恩诺沙星分子印迹聚合物压电传感器的构建

发布时间：2018-01-23 23:21

  本文关键词： 恩诺沙星 分子印迹聚合物 计算模拟 制备 压电传感器　出处：《吉林农业大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：恩诺沙星(Enrofloxacin,ENRO)是一种常用的喹诺酮类抗生素,因其抗菌活性强,体内分布广泛以及价格低廉被广泛应用于动物养殖业及兽医临诊。然而,其不规范的使用常导致动物源性食品中ENRO的残留,不仅严重危害人类身体健康,且低浓度的残留会还会使人类对致病菌产生耐药性。因此,合成一种能够快速准确地富集和分离残留于动物源性食品中ENRO的新型功能材料,建立具有选择性好、灵敏度高及简便快速检测ENRO抗生素残留新技术势在必行。分子印迹技术(Molecular imprinting technology,MIT)是将模板分子与功能单体在交联剂溶液中进行聚合,制备对该分子具有特异吸附性与选择性分子印迹聚合物(Molecularly imprinted polymers,MIPs)的过程,它可为人们提供具有期望结构和性质的新型高分子材料分子组合体。石英晶体微天平(Quartz crystal microbalance,QCM)是以石英晶体为转换器,利用压电效应将质量信号转换成频率信号,从而实现分析待测物的质量、浓度的检测装置。结合MIT和QCM技术,充分利用MIPs的预定性、识别性和实用性等优点,可开发一种新型的具备较高灵敏度和分辨率的传感器,从而对待测物进行实时在线监测分析。因此,本论文以ENRO为模板分子,2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪(2-vinyl-4,6-diamino-1,3,5-triazine,VDAT)、4-乙烯基吡啶(4-vinylpyridine,4-Vpy)、丙烯酰胺(Acrylamide,AM)、三氟甲基丙烯酸(Trifluoromethacrylic acid,TFMAA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(Ethylene glycol dimethacrylate,EDMA)、季戊四醇三丙烯酸酯(Pentaerythritol triacrylate,PETA)、三甲醇基丙烷三甲基丙稀酸酯(Trimethylolpropane trimethacrylate,TRIM)为交联剂,水、甲苯、甲醇、乙腈、氯仿、四氢呋喃为溶剂,采用密度泛函理论(Density functional theory,DFT)中的B3LYP/6-31G(d,p)方法计算模拟ENRO分子印迹体系,并结合吸附试验,筛选了ENRO-MIPs体系的功能单体、最佳摩尔反应比例、交联剂及溶剂种类。计算结果表明:模板分子ENRO与功能单体TFMAA印迹比例为1:7时的结合能最低,氢键作用最强,两者相互作用最稳定;EDMA更适合作为制备ENRO-MIPs的交联剂;乙腈溶剂中所制备的MIPs的吸附性能最佳。然后,以模拟计算结果为指导,沉淀聚合制备了ENRO-MIPs,并通过静态平衡吸附实验研究了聚合物微球对模板和结构类似物的结合能力。实验结果表明:ENRO-MIPs在180 min的吸附时间内基本达到饱和;Scatchard分析可知ENRO-MIPs对ENRO有两种结合位点,其离解平衡常数(Kd)与最大表观吸附量(Qmax)分别为Kd1=490.44 mg/L、Qmax1=46.76 mg/g和Kd2=991.08 mg/L、Qmax2=79.23 mg/g;ENRO-MIPs对ENRO的吸附量明显高于环丙沙星(Ciprofloxacin,CIP)和氧氟沙星(Ofloxacin,OFL),表现出较强的特异性选择吸附能力。ENRO-MIPs的平均粒径(220 nm)大于NIPs的平均粒径(190 nm),且ENRO-MIPs在低于300℃时具有良好的热稳定性,红外光谱分析结果也证明了模板分子ENRO与功能单体TFMAA是通过氢键作用进行聚合的。在此基础上,以聚氯乙烯(Polyvinyl chloridem,PVC)为包埋材料,四氢呋喃为溶剂,通过包埋法用ENRO-MIPs修饰QCM电极构建ENRO-MIPs压电传感器,优化了检测条件,并应用于监测鸡肉样品中ENRO的含量。研究表明:在膜材料质量比为3:1,涂膜量为15μL,背景溶液PH值为7时,传感器的响应较好;在优化后的条件下,检测浓度为10~800ng/mL的ENRO标准溶液得到响应回归方程:y=-2.616x-25.816(R2=0.9987),及其检测限(Limit of detection,LOD)为18.72 ng/mL;5次循环利用传感器检测鸡肉样品中ENRO含量时的回收率在95.78%~98.83%范围内。
[Abstract]:The molecular imprinting technology ( MIT ) is a new type of functional material which can quickly and accurately enrich and isolate ENRO in animal - derived foods . The experimental results show that ENRO - MIPs can be used as cross - linking agents for the preparation of ENRO - MIPs . The results show that ENRO - MIPs have the best adsorption capacity for ENRO - MIPs . The results show that ENRO - MIPs have the best adsorption capacity for ENRO - MIPs . The ENRO - MIPs piezoelectric sensor was constructed with ENRO - MIPs modified by ENRO - MIPs by embedding method . The detection conditions were optimized , and the content of ENRO in chicken samples was optimized . The results showed that the recovery rate of ENRO standard solution was 95.78 % ~ 98.83 % when the mass ratio of membrane material was 3 鈭，

本文编号：1458510