一种磁性杂环胺分子印迹复合材料及其制备方法

作者：张馨予

1.本发明涉及一种磁性杂环胺分子印迹复合材料及其制备方法和应用，属于高分子材料领域。

背景技术：

2.分子印迹聚合物是一种高度交联的、能够对模板分子形状和功能基进行记忆的三维高分子网络。分子印迹聚合物具有制备过程简单、耐热性与化学稳定性好、对模板分子选择识别性高等优点，被广泛应用于固相萃取、色谱分离、化学仿生传感器、模拟酶催化、药物传输等领域。
3.磁性材料具有超顺磁性，可利用外加磁场从介质中方便地分离，因此是一种应用效果优良的样品预处理分离材料。通过在磁性材料表面改性等，可在其表面引入多种功能基团和功能位点，实现对目标化合物的高效富集和快速分离。磁性材料与分子印迹材料相结合，即具有分子印迹材料选择性吸附的特点，又具有磁性材料易分离的特性，可极大简化在复杂介质中对目标化合物的富集和分离过程。
4.杂环胺类化合物是一类含有氮杂环的多环芳香族化合物，通常具有高致癌和致突变性。杂环胺对食品的污染以及所造成的健康危害已成为食品安全和风险评估领域关注的热点问题之一。人体对杂环胺的暴露途径主要有食用烹炸肉食品和卷烟烟气暴露等。当前关注度较高的杂环胺主要有2-氨基-3甲基咪唑并[4,5-f]喹啉(iq)、2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑并[4,5-b]吡啶(phip)、2-氨基-3,8-二甲基咪唑并喹喔啉(meiqx)、1-甲基-9h-吡啶并[3,4-b]吲哚(harman)、9h-吡啶并[3,4-b]吲哚(norharman)、2-氨基-9h-吡啶[2,3-b]吲哚(aαc)、2-氨基-3-甲基-9h-吡啶[2,3-b]吲哚(meaαc)等，其中iq、phip及meiqx在肉食品中含量较高，而卷烟烟气中杂环胺则以harman、norharman、aαc和meaαc为主。在分析尿液、血液等生物样品中杂环胺含量时，由于基质复杂、基体干扰严重，且杂环胺含量水平极低，通常需要对样品进行复杂的前处理，但是这些前处理过程操作繁琐，耗时耗力，采用传统方法检测尿液、血液等生物样品杂环胺具有难度和挑战。
[0005]
为了更加方便地对生物样品中的杂环胺进行分离和富集，中国专利文献cn103467654a公开了一种磁性杂环胺分子印迹聚合物，该聚合物以fe3o4纳米粒子作为核心，核外包裹着分子印迹材料，所述的分子印迹材料使用杂环胺作为模板分子，甲基丙烯酸作为功能单体，三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯和二乙烯基苯作为交联剂，偶氮二异丁腈作为引发剂制备得到。该磁性杂环胺分子印迹聚合物用于吸附分离有机相中的杂环胺时，具有高选择性、吸附容量大、分离速度快，抗干扰能力强的优点。但是生物样品(例如尿液、血液等)中的杂环胺通常在水性介质中，然而分子印迹聚合物在水性介质、特别是复杂水性介质中分子识别性能显著降低，严重限制了它们在水性介质中的广泛应用。因此，开发适用于水性体系(例如，生物样品)中杂环胺吸附的印迹材料，对于杂环胺的分析检测具有重要意义。

技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于提供一种可用于吸附水性介质中杂环胺的磁性杂环胺分子印迹复合材料。
[0007]
本发明的第二个目的在于提供一种磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法。
[0008]
本发明的第三个目的在于提供一种磁性杂环胺分子印迹复合材料在吸附水性体系中杂环胺中的应用。
[0009]
为了实现以上目的，本发明的磁性杂环胺分子印迹复合材料所采用的技术方案为：
[0010]
一种磁性杂环胺分子印迹复合材料，包括磁性粒子内核和包覆在磁性粒子内核表面的杂环胺模板分子印迹聚合物外壳，所述分子印迹聚合物外壳表面化学键合有亲水性聚合链段，所述亲水性聚合链段中的亲水性基团为羧基和/或羟基。
[0011]
本发明的磁性杂环胺分子印迹复合材料，以磁性粒子为内核，内核上包覆有杂环胺模板分子印迹聚合物外壳，该外壳中的印迹位点为杂环胺的吸附提供了高选择性和高吸附容量，由于外壳表面化学键合有以羧基和/或羟基为亲水性基团的亲水性聚合链段，利用羧基和/或羟基的亲水性、荷电性作用可有效抵抗水性复杂介质中干扰物质(如蛋白质等)的非选择性吸附和干扰，提高磁性杂环胺分子印迹复合材料在水性介质下的吸附选择性，进而可有效克服一般分子印迹材料在水性体系中吸附性能大幅降低的缺陷，拓展了分子印迹材料的应用范围。由于本发明的磁性杂环胺分子印迹复合材料中含有磁性粒子，因此，在完成对水性介质中杂环胺的吸附后，可以通过磁性物质实现简单快速分离。
[0012]
优选地，所述亲水性聚合链段是以甲基丙烯酰甘氨酰甘氨酸和/或甲基丙烯酸羟乙酯作为聚合单体经过聚合反应形成。
[0013]
优选地，所述杂环胺模板分子印迹聚合物是以杂环胺类化合物为模板分子，以含羧基聚合单体为功能单体，以交联型单体为交联剂在链转移剂和引发剂的作用下通过可逆加成断裂链转移聚合法进行聚合反应，然后去除聚合反应所得聚合物中的模板分子得到的；所述含羧基聚合单体具有至少1个以上的烯属碳碳不饱和双键；所述交联型单体具有至少2个以上的烯属碳碳不饱和双键。
[0014]
优选地，所述杂环胺类化合物为哈尔碱和/或9h-吡啶并[2,3-b]吲哚。优选地，所述含羧基聚合单体为亚甲基丁二酸和/或甲基丙烯酸。优选地，所述交联型单体为乙二醇二甲基丙烯酸酯。优选地，所述链转移剂为二硫代苯甲酸(4-氰基戊酸)酯。优选地，所述引发剂为偶氮类引发剂。例如，所述偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二氰基戊酸。
[0015]
优选地，所述亲水性聚合链段是以包覆有杂环胺模板分子印迹聚合物的磁性粒子作为链转移剂，将甲基丙烯酰甘氨酰甘氨酸和/或甲基丙烯酸羟乙酯作为聚合单体通过可逆加成断裂链转移聚合反应接枝到所述杂环胺模板分子印迹聚合物上形成。
[0016]
优选地，所述磁性粒子为四氧化三铁磁性粒子。
[0017]
优选地，所述四氧化三铁磁性粒子是由亚铁离子和铁离子在液相碱性环境中通过共沉淀法制备得到。
[0018]
优选地，亚铁离子与铁离子的摩尔比为0.55:1。优选地，所述液相碱性环境的ph为9～10。优选地，所述共沉淀法包括以下步骤：采用碱性化合物将含有亚铁离子和铁离子的溶液的ph调至9～10，然后升温至60℃，反应1h，再升温至80℃，继续反应3h。
[0019]
优选地，四氧化三铁磁性粒子的制备方法中，反应结束后，将反应结束后的体系进行固液分离，再将固液分离所得固体进行洗涤，得到四氧化三铁磁性粒子。
[0020]
本发明的磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法所采用的技术方案为：
[0021]
(1)在磁性粒子表面包覆杂环胺模板分子印迹聚合物层，得到包覆材料；
[0022]
(2)采用化学接枝法在包覆材料表面化学键结合亲水性聚合链段；所述亲水性聚合链段中的亲水性基团为羧基和/或羟基。
[0023]
本发明的磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法，首先通过在磁性粒子表面包覆杂环胺模板分子印迹聚合物，得到包覆材料，然后采用化学接枝法在杂环胺模板分子印迹聚合物表面化学键结合亲水性聚合链段，得到磁性杂环胺分子印迹复合材料。本发明制备的磁性杂环胺分子印迹复合材料用于吸附杂环胺时，具有选择性高、吸附容量大、抗干扰能力强、易分离等特点，可应用于复杂水性体系中杂环胺的富集和分离。
[0024]
亲水性聚合链段中的亲水性基团为羧基和/或羟基时，分子链段具有良好的亲水性、荷电性，可有效抵抗干扰物质如蛋白质等的非选择性吸附，提高杂环胺分子印迹复合材料在水性介质下的吸附选择性，可有效克服一般分子印迹材料在水性体系中吸附性能大幅降低的缺陷。
[0025]
优选地，磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法中，所述磁性粒子为四氧化三铁磁性粒子。
[0026]
优选地，磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法中，所述四氧化三铁磁性粒子是由亚铁离子和铁离子在液相碱性环境中通过共沉淀法制备得到。
[0027]
优选地，磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法中，亚铁离子与铁离子的摩尔比为0.55:1。优选地，磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法中，所述液相碱性环境的ph为9～10。优选地，磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法中，所述共沉淀法包括以下步骤：采用碱性化合物将含有亚铁离子和铁离子的溶液的ph调至9～10，然后升温至60℃，反应1h，再升温至80℃，继续反应3h。优选地，所述亚铁离子由氯化亚铁提供。优选地，所述铁离子由氯化铁提供。
[0028]
优选地，四氧化三铁磁性粒子的制备方法中，反应结束后，将反应结束后的体系进行固液分离，再将固液分离所得固体进行洗涤，得到四氧化三铁磁性粒子。
[0029]
优选地，在磁性粒子表面包覆杂环胺模板分子印迹聚合物层的方法包括以下步骤：将包括磁性粒子、杂环胺类化合物模板分子、含羧基聚合单体、交联型单体、链转移剂和引发剂的反应体系通过可逆加成断裂链转移聚合法进行聚合反应，然后去除聚合反应所得产物中的模板分子；所述含羧基聚合单体具有至少1个以上的烯属碳碳不饱和双键；所述交联型单体具有至少2个以上的烯属碳碳不饱和双键。
[0030]
优选地，磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法中，所述杂环胺类化合物为哈尔碱和/或9h-吡啶并[2,3-b]吲哚。制备杂环胺模板分子印迹聚合物时，以哈尔碱和/或9h-吡啶并[2,3-b]吲哚作为模板分子，具有价格便宜、毒性小的优点。另外，哈尔碱和/或9h-吡啶并[2,3-b]吲哚与烹炸肉食品和卷烟烟气中杂环胺具有类似的化学结构，而并非生物样品杂环胺分析评价常见的杂环胺分析物，因此以它们为模板可克服由于模板分子的少量残留而造成对目标杂环胺分析物的干扰。
[0031]
优选地，磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法中，所述含羧基聚合单体为亚
甲基丁二酸和/或甲基丙烯酸。以亚甲基丁二酸作为含羧基聚合单体，由于单体含有两个羧基，其与模板分子所形成的印迹位点对模板分子的印迹作用更强，更有利于杂环胺的吸附。
[0032]
优选地，磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法中，所述交联型单体为乙二醇二甲基丙烯酸酯。
[0033]
优选地，在磁性粒子表面包覆杂环胺模板分子印迹聚合物层的方法中所采用的链转移剂为二硫代苯甲酸(4-氰基戊酸)酯。
[0034]
优选地，在磁性粒子表面包覆杂环胺模板分子印迹聚合物层的方法中所采用的引发剂为偶氮类引发剂。优选地，在磁性粒子表面包覆杂环胺模板分子印迹聚合物层的方法中所采用的偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二氰基戊酸。
[0035]
优选地，在磁性粒子表面包覆杂环胺模板分子印迹聚合物层的方法中所采用的磁性粒子、模板分子、含羧基聚合单体、交联型单体、链转移剂和引发剂的摩尔比为1:1:(2～3):(10～15):0.36:(0.12～0.24)。当磁性粒子、模板分子、含羧基聚合单体、交联型单体、链转移剂和引发剂的摩尔比为上述范围时，所形成的包覆材料对杂环胺具有优异的印迹作用。
[0036]
优选地，在磁性粒子表面包覆杂环胺模板分子印迹聚合物层的方法中所进行的聚合反应的温度为65～75℃，聚合反应的时间为12～24h。制备杂环胺模板分子印迹聚合物所进行的聚合反应的温度和时间为上述范围时，可使得单体转化充分且较为经济。
[0037]
优选地，在磁性粒子表面包覆杂环胺模板分子印迹聚合物层的方法中所采用的反应体系中还包括有机溶剂。优选地，所述有机溶剂为乙腈。优选地，在磁性粒子表面包覆杂环胺模板分子印迹聚合物层的方法中所采用的反应体系中，每1mmol杂环胺类化合物对应采用的有机溶剂为90ml。
[0038]
优选地，在磁性粒子表面包覆杂环胺模板分子印迹聚合物层的方法中所进行的聚合反应在无氧条件下进行。优选地，在磁性粒子表面包覆杂环胺模板分子印迹聚合物层的方法中所进行的聚合反应在氮气或氩气气氛中进行。
[0039]
优选地，在磁性粒子表面包覆杂环胺模板分子印迹聚合物层的方法中，聚合反应结束后，将反应后的体系冷却至室温，然后进行固液分离，得到产物。
[0040]
优选地，去除聚合反应所得产物中的模板分子的方法包括以下步骤：将所述产物依次采用乙腈、甲醇、由乙酸和甲醇形成的混合溶液、甲醇进行充分洗涤至模板分子不再检出后，再进行干燥，得到杂环胺模板分子印迹聚合物。
[0041]
优选地，去除聚合反应所得产物中的模板分子的方法中，所述干燥为真空干燥。
[0042]
优选地，去除聚合反应所得产物中的模板分子的方法中，由乙酸和甲醇形成的混合溶液中，所述乙酸和甲醇的体积比为1:(20～30)。例如，优选地，去除聚合反应所得产物中的模板分子的方法中，由乙酸和甲醇形成的混合溶液中，所述乙酸和甲醇的体积比为1:20。乙酸和甲醇的体积比为1:(20～30)时，可有效洗脱出去模板分子而对内核磁性粒子影响较小。
[0043]
优选地，在包覆材料表面化学键结合亲水性聚合链段的方法包括以下步骤：将含有聚合单体和包覆材料的反应体系通过可逆加成断裂链转移聚合法进行聚合反应；所述聚合单体为甲基丙烯酰甘氨酰甘氨酸和/或甲基丙烯酸羟乙酯。
[0044]
采用甲基丙烯酰甘氨酰甘氨酸和/或甲基丙烯酸羟乙酯作为聚合单体，聚合形成
的亲水性聚合链段具有良好的亲水性、荷电性，可有效抵抗干扰物质如蛋白质等的非选择性吸附，提高对杂环胺的吸附选择性。
[0045]
优选地，在包覆材料表面化学键结合亲水性聚合链段的方法中，每200g包覆材料对应采用的聚合单体的物质的量为18～54mol。每200g包覆材料对应采用的聚合单体的物质的量为18～54mol，聚合形成的亲水性聚合链段具有合适的链段长度，可有效抵抗干扰物质如蛋白质等的非选择性吸附，提高对杂环胺的吸附选择性。
[0046]
优选地，在包覆材料表面化学键结合亲水性聚合链段的方法中所采用的反应体系由聚合单体、包覆材料、链转移剂、引发剂和溶剂组成。
[0047]
优选地，在包覆材料表面化学键结合亲水性聚合链段的方法中所进行的聚合反应在无氧条件下进行。优选地，在包覆材料表面化学键结合亲水性聚合链段的方法中所进行的聚合反应在氮气气氛中进行。
[0048]
优选地，在包覆材料表面化学键结合亲水性聚合链段的方法中所采用的反应体系中的溶剂为二氧六环或乙醇水溶液。优选地，所述乙醇水溶液由体积比为1:1的乙醇和水混合而成。优选地，在包覆材料表面化学键结合亲水性聚合链段的方法中所采用的链转移剂为二硫代苯甲酸(4-氰基戊酸)酯。优选地，在包覆材料表面化学键结合亲水性聚合链段的方法中所采用的引发剂为偶氮类引发剂。优选地，在包覆材料表面化学键结合亲水性聚合链段的方法中所采用的偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二氰基戊酸。优选地，在包覆材料表面化学键结合亲水性聚合链段的方法中所采用的聚合单体、链转移剂和引发剂的摩尔比为(18～54):0.036:0.018。
[0049]
优选地，在包覆材料表面化学键结合亲水性聚合链段的方法中所进行的聚合反应的温度为65～75℃，聚合反应的时间为12～24h。例如，在包覆材料表面化学键结合亲水性聚合链段的方法中所进行的聚合反应的温度为70℃，聚合反应的时间为12h。
[0050]
优选地，在包覆材料表面化学键结合亲水性聚合链段的方法中，聚合反应结束后，将反应后的体系冷却至室温，然后进行固液分离，固液分离所得固体即为磁性杂环胺分子印迹复合材料。
[0051]
本发明的磁性杂环胺分子印迹复合材料在吸附水性体系中杂环胺中的应用所采用的技术方案为：
[0052]
如上所述的磁性杂环胺分子印迹复合材料或如上所述的磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法制备的磁性杂环胺分子印迹复合材料在吸附水性体系中杂环胺中的应用。
[0053]
将如上所述的磁性杂环胺分子印迹复合材料或如上所述的磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法制备的磁性杂环胺分子印迹复合材料用于吸附水性体系中杂环胺时，具有较高的选择吸附性，可以提高在复杂水性介质中对杂环胺分子的识别性能，并且具有易分离的特点，适用于水性生物样品如尿液中杂环胺的吸附、分析。
[0054]
优选地，所述水性体系为尿液或血液。本发明的磁性杂环胺分子印迹复合材料可以高效、高选择性地吸附尿液、血液等生物样品中的杂环胺，对于生物样品中的杂环胺的分析检测具有重要意义。
[0055]
可以理解的是，将磁性杂环胺分子印迹复合材料用于吸附水性体系中杂环胺时，可以直接将磁性杂环胺分子印迹复合材料与含有杂环胺的水性体系混合，也可以将磁性杂
环胺分子印迹复合材料作为吸附剂填料装入吸附柱中再采用吸附柱对含有杂环胺的水性体系进行处理。
[0056]
优选地，所述水性体系为尿液；所述应用包括以下步骤：首先对尿液进行酸解处理，然后再将酸解处理的尿液的ph调节至中性，得到前处理尿液，再采用所述磁性杂环胺分子印迹复合材料吸附前处理尿液中的杂环胺。
[0057]
优选地，采用所述磁性杂环胺分子印迹复合材料吸附前处理尿液中的杂环胺前，先用甲醇对磁性杂环胺分子印迹复合材料进行浸泡处理，再采用浸泡处理后的磁性杂环胺分子印迹复合材料吸附前处理尿液中的杂环胺。
[0058]
优选地，采用所述磁性杂环胺分子印迹复合材料吸附前处理尿液中的杂环胺后，先依次采用水、甲醇对吸附有杂环胺的磁性杂环胺分子印迹复合材料进行洗脱以去除干扰物，然后再采用杂环胺洗脱液洗脱吸附有杂环胺的磁性杂环胺分子印迹复合材料中的杂环胺。
[0059]
优选地，采用水、甲醇对吸附有杂环胺的磁性杂环胺分子印迹复合材料进行洗脱时，每150mg磁性杂环胺分子印迹复合材料对应采用的水和甲醇的体积均为5ml。
[0060]
优选地，所述杂环胺洗脱液由氨水和甲醇混合而成。优选地，所述氨水和甲醇的体积比为1:19。优选地，所述氨水的质量分数为25～30％。例如，所述氨水的质量分数为30％。
[0061]
可以理解的是，采用所述磁性杂环胺分子印迹复合材料吸附前处理尿液中的杂环胺后，即完成了对尿液中杂环胺的分离富集，再将磁性杂环胺分子印迹复合材料中吸附的杂环胺进行洗脱后，即可参考现有技术分析测试杂环胺的含量。
具体实施方式
[0062]
下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。
[0063]
一、本发明的磁性杂环胺分子印迹复合材料的具体实施例如下：
[0064]
实施例1-12的磁性杂环胺分子印迹复合材料，包括磁性粒子内核和包覆在磁性粒子内核表面的杂环胺模板分子印迹聚合物外壳，分子印迹聚合物外壳表面接枝有亲水性聚合链段。
[0065]
其中，磁性粒子为四氧化三铁磁性粒子，由亚铁离子和铁离子在液相碱性环境中通过共沉淀法制备得到。
[0066]
杂环胺模板分子印迹聚合物是以杂环胺类化合物为模板分子，以含羧基聚合单体为功能单体，以交联型单体乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂在链转移剂二硫代苯甲酸(4-氰基戊酸)酯和引发剂偶氮二异丁腈的作用下通过可逆加成断裂链转移聚合法进行聚合反应，然后去除聚合反应所得聚合物中的模板分子得到的。
[0067]
亲水性聚合链段是以包覆有杂环胺模板分子印迹聚合物的磁性粒子作为链转移剂，将聚合单体(甲基丙烯酰甘氨酰甘氨酸和/或甲基丙烯酸羟乙酯)通过可逆加成断裂链转移聚合反应接枝到内核上形成。
[0068]
实施例1-12中，制备杂环胺模板分子印迹聚合物时所用的模板分子和功能单体以及构建亲水性聚合链段时所用的聚合单体的类型如表1所示。表1中，甲基丙烯酰甘氨酰甘氨酸用magg表示，甲基丙烯酸羟乙酯用hema表示。
[0069]
表1实施例1-12中，制备杂环胺模板分子印迹聚合物时所用的模板分子和功能单
体以及构建亲水性聚合链段时所用的聚合单体的类型
[0070]
印迹复合材料模板分子功能单体聚合单体实施例1哈尔碱亚甲基丁二酸magg实施例2哈尔碱亚甲基丁二酸magg实施例3哈尔碱亚甲基丁二酸magg实施例4哈尔碱甲基丙烯酸magg实施例59h-吡啶并[2,3-b]吲哚亚甲基丁二酸magg实施例69h-吡啶并[2,3-b]吲哚甲基丙烯酸magg实施例7哈尔碱亚甲基丁二酸hema实施例8哈尔碱亚甲基丁二酸hema实施例9哈尔碱亚甲基丁二酸hema实施例10哈尔碱甲基丙烯酸hema实施例119h-吡啶并[2,3-b]吲哚亚甲基丁二酸hema实施例129h-吡啶并[2,3-b]吲哚甲基丙烯酸hema
[0071]
二、本发明的磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法的具体实施例如下：
[0072]
实施例13-24的磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0073]
(1)将氯化亚铁和氯化铁按照亚铁离子与铁离子摩尔比为0.55:1的比例溶解于水中，然后使用氢氧化钾调节ph至9～10，于60℃下反应1h后，升温至80℃后，继续反应3h，再将反应后的体系进行过滤，然后将过滤所得固体进行洗涤，得到黑色微粒四氧化三铁磁性粒子。
[0074]
(2)向反应容器中依次加入1mmol四氧化三铁磁性粒子、1mmol杂环胺类化合物、3mmol含羧基聚合单体、15mmol交联型单体乙二醇二甲基丙烯酸酯、0.36mmol链转移剂二硫代苯甲酸(4-氰基戊酸)酯、0.24mmol偶氮类引发剂偶氮二异丁腈(aibn)和90ml乙腈溶剂，然后将反应容器中的体系进行搅拌，再向反应容器中充入氮气并除去氧气，然后密封反应容器。再将反应容器中的反应体系加热至70℃，进行可逆加成断裂链转移聚合反应，反应时间为12h，反应结束后，将反应后的体系冷却至室温，然后进行离心分离，再将离心分离所得固体依次采用乙腈、甲醇、体积比为1:20的乙酸和甲醇的混合溶液、甲醇进行充分洗涤至模板分子(杂环胺类化合物)不再检出后，再进行真空干燥，得到包覆材料。
[0075]
(3)向反应容器中依次加入200mg包覆材料、适量聚合单体，0.036mmol链转移剂二硫代苯甲酸(4-氰基戊酸)酯，0.018mmol引发剂偶氮二氰基戊酸和适量溶剂二氧六环，然后将反应容器中的体系进行搅拌，再向反应容器中充入氮气并除去氧气，然后密封反应容器。再将反应容器中的反应体系加热至70℃，使聚合单体通过可逆加成断裂链转移聚合反应接枝到杂环胺模板分子印迹聚合物上，聚合反应的时间为12h，聚合反应结束后，将反应后的体系冷却至室温，然后进行离心分离，离心分离所得固体即为磁性杂环胺分子印迹复合材料。
[0076]
其中，实施例13-24的磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法中步骤(2)中所用的杂环胺类化合物和含羧基聚合单体的类型以及步骤(3)中所用的聚合单体的类型、用量和溶剂的用量如表2所示。表2中，甲基丙烯酰甘氨酰甘氨酸用magg表示，甲基丙烯酸羟乙酯用hema表示。
pmagg-2。
[0086]
对比例3
[0087]
本对比例的复合材料的制备方法与实施例20的磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法的区别仅在于，步骤(2)中未加入杂环胺类化合物。本对比例制备得到的复合材料为非印迹复合材料，标记为fe3o
4-cp-1-phema-2。
[0088]
对比例4
[0089]
本对比例的复合材料的制备方法与实施例22的磁性杂环胺分子印迹复合材料的制备方法的区别仅在于，步骤(2)中未加入杂环胺类化合物。本对比例制备得到的复合材料为非印迹复合材料，标记为fe3o
4-cp-2-phema-2。
[0090]
实验例1
[0091]
为了考察分子印迹包覆材料对模板分子和目标分析物杂环胺harman是否具有良好吸附性能，分别测试实施例14中制备的包覆材料(标记为fe3o
4-mip-1)和对比例1中制备的非印迹包覆材料(标记为fe3o
4-cp-1)在有机溶剂乙腈和水中对哈尔碱或harman的吸附性能。实验方法如下：将10mg包覆材料(fe3o
4-mip-1或fe3o
4-cp-1)置于体积为2ml浓度为0.10mmol/l的哈尔碱溶液或harman溶液中，振荡吸附12h后，检测吸光度，依据吸光度变化计算吸附量。实验结果如表3所示。
[0092]
表3不同复合材料在有机溶剂乙腈和水中对哈尔碱或harman的吸附性能测试结果
[0093][0094]
结果表明，在有机溶剂中，fe3o
4-mip-1与fe3o
4-cp-1对哈尔碱的吸附量分别为13.0和3.4μmol/g，fe3o
4-mip-1对哈尔碱的吸附量显著高于fe3o
4-cp-1对哈尔碱的吸附量，印迹因子高达3.8，表明制备的fe3o
4-mip-1在有机溶液中对哈尔碱具有优异的分子识别性能，这与其采用哈尔碱作为模板制备密切相关，包覆材料中存在大量的印迹位点，在有机溶剂体系对模板分子哈尔碱表现出优异的吸附性能。
[0095]
由于harman广泛存在于卷烟烟气中，在卷烟消费者体液中也存在harman。为了验证以哈尔碱为模板制备的包覆材料对目标分析物harman是否具有良好吸附性，考察了包覆材料在有机溶剂和水中对目标分析物harman的吸附性能。
[0096]
结果表明，在有机溶剂中，fe3o
4-mip-1与fe3o
4-cp-1对harman的吸附量分别为8.4和2.0μmol/g，fe3o
4-mip-1对harman的吸附量也显著高于fe3o
4-cp-1对harman的吸附量，即以哈尔碱制备的分子印迹材料对目标分析物harman也表现出明显的吸附选择性，印迹因子高达4.2，说明哈尔碱形成的印迹位点对其杂环胺harman也具有高选择性，即利用哈尔碱制备的分子印迹材料对目标分析物杂环胺harman具有良好吸附性能。
[0097]
在水性体系中，fe3o
4-mip-1与fe3o
4-cp-1对harman的吸附量分别为9.6和6.6μmol/g，包覆材料的吸附选择性显著降低，印迹因子仅为1.5，说明fe3o
4-mip-1在水溶液中对harman的吸附主要表现为非特异性吸附，如疏水相互作用，静电作用等。印迹因子从有机体
系的4.2降低到水体系的1.5，说明未接枝亲水聚合链段的包覆材料fe3o
4-mip-1在水性体系中的分子识别性能大幅降低。
[0098]
实验例2
[0099]
为了考察磁性杂环胺分子印迹复合材料对目标分析物harman的吸附性能，分别测试磁性杂环胺分子印迹复合材料fe3o
4-mip-1-pmagg-2、fe3o
4-mip-2-pmagg-2、fe3o
4-mip-1-phema-2和对照复合材料fe3o
4-cp-1-pmagg-2、fe3o
4-cp-2-pmagg-2、fe3o
4-cp-1-phema-2在水中对harman的吸附性能。实验方法如下：将10mg磁性杂环胺分子印迹复合材料或对照复合材料置于体积为2ml浓度为0.10mmol/l的哈尔碱溶液或harman溶液中，振荡吸附12h后，检测吸光度，依据吸光度变化计算吸附量。实验结果如表4所示。
[0100]
表4不同复合材料在水中对harman的吸附性能测试结果
[0101]
复合材料吸附量μmol/g印迹因子fe3o
4-mip-1-pmagg-29.04.5fe3o
4-cp-1-pmagg-22.0/fe3o
4-mip-2-pmagg-28.13.7fe3o
4-cp-2-pmagg-22.2/fe3o
4-mip-1-phema-27.84.1fe3o
4-cp-1-phema-21.9/
[0102]
结果表明，在水性体系中，fe3o
4-mip-1-pmagg-2、fe3o
4-mip-2-pmagg-2与fe3o
4-cp-1-pmagg-2和fe3o
4-cp-2-pmagg-2对harman的吸附量分别为9.0、8.1、2.0和2.2μmol/g。与非印迹材料(对照复合材料)相比，具有三层结构的磁性杂环胺分子印迹复合材料在水溶液中对harman均具有较高的吸附量，均显著高于非印迹复合材料fe3o
4-cp-1-pmagg-2和fe3o
4-cp-2-pmagg-2的吸附量，印迹因子分别为4.5和3.7。
[0103]
与未接枝亲水性聚合链段的磁性杂环胺分子印迹复合材料(包覆材料)相比，采用甲基丙烯酰甘氨酰甘氨酸作为聚合单体制备亲水性聚合链段后，制备的磁性杂环胺分子印迹复合材料在水溶液中对harman的吸附选择性得到显著提升。例如，包覆材料fe3o
4-mip-1在水性体系中吸附harman的印迹因子为1.5(如表3所示)，接枝亲水性聚合链段后的磁性杂环胺分子印迹复合材料fe3o
4-mip-1-pmagg-2在水性体系中吸附harman的印迹因子提高到4.5，说明引入亲水聚合链段后，磁性杂环胺分子印迹复合材料的分子识别性能显著提高。因此，磁性杂环胺分子印迹复合材料表面的亲水聚合链段可有效提高分子印迹聚合物在水性介质下的吸附选择性，可有效克服一般分子印迹材料在水性体系中吸附选择性大幅降低的缺陷。
[0104]
以亚甲基丁二酸为功能单体制备得到的磁性杂环胺分子印迹复合材料fe3o
4-mip-1-pmagg-2在水溶液中对harman的吸附量(9.0μmol/g)高于以甲基丙烯酸为功能单体制得的磁性杂环胺分子印迹复合材料fe3o
4-mip-1-pmagg-2(8.1μmol/g)，前者的印迹因子(4.5)也高于后者的印迹因子(3.7)，表明以亚甲基丁二酸作为含羧基聚合单体制备的磁性杂环胺分子印迹复合材料的吸附选择性要优于以甲基丙烯酸作为含羧基聚合单体制备的磁性杂环胺分子印迹复合材料的吸附选择性，这可能与亚甲基丁二酸中羧基更多有关，从而使得最终复合材料中的印迹位点更有效。
[0105]
另外，以甲基丙烯酸羟乙酯为聚合单体制备的磁性杂环胺分子印迹复合材料
fe3o
4-mip-1-phema-2在水溶液中对harman同样具有良好吸附性能，印迹因子达到4.1。
[0106]
实验例3
[0107]
将磁性杂环胺分子印迹复合材料fe3o
4-mip-1-pmagg-2用于尿液中harman的检测，具体包括以下步骤：
[0108]
(1)尿液的前处理：将1ml尿液与100μl盐酸溶液(12mol/l)混合并于70℃下加热处理3h以酸解尿液使尿液中的杂环胺处于游离状态，然后进行冷却，再加入氢氧化钠溶液进行中和，得到前处理尿液。
[0109]
(2)尿液中杂环胺的分离富集：用甲醇对150mg磁性杂环胺分子印迹复合材料fe3o
4-mip-1-pmagg-2进行浸泡处理，然后将浸泡处理后的fe3o
4-mip-1-pmagg-2装载于小柱中，制成固相萃取小柱，再将步骤(1)得到的前处理尿液加入固相萃取小柱中，通过磁性杂环胺分子印迹复合材料对尿液中杂环胺进行吸附，实现尿液中杂环胺(harman)的分离富集。
[0110]
(3)分析测试：依次使用5ml水、5ml甲醇对完成分离富集的固相萃取小柱进行洗脱以除去干扰物，然后用10ml体积比为1:19的氨水(质量分数为30％)和甲醇形成的溶液洗脱固相萃取小柱中富集的杂环胺，收集洗脱液，再采用氮吹将洗脱液浓缩至1.0ml，最后采用hplc-ms/ms分析洗脱液中的杂环胺(harman)含量，分析结果显示洗脱液中的杂环胺(harman)含量为0.85ng/ml。
[0111]
hplc-ms/ms分析中采用的色谱柱为zorbax eclipse plus c18柱(3.0mm
×
100mm，1.8μm)，流动相为质量分数为0.1％的醋酸溶液(a)和乙腈(b)，流动相的流速为0.30ml/min；洗脱梯度为：0-2min，5％b；2-20min，35％b；21-24min，100％b。