这些方法通常分为两大类，这些通常可以分为两组。第一类包括筛选法、微生物检测法和酶免疫分析法[15-17]，第二类为定量方法，包括毛细色谱法、高效液相色谱法(HPLC)[20-22]，还有高效液相色谱与质谱联用[23-2气相色谱法前必须对待测物进行挥发[27]，但是由于磺胺类化合物极性高

【参考文献】