磺胺抗生素磁性分子印迹聚合物的制备及应用

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磺胺类抗生素(Sulfonamides,SAs)是一种广泛使用的抗菌类药物,大量用于养殖业中。由于其具有较高的水溶性、弱的络合能力以及低的结合常数等特性,施用于动植物后,未经代谢的部分会随着消化系统排出体外并最终进入到环境中。产生抗药性的微生物通过繁殖或基因漂移的方式将抗药基因传递给下一代或其他生物菌群,再通过食物链的层层传递,最终威胁人类的生命安全。然而,由于其在环境中的存在浓度较低,且存在大量的干扰物,因此亟待建立一种针对磺胺类抗生素的快速分离萃取方法。分子印迹聚合物(MIPs)具有特异性强、抗干扰强,且制备简单等特点,已被应用于特定污染物的分离中。磁性分子印迹聚合物具有快速分离的特性,极大的简化了样品的分离过程,提高样品的纯化效率,该方法被广泛的应用于样品的分离过程中。本实验采用沉淀聚合法制备得到一种核壳结构的磁性分子印迹聚合物(Fe3O4@MIPs),该聚合物对磺胺类抗生素有特异性识别功能。制备过程以表面抗原决定基原理为基础,采用磺胺为假模板,甲基丙烯酸为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂、偶氮二异丁氰作为引发剂,在甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷功能化的磁核外表合成MIPs,实现对磺胺类抗生素的普适性识别。该种核壳结构的分子印迹具有较薄的吸附层,对比于前人的研究,具有较快的速率和快速的动力学过程,同时在水相中也具有较好的分散性。对材料进行红外光谱、电子扫描显微镜、比表面积分析等表征,Fe3O4@MIPs具有明显核壳结构,颗粒尺寸大约在500-1000 nm。实验表明水是Fe3O4@MIPs的最佳吸附体系,乙腈次之,在水相中的最佳吸附p H范围为4-10。由于Fe3O4@MIPs为表面印迹,分子印迹层较薄,经过7次超声萃取即可完全将模板分子洗脱。Fe3O4@MIPs在10 min内即可达到吸附平衡,理论最大吸附量为8.46 mg/g,说明对模板具有较大的亲和力和快速的传质速率。Fe3O4@MIPs具有较强的重复利用性,经5次吸附-再生后其吸附损失量仅为18%。同时对Fe3O4@MIPs识别其他磺胺类抗生素的性能进行评价,结果显示Fe3O4@MIPs对磺胺类抗生素具有较好的选择性。最后将制备得到的Fe3O4@MIPs应用于富集和分离河水样本中的磺胺类抗生素,其回收率范围为79.3%-92.6%,相对标准偏差(RSD)为0.9%-7.3%,说明Fe3O4@MIPs具有在实际样品中应用的潜力。
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