[发明专利]一种可应用于生物样品前处理的磁性碳纳米管表面分子印迹聚合物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于磁性碳纳米管表面分子印迹技术领域，特别涉及一种采用乙烯基化磁性碳纳米管同时作为功能单体和载体，用喹诺酮药物作为替代模板，通过表面分子印迹技术制备印迹聚合物的方法，该法制得的复合材料对喹诺酮类药物具有特异性识别作用。

背景技术

分子印迹技术是一种高选择性的分离技术，其基本思想源于人们对免疫学领域中抗体-抗原专一性识别作用的认识，利用具有分子识别能力的聚合物材料——分子印迹聚合物(MIP)，来分离、筛选、纯化化合物。分子印迹聚合物与常规的分离或分析介质相比，其突出的优势是对被分离物或分析物具有极高的选择性和亲和性；与生物活性材料相比，又具有制备方便、耐受性好、使用寿命长等长处。数十年来，分子印迹技术在分离提纯、免疫分析、模拟酶以及传感器等方面显示出巨大潜力，成为国内外分离分析科学研究的热点。

在合适的溶剂中，模板分子与功能单体依靠分子间的作用力形成主客体配合物，再加入交联剂和引发剂后，自由基引发聚合形成高分子聚合物；除去模板分子后，聚合物中留有对模板分子或其结构类似物具有可特异性结合，并且空间匹配的位点，当再次与模板分子或其结构类似物结合时，可以将其选择性识别和富集。目前，常用于制备印记聚合物的方法有：本体聚合、原位聚合、悬浮聚合、分散聚合、表面印迹等多种制备方法。经典方法制得的印迹聚合物有效印迹位点的密度很低，因此对目标分子的结合容量小，结合动力学慢。纳米结构的分子印迹材料具有较高的比表面积，印迹材料上大多结合位点位于或接近材料表面，具有对目标分子高亲和力，结合动力学快速等特点，是弥补传统分子印迹缺陷的极佳手段。

磁性碳纳米管作为一种新型的纳米复合材料，由磁性纳米粒子和碳纳米管复合而成，在很多领域具有广泛的应用价值，其中以四氧化三铁纳米粒子和碳纳米管的复合形式最具代表性。以磁性碳纳米管为载体的表面分子印记聚合物材料，可解决传统分子印迹技术遇到的困难：

(1)磁性碳纳米管具有极高的比表面积，使得磁性碳纳米管为载体的表面分子印记聚合物大量的识别位点处于印迹薄层的表面，模板分子的洗脱和再结合将变得非常容易，从而减少传统分子印迹聚合物的模板泄漏，大大提高印迹结合效率，缩短分离萃取平衡时间。

(2)磁性碳纳米管具有独特的机械强度和抗形变力，所以磁性碳纳米管表面印迹技术能够克服传统MIP易膨胀或收缩、印迹空间形状易变形、识别位点易移动等缺点，保证了印迹识别位点和印迹三维孔穴的稳定。用这类材料作为色谱柱填料时，高效液相色谱固定相能够耐高压，并且碳纳米管具有独特的网络结构，不同大小的孔穴体现了不同的筛分特征，样品中的组分在分离过程中会穿插浸入磁性碳纳米管的孔中，使色谱分离除了分子印迹作用以外，还有分子筛作用，有利于提高分离度和改善峰形。

(3)这种材料具有优异的磁性能，当应用于富集化合物时，可在外加磁场作用下，快速高效地与样品溶液分离，不需要进行过滤、离心等复杂的前处理过程。当用于微通道领域时，磁性碳纳米管可以通过外加磁场定位在分离管道中的预指定区域，便于调节固定相的填充长度以达到最佳拆分效果，还可以在使用后通过撤除外加磁场进行微通道的再生。这就使得磁性碳纳米管表面分子印迹材料在构型复杂，通道曲折的微芯片电色谱领域中具有独特的应用前景。

但是，普通的磁性碳纳米管载体表面分子印迹聚合物依然较多的缺陷和不足。这类材料在用于分离富集化合物时，由于聚合物活性中心不均匀，萃取重现性不高。这类材料在用作色谱分离材料时，由于聚合物活性中心不均匀、单位体积活性中心少，色谱峰拖尾、展宽。另外，选择性不太高、活性中心数量不足，使得普通的磁性碳纳米管载体表面分子印迹聚合物难以满足当前的检测需求，新型的载体和涂层材料的研究成为复杂基质中痕量药物监测分析的关键。

喹诺酮(quinolone)是一类人工合成的含4-喹诺酮基本结构，对细菌DNA螺旋酶具有选择性抑制的抗菌剂。目前，这类人工合成的抗菌剂在临床上大量被用于预防和治疗感染性疾病，基于药代动力学研究、构效关系研究、药物不良反应研究的需要，急需建立复杂基质中(如血样、尿样)中痕量喹诺酮类药物的分析方法。同时，由于这类药物被广泛应用于临床，它们随着环境物质循环过程，在食品、水域中残存，直接或间接影响人体的健康，更为重要的是，这类药物在环境中对致病微生物形成自然选择，使得抗药耐药致病微生物进化，对人类长期生存与发展构成潜在威胁，因此，对食品及环境复杂样品中痕量喹诺酮类药物的残留检测方法亟待建立。

发明内容

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