磁性超支化分子印迹聚合物纳米材料的合成及表征文献综述

 2022-12-29 01:12

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

  1. 实验背景

抗菌药物临床应用广泛,在预防和治疗各种感染性疾病中发挥了重要作用。然而抗菌药物是一把双刃剑,由于数年来对抗菌药物的盲目依赖和高额商业利益的驱使,导致了抗菌药物严重滥用,不仅加重了使用者和社会的经济负担,也造成了细菌多重耐药、严重二重感染及药源性疾病等一系列问题。

林可胺类抗生素具有抗革兰氏阳性需氧菌活性,同时具有抗革兰氏阳性或阴性厌氧菌活性,能不可逆地结合到细菌核糖体50S亚基上,通过阻断转肽作用及mRNA位移,选择性抑制蛋白质合成。主要用于治疗敏感菌引起的呼吸道、消化道和泌尿生殖系统感染,已广泛用于畜禽细菌性和支原体感染的化学治疗。在饲料行业中,克林霉素属于禁用抗生素,随着林可胺类抗生素临床应用的增多,动物在反复接触某一抗菌药后,体内的敏感菌株可能会受到选择性抑制,而使耐药菌株大量繁殖。人在经常食用含抗菌药残留的动物源性食品后,动物体内的耐药菌株可通过动物性食品传播给人体。研究证明,在乳、肉和动物脏器中都存在耐药菌株,当这些食品被人食用后,耐药菌株就可能进入到人的消化道内,当人体发生疾病时,再用同种抗生素治疗很难奏效,给临床上的治疗带来一定的困难。至今,具有耐药性的微生物通过动物性食品迁移到人体而给人体健康带来危害的问题尚未得到解决。因此,应加强饲料中林可胺类药物的使用管理和监测。不可忽视的是,目前我国化妆品行业发展鱼龙混杂,产品质量良莠不齐,近2年媒体相继曝光了诸如检出禁限用物质,虚假标注、夸大功效及假冒伪劣等化妆品质量安全问题,极大地损害了行业、政府的形象以及消费者合法权益。有部分不法厂家 为了使祛痘产品起到立竿见影的效果,常在祛痘类和抗皱类化妆品中添加抗生素和激素。如长期使用添加抗生素的化妆品,会导致病菌对抗生素产生耐药性,影响日后医疗抗生素的治疗效果。现有化妆品产品标准过于宽泛,很难依据现行标准检测发现产品深层次的问题。同时《化妆品卫生规范》(2007年版)中规定了1692种禁限用物质,而目前有相应检测方法的有200余种,检测方法缺失严重,很难在化妆品质量安全监管工作中发挥有力的技术支撑作用。加强产品标准和检测方法的研究与开发是做好化妆品质量安全监管工作技术支撑的关键环节之一。

国内外大量文献报导,随着分析化学所面临的样品性质的复杂程度越来越高,被检测物质的浓度要求越来越低,在色谱及质谱分析前进行准确、高效的样品前处理过程就显得尤为重要。磁性固相萃取法由于其合成方法简单、易于分离、萃取效率高等优点,被认为是一种高效的样品预处理方法。Fe3O4磁性纳米材料由于分离速度快,分散性、生物相容性好等特点,近年来被广泛用于分离分析等各个领域。为了提高Fe3O4磁性纳米材料的物理和化学的稳定性,使其具备更高效的吸附分离能力,需要对其进行功能化的修饰。磁性固相萃取法(MSPE)是由Scaron;afariacute;kovaacute;和Scaron;afariacute;k于1999年提出的。MSPE是通过将磁性材料分散在样品溶液中几分钟至几小时,待目标物质吸附达平衡时,通过施加外磁场将磁性材料与样品溶液相分离的一种方法。而磁性材料回收后,经过适当的洗涤步骤,洗脱掉吸附的目标分析物,可通过色谱、质谱等仪器分析,洗脱后的磁性材料可重复使用。通过表面功能化修饰,磁性纳米材料不仅能克服环境中氧、pH等的影响,还能提高物理和化学稳定性,而且为进一步与目标分子结合提供了更合适的官能团。

分子印迹技术(MIPs)具有与特定模板分子在形状、大小和官能团上互补的结合位点,因MIPs具有结构可预测性、识别特异性,在色谱分离、固相萃取、化学传感等领域的应用广泛性而受到极大的关注。自1994年,Sellergren等报道将MIPs作为固相萃取吸附剂,选择性地从尿液样本中萃取戊烷脒的工作后,MIPs在样品预处理中得到广泛应用。液液萃取(LLE)是目前应用最广泛的样品预处理技术,但存在着有机溶剂消耗大、富集效率低等缺点。由于MIPs对模板分子具有良好的识别性能,能够很好地克服传统样品预处理过程中缺乏选择性等缺点,已被作为优良的选择性吸附材料应用到样品预处理过程中。因此,将分子印迹聚合物与磁性纳米粒子相结合,得到具有大比表面积和易接近结合位点的磁性分子印迹聚合物(MMIPs),可实现对目标分析物的高选择性、快速、简便分离,因此在科学研究的许多领域都有很大的应用前景。

目前研究表明,硼酸功能化材料最初是由Weith等在1970年用苯硼酸修饰的纤维素固定相制备的硼亲和色谱柱,通过液相色谱分离糖类和核酸类物质。硼酸材料的亲和性质由硼酸配体和基质共同决定。通常来说,硼酸亲和配体的pKa越低,其亲和能力越强,更利于其在低pH的实际样品中的应用。增强硼酸亲和材料的选择性除了降低硼酸配体的pKa之外,还可以通过改变一定条件来抑制或消除一些二级的疏水作用、离子作用以及氢键作用引起的非特异性吸附。硼酸亲和技术主要有以下几个特点:(1)硼酸亲和技术是一种普适性的亲和技术;(2)硼酸亲和技术的原理是硼酸亲和配体和目标分子之间可逆的共价作用;(3)可以通过改变环境pH来释放目标分子,保证实验操作的简易性;(4)用于解吸的洗脱液是酸性水溶液,可以很方便地实现硼酸亲和技术和质谱的在线或离线联用,快速准确的分离鉴定目标分子。硼酸中的硼元素具有一种不满足八隅体的缺电子结构,是一种路易斯酸,可以与带有负电荷或含有自由电子的路易斯碱结合。硼酸在与上述路易斯碱结合之后,由缺电子的正三角形sp杂化结构变为四面体结构的sp杂化,从而改变其电荷性质。在硼酸与克林霉素磷酸酯的结合中,硼酸在碱性环境下形成sp杂化结构,这种结构可以特异性地与克林霉素磷酸酯分子中的顺式二羟基结构结合形成五元或六元环酯,而在酸性条件下硼酸的sp结构被破坏,环酯开环,释放克林霉素磷酸酯分子。近年来,硼酸盐亲和材料因其在提取、分离和富集中的重要作用而受到越来越多的关注。然而,传统的硼酸盐亲和材料结合力低,主要是由于使用了单一的硼酸,不能提供高亲和,其结合单硼酸对含顺式二醇化合物的强度为相对较弱。这使得提取微量目标分子变得相当困难或不可能。在此,我们提出了一种新型的硼酸盐亲和材料,聚乙烯亚胺(PEI)辅助的硼酸功能化磁性纳米颗粒,支化聚乙烯亚胺(PEI)具有链长灵活、亲水性好、后处理容易、氨基丰富、成本低等优点,可作为扩大硼酸基数目的较好的支架材料,扩增硼酸基的数目。硼酸盐亲和材料可以提供了几个重要的优势,如低成本,阶级选择性,易于操作的捕获/释放(通过pH值开关)并且与质谱有良好的兼容性。

二、实验目的和意义

林可酰胺类抗生素克林霉素通常以磷酸酯的形式使用,同时含有顺式二醇结构与磷酸基团,为了建立对克林霉素磷酸酯分子简单、高效的分离提取方法以测定实际应用中的微量抗生素,在这里我们提出了一种新型的硼酸盐亲和材料-聚乙烯亚胺辅助硼酸功能化磁性纳米颗粒。以支化聚乙烯亚胺为骨架,扩增了硼酸基的数目,辅助硼酸基与印记分子的顺式二醇结构协同多价结合,同时带有正电荷的聚乙烯亚胺也可与带负电的磷酸基团结合起到富集克林霉素磷酸酯的效果。比较不同合成条件下分子印迹聚合物对目标分子的结合强度和结合条件。

三、实验内容

1、磁性超支化分子印迹聚合物纳米材料的制备

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