论文部分内容阅读
磁固相萃取(Magnetic solid-phase extraction,MSPE)是基于传统的固相萃取技术的一种改进的样品预处理技术,它以磁性材料为萃取剂,具有操作简单、可快速磁性分离、易于实现自动化等优点。离子液体(Ionic liquid,IL)是由有机阳离子和有机或无机阴离子组成的低温熔融盐,具有蒸汽压极低、热稳定性和化学稳定性高、不易挥发、结构功能可设计等诸多优点,被看作是“绿色溶剂”。用离子液体对磁性载体进行修饰,以此作为磁固相萃取过程中的萃取剂,一方面可以替代挥发性有机试剂的使用,减少对环境的污染,另一方面可以克服传统萃取技术存在的操作繁琐、萃取效率低、耗时长等弊端。因此,将离子液体与磁固相萃取技术结合可以为现代萃取分离提供新思路。本研究设计合成了多种离子液体及离子液体聚合物,并结合磁固相萃取技术,建立了萃取蛋白酶和染料的方法。主要内容如下:(1)双阴离子氨基酸离子液体修饰的四氧化三铁用于胰蛋白酶的磁固相萃取合成了一种新型的磁性萃取剂——双阴离子中心氨基酸离子液体(Dianionic amino acid ionic liquid,DAAAIL)包覆的聚乙二醇(PEG)修饰的四氧化三铁纳米复合材料(Fe3O4@PEG@DAAAIL),并通过X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)、振动样品磁强计(Vibrating sample magnetometer,VSM)、傅立叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrometry,FT-IR)、热重分析仪(Thermal gravimetric analysis,TGA)和zeta电位仪等进行了表征。以胰蛋白酶(Trypsin,Try)作为分析物,研究了Fe3O4@PEG@DAAAIL在磁性固相萃取过程的萃取性能。通过紫外-可见分光光度计在278 nm处测定胰蛋白酶的浓度。与没有离子液体包覆和其他3种离子液体包覆磁性吸附剂相比较,Fe3O4@PEG@DAAAIL复合物作为吸附剂对胰蛋白酶具有更好的吸附能力。通过单因素实验,考察了萃取时间、温度、胰蛋白酶初始浓度、样品溶液的pH值和离子强度等对萃取性能的影响。在最佳萃取条件下,Fe3O4@PEG@DAAAIL对胰蛋白酶的萃取量可达718.73 mg/g。采用pH为2的磷酸盐缓冲溶液可将已萃取的胰蛋白酶洗脱下来,洗脱率可达91.48%。重复利用实验表明:在重复利用八次后,其萃取量还能保持在初始萃取量的90%以上。活性分析结果表明:经过该方法萃取后的胰蛋白酶活性保留了初始活性的92.29%,证明所合成材料具有很好的生物相容性。在最优的条件下,对实际样品进行了研究,证明了Fe3O4@PEG@DAAAIL可以成功地从牛胰粗提物中萃取出胰蛋白酶。方法学考察结果表明该方法的精密度、重复性和稳定性良好。所拟方法为蛋白质的萃取分离提供了一种新思路。(2)多孔双阴离子中心离子液体聚合物修饰的四氧化三铁用于糜蛋白酶的磁固相萃取合成了一种新型的多孔聚合双阴离子中心离子液体(Porous polymeric dianionic ionic liquid,PPDIL)包覆的羧甲基纤维素钠(Carboxymethylcellulose sodium,CMC)修饰的四氧化三铁纳米复合材料(Fe3O4@CMC@PPDIL),利用振动样品磁强计(VSM)、热重分析仪(TGA)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和zeta电位仪对合成的Fe3O4@CMC@PPDIL材料进行了表征,以糜蛋白酶(α-Chymotrypsin,α-Chy)作为分析物,研究了Fe3O4@CMC@PPDIL在磁性固相萃取过程的萃取性能。通过紫外-可见分光光度计在278 nm处测定糜蛋白酶的浓度。与没有离子液体包覆和其他2种离子液体聚合物包覆磁性吸附剂相比较,Fe3O4@CMC@PPDIL复合物作为吸附剂对糜蛋白酶具有更好的吸附能力。通过单因素实验,考察了糜蛋白酶初始浓度、萃取时间、温度、样品溶液的pH值和离子强度等对萃取性能的影响。在最佳萃取条件下,Fe3O4@CMC@PPDIL对糜蛋白酶的萃取量可达122.91 mg/g。采用pH为2的磷酸盐缓冲溶液可将已萃取的糜蛋白酶洗脱下来,洗脱率可达88.32%。重复利用实验表明:在重复利用七次后,其萃取量还能保持在初始萃取量的81.15%。活性分析结果表明:经过该方法萃取后的糜蛋白酶活性保留了初始活性的91.05%,证明所合成材料具有很好的生物相容性。在最优的条件下,对实际样品进行了研究,证明Fe3O4@CMC@PPDIL可以成功地从猪胰粗提物中萃取出糜蛋白酶。方法学考察结果表明该方法的精密度、重复性和稳定性良好。所拟方法在生物样品中提取糜蛋白酶或其它分析物方面具有很好的发展潜力。(3)双阳离子中心离子液体聚合物修饰的磁性碳纳米管用于甲基蓝的磁固相萃取合成了一种新型的双阳离子中心离子液体聚合物(Polymeric dicationic ionic liquid,DCPIL)修饰的磁性多壁碳纳米管(m-MWCNT@DCPIL),利用X-射线衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、热重分析仪(TGA)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和zeta电位仪对m-MWCNT@DCPIL进行了表征,并将m-MWCNT@DCPIL与磁固相萃取技术结合应用于甲基蓝(Methyl blue,MB)的萃取。甲基蓝的浓度由紫外-可见分光光度计在627 nm处测定。实验结果表明这种双阳离子中心离子液体聚合物修饰过的萃取剂比没修饰过的萃取剂的萃取性能要好。通过单因素实验对甲基蓝浓度、萃取时间、萃取温度、pH值和离子强度等条件进行了优化。在最优条件下,m-MWCNT@DCPIL对甲基蓝的萃取效率可达到98.25%。重复利用实验表明:在常温常压下重复利用七次后,其萃取量还能保持在94%。在最优的条件下,对实际样品进行了研究,证明m-MWCNT@DCPIL可以成功地从废水中萃取出甲基蓝。方法学考察结果表明该方法的精密度、重复性和稳定性良好。所拟方法为环境分析提供了一种新思路。