可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移沉淀聚合法制備噻菌靈分子印跡聚合物

王曉艷，張懷斌

(濱州醫(yī)學(xué)院，山東 煙臺 264003)

噻菌靈(TBZ)屬苯并咪唑類殺菌劑，是高效、低毒和廣譜的內(nèi)吸性殺菌劑，具有預(yù)防和治療作用，尤其對麥類赤霉病有特效，廣泛應(yīng)用于莊稼的生產(chǎn)、儲存及保鮮[1]，但其在土壤、水以及作物中仍有一些殘留，對人、畜有一定的毒副作用。由于苯并咪唑類殺菌劑在樣品中含量極低、基體復(fù)雜，因此，其分析結(jié)果直接依賴于高效和高選擇性的樣品前處理技術(shù)。常規(guī)樣品前處理方法操作繁雜、處理時間長、試劑消耗量大、選擇性低，因此，有必要發(fā)展具有特異性識別能力的分離富集材料，以提高農(nóng)殘分析的準確性和速度。

分子印跡技術(shù)是近幾年來集高分子合成、分子設(shè)計、分子識別、仿生生物工程等眾多學(xué)科優(yōu)勢發(fā)展起來的一門邊緣學(xué)科，廣泛應(yīng)用于分離、催化、化學(xué)/生物傳感器等眾多領(lǐng)域。目前，分子印跡聚合物的制備方法主要包括自由基聚合和溶膠-凝膠過程。自由基聚合是比較常用的方法，主要包括本體聚合、懸浮聚合[2]、兩步溶脹聚合[3]、沉淀聚合[4]。其中，沉淀聚合不需要加入表面活性劑或穩(wěn)定劑，沉淀的微粒干凈、表面無表面活性劑或穩(wěn)定劑的殘留，避免了懸浮聚合和本體聚合等方法合成的聚合物微球表面因吸附乳化劑或穩(wěn)定劑而影響分子識別選擇性的現(xiàn)象。利用沉淀聚合法可制備微米到亞微米的分子印跡聚合物，而利用可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移(RAFT)聚合技術(shù)制備的分子印跡聚合物分子量分布窄、分散性更好、印跡效率更高。

作者在此將可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合技術(shù)與沉淀聚合技術(shù)結(jié)合，合成了噻菌靈分子印跡聚合物，并與傳統(tǒng)沉淀聚合法制備的分子印跡聚合物進行了對比。

1 實驗

1.1 試劑與儀器

掃描電子顯微鏡(SEM)，油浴鍋，高速離心機，超聲波清洗器，高效液相色譜儀。

1.2 分子印跡聚合物的制備

準確稱取34 mg(0.17 mmol)模板分子噻菌靈與58 μL(0.68 mmol)功能單體甲基丙烯酸置于50 mL燒瓶中；加入12.5 mL乙腈溶解，密封，放置12 h使模板和單體充分作用；加入480 μL(3.4 mmol)交聯(lián)劑二乙烯基苯、41 mg(0.25 mmol)引發(fā)劑偶氮二異丁腈和100 μL CTA超聲溶解后，置于冰水浴中通氮10 min；在60 ℃油浴中聚合24 h后，離心過濾，用體積比為1∶1的甲醇-乙酸溶液索氏提取24 h以洗去模板分子和殘余的功能單體，再用甲醇洗至中性，干燥，備用。

作為對照，傳統(tǒng)沉淀聚合在不加CTA的條件下合成；非印跡聚合物在不加模板分子噻菌靈的條件下合成。

1.3 吸附效果對比

稱取20 mg分子印跡聚合物置于5 mL具塞刻度試管中，加入2 mL不同濃度噻菌靈溶液，在室溫下振蕩24 h后，離心，取上清液用反相高效液相色譜法分析。色譜條件：C18柱(EP-C18，4.6 mm×250 mm,5 μm)；流動相為乙腈-水(60∶40)；流速1 mL·min-1；進樣量20 μL；柱溫為室溫；紫外檢測波長298 nm。

按下式計算印跡聚合物的吸附量(Q)：

式中：c0和cF分別為吸附前、后噻菌靈溶液的濃度；V為溶液的體積；m為印跡聚合物的質(zhì)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 分子印跡聚合物的表征

圖1是分子印跡聚合物(MIPs)和非印跡聚合物(NIPs)的掃描電鏡圖片。

a.RAFT-MIPs b.TR-MIPs c.RAFT-NIPs d.TR-NIPs

由圖1可以看出，可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移沉淀聚合所制備的分子印跡聚合物(RAFT-MIPs)微球是單分散的(圖1a)，且比較均勻；而傳統(tǒng)的沉淀聚合所制備的分子印跡聚合物(TR-MIPs)微球分散性不太好(圖1b)，只有部分微球是單分散的，很多微球都粘連在一起，導(dǎo)致了印跡的空穴大部分被包埋起來；非印跡聚合物(圖1c、d)幾乎全部粘連在一起，分散性很差。

2.2 吸附效果比較

采用靜態(tài)平衡法，測定印跡聚合物在10～80 mg·L-1噻菌靈溶液中的等溫吸附曲線，結(jié)果見圖2。

圖2 分子印跡聚合物和非印跡聚合物的吸附等溫線

由圖2可以看出：

(1)印跡聚合物對噻菌靈的吸附量隨噻菌靈初始濃度的增大而上升，當(dāng)濃度大于60 mg·L-1時，吸附基本上達到飽和。這是因為，在印跡聚合物微球與噻菌靈溶液之間存在吸附-解吸動態(tài)平衡，當(dāng)溶液初始濃度較低時，被吸附的模板分子的量也很少，吸附量小，即模板分子不能占據(jù)所有的空穴；隨著溶液初始濃度的增大，越來越多的空穴被占據(jù)，直至飽和。

(2)在噻菌靈初始濃度相同的條件下，分子印跡聚合物對噻菌靈分子的吸附量明顯高于非印跡聚合物的吸附量。這表明分子印跡聚合物對噻菌靈分子具有特異性識別能力。

(3)相同的條件下，利用可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移沉淀聚合法制備的分子印跡聚合物(RAFT-MIPs)對噻菌靈分子的吸附量明顯高于傳統(tǒng)沉淀聚合法制備的分子印跡聚合物(TR-MIPs)的吸附量。這主要是因為，TR-MIPs的分散性不好，很多印跡空穴被包埋起來，識別位點減少，導(dǎo)致吸附量比RAFT-MIPs低很多。這與掃描電鏡的結(jié)果是一致的。

在噻菌靈初始濃度為40 mg·L-1時，RAFT-MIPs和TR-MIPs的吸附動力學(xué)曲線見圖3。

圖3 RAFT-MIPs和TR-MIPs的吸附動力學(xué)曲線

由圖3可以看出，在前3 h內(nèi)RAFT-MIPs的吸附速率較快，占平衡吸附量的一半，在7 h后基本達到吸附平衡；而TR-MIPs需要9 h才能達到吸附平衡。這表明采用可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移沉淀聚合技術(shù)制備的分子印跡聚合物(RAFT-MIPs)有更好的傳質(zhì)效率，在相同的吸附時間內(nèi)，RAFT-MIPs吸附量是TR-MIPs吸附量的2～3倍。這是因為RAFT-MIPs的分散性更好，具有更多的識別位點。

3 結(jié)論

采用可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移沉淀聚合技術(shù)合成了噻菌靈分子印跡聚合物。該聚合物微粒具有更好的分散性，且印跡效果比傳統(tǒng)沉淀聚合法得到的分子印跡聚合物更好， 為從復(fù)雜的農(nóng)藥殘留中富集和分離噻菌靈提供了可能。

參考文獻：

[1] Ito Y，Goto T，Oka H，et al.Simple and rapid determination of thiabendazole,imazalil,ando-phenylphenol in citus fruit using flow-injection electrospray ionization tandem mass spectrometry[J].J Agric Food Chem，2003，51(4):861-866.

[2] Jing T，Gao X，Wang P，et al.Determination of trace tetracycline antibiotics in foodstuffs by liquid chromatography-tandem mass spectrometry coupled with selective molecular-imprinted solid-phase extraction[J].Anal Bioanal Chem,2009,393(8):2009-2018.

[3] Tan C J，Chua H G，Ker K H，et al.Preparation of bovine serum albumin surface-imprinted submicron particles with magnetic susceptibility through core-shell miniemulsion polymerization[J].Anal Chem，2008，80(3)：683-692.

[4] Wang J，Cormack P A G，Sherrington D C，et al.Monodisperse,molecularly imprinted polymer microspheres prepared by precipitation polymerization for affinity separation applications[J].Angew Chem Int Ed,2003,42(43):5336-5338.

[5] Meijier J，Vermeer P，Brandsma L.A simple preparative method for dithioesters[J].Recl Trav Chim，Pays-Bas,1973,92(6):601-604.