孔雀石绿和丙溴磷分子印迹材料的制备与应用研究

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随着农业科技的发展和人民生活水平的提高,人们对食品的需求逐渐从吃饱、吃好转变为吃安全,食品安全问题也成为目前我国社会关注的焦点。我国粮食,蔬菜、水果和畜产品的高产离不开农兽药等化学药品的使用,但不合理使用又导致了农兽药在食品和环境中残留,并通过食物链最终对人们的生命健康构成了极大的威胁。食品中的农兽药残留已成为我国最主要的食品安全问题。原因主要有两个:一是农兽药的使用者文化水平低、法律意识淡薄,致使农兽药的使用方法不合理,滥用甚至乱用导致农兽药残留;二是食品安全监管中对食品中农兽药残留的检测主要以大型仪器检测方法为主,快速检测方法少,造成监管效率低下。针对现在农兽药残留检测方法的不足,本研究旨在开发食品中农兽药残留快速检测的方法。  分子印迹聚合物(Molecularly imprinted polymers,MIPs)是基于抗原-抗体的识别原理而采用化学方法合成的高分子聚合物,也被称为“人工抗体”。同抗体功能相似,MIPs具有选择性识别目标分子或与其结构相近的某一类化合物的能力,同时其化学性能更为稳定,目前已经广泛应用于样品分离、固相萃取、仿生传感器检测等领域。  本研究基于 MIPs的选择性识别功能,开发农兽药残留的检测技术。主要的研究内容和结果如下:  1、以孔雀石绿(Malachite green,MG)为模板分子,甲基丙烯酸(Methacrylic acid,MAA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(Ethyleneglycol dimethacrylate, EGDMA)为交联剂,采用本体聚合的方法制备了 MG的分子印迹聚合物。通过扫描电镜进行表面形貌表征,MIPs和非印迹聚合物(Non-imprinted polymers,NIPs)表观形态具有一定差异,MIPs的表面更为粗糙,是由于模板分子去除后留下的孔穴产生的。用Scatchard模型评价MIPs的结合特性,MIPs和NIPs对MG的最大表观吸附量分别为1.78和0.63mg/g,MIPs对MG的吸附量远大于NIPs。同其他结构类似物的选择性吸附实验表明,MIPs对MG的吸附有特异性,说明了MIPs存在特异识别MG的结合位点。将MIPs材料作为填料制备了分子印迹-固相萃取柱,优化了固相萃取的条件,并对加标自来水样进行实样测试,结果表明所制备的 MIPs固相萃取柱对MG有良好分离、富集作用。  2、以丙溴磷为模板、甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)为交联剂,于 SPR传感器芯片表面通过表面热引发聚合法合成了丙溴磷分子印迹膜(Molecularly imprinted membranes, MIM)。比较了两种合成方法:压片法和浸入法。测试结果表明:压片法合成的MIM厚度过大,不适合应用于SPR传感器。浸入法合成的MIM厚度大约为20nm,可以作为SPR传感器的识别原件。用该MIM作为SPR传感器的识别元件所建立的MIPs-SPR检测方法,表现出较高的灵敏度、选择性和良好的稳定性。丙溴磷浓度在1.0×10-4-1.0μg/mL浓度范围内, MIPs-SPR传感器的响应值和丙溴磷浓度的负对数呈现良好的线性关系( R2=0.9971)。MIPs-SPR传感器在检测加标自来水样时有良好的回收率(89.81%-100.99%)和稳定性(相对标准偏差的范围是3.69%-5.76%,n=4),检测限为3.6×10-4μg/mL(S/N=3)。结果表明,本研究构建的MIPs-SPR传感器检测技术可以作为一种新的丙溴磷检测方法。  3、以孔雀石绿(MG)为模板分子,甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,于SPR芯片表面采用一种改进的的表面热引法聚合的方法制备了MG的MIM于SPR金片上。先将引发剂用PVC通过旋涂的方式固定在SPR芯片片表面,再浸入预聚合液60℃聚合16 h制得所需的印迹膜。与常规的表面引发聚合方法相比,本法简便省时,厚度适合SPR传感器,对模板分子的吸附性能高。用此MIM作为SPR传感器识别元件来检测MG,表现了良好的响应性、选择性和稳定性。检测限为0.011μg/mL,5μg/mL的MG可达到59.1mo的响应,重复使用15次后响应值只有轻微的降低。测试结果表明,本法原位制备的MIM,可用于SPR的识别原件,以之建立的快速检测方法具有较好的应用潜力。
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