[发明专利]用于选择性分离重金属离子的核－壳形态的表面印迹聚合物微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于选择性分离重金属离子的核-壳结构的表面印迹聚合物微球的制备方法。

背景技术

近来，已经研制出一种分子印迹聚合物(MIP)或金属离子印迹聚合物(MIIP)，方便用作环境友好且简化分离过程的分离工具。术语“MIP”或“MIIP”意指一种包含与模板具有相同形状空间的聚合物。所述空间通过由与模板相结合的单体合成聚合物后除去模板而形成。

因为只有具有与模板空间相同形式的模板才能够插入其中而立体结构不同于模板结构的分子却不能插入其中，所以具有模板空间的聚合物的使用能够分离结构上不同于模板的其它分子。这个理论与其中抗体特定地与相应的抗原相互作用的Fischer’s锁-钥概念或其中酶与其对应的基质(substrate)具有比活性的受体理论相同。

MIP或MIIP的制备详细描述如下。为了分子印迹或离子印迹，将模板溶解在成孔剂中，然后与含有能够与模板部分相结合的官能团的可聚合功能单体混合，从而形成模板和功能单体的合成物。之后，为了保持与模板结合的功能单体的排列，过量加入惰性单体的交联剂和聚合引发剂，以使聚合反应发生。该过程中，溶解模板的成孔剂对决定所合成的聚合物的性能起重要作用。特别地，因为极性成孔剂溶解极性分子从而会破坏模板与功能性单分子之间的结合。

事实上，对于MIP工艺，直到今天一直都在对能够识别特定分子的结构设计和制备方法进行详细的研究并且主要集中在分离难以分离的化合物，例如消旋化合物或氨基酸。目前提出了将MIP技术应用到选择性分离重金属离子的基本思想。现在，相关的研究正在一些发达国家包括美国、日本和瑞典进行，其范围正进一步扩大。

瑞典伦德大学(Lund university)的Mosbach小组尝试了通过分子印迹技术来选择性地分离各类的相似结构化合物[Mosbach，K.Trendsbiochem.19，9(1994)]。此外，美国马里兰大学(Maryland university)的Murray小组已经合成了离子印迹聚合物，并因此提出了选择性分离金属离子诸如Pb(II)、Cd(II)、Li(II)、Na(II)、Mg(II)、Ca(II)、Cu(II)、Zn(II)和Hg(II)的可能性[Rrasado Rao，T.，Sobhi Daniel，Mary Gladis，J.，Trendsin Analytical Chemistry，23，28(2004)，Yongwen Liu，Xijun Chang，SuiWang，Yong Guo，Bingjun Din，Shuangming Meng，Analytica Chimica Acta，519，173(2004)]。此外，美国的Lawrence Berkely实验室的Fish小组证实了使用三氮杂环壬烷配位体可选择性地分离Zn(II)。另外，九州大学(kyushu university)和日本的其它大学，大量的努力旨在研究使用金属离子印迹的分离性能并已经得到一些重要的结果。

分子或离子印迹技术是一种通过对待分离的模板分子或离子进行印记后将其去除，从而获得能够识别模板分子或离子印迹位置来分离模板分子或离子的方法。金属离子聚合物可由能够结合模板金属离子的单体合成。根据聚合物合成方法的类型，MIIP的形态会变化。例如，整体聚合是最容易的方法。然而，该方法是不利的，因为它降低了印记体系的均匀性，减少了粒子的制备率，破坏了印迹位置，需要大量的交联剂，并很难应用到色谱法或其它工业中。此外，悬浮聚合或乳液聚合会克服上述整体聚合的缺点，但使用了特殊的分散剂或乳化剂，需要复杂和昂贵的加工，而且由于不期望的单体和分散剂之间的相互作用，降低了印记聚合物的结合力。与此相反，合成了MIIP，其中预定尺寸的聚合物微珠用作核心且粒子的表面加以印记，从而使其被有效地用于色谱法或其它工业成为可能。此外，因为不需要特殊的分散剂或乳化剂，从环境和经济的角度看MIIP的合成是有利的，而且，分子印迹位置存在于微珠表面上，以便引起配位体之间的快速扩散，产生良好的分离。

发明内容

因此，铭记相关技术中发生的上述问题而设计了本发明，并提供了一种核-壳形态的表面印迹微球的制备方法，该方法缩短了分离重金属离子所需的时间周期并避免使用表面活性剂或稳定剂，因此从环境和经济的角度来看是有利的。