Preparation of molecularly imprinted polymers-functionalized silica nanoparticles for the separation and recognition of aristolochic acids

Abstract

马兜铃酸是马兜铃科植物中含有硝基菲羧酸基团的一类物质,被广泛应用于各种疾病的治疗,研究表明含有马兜铃酸的植物或植物衍生产品对人体有害,需要监测药物中马兜铃酸的存在。分子印迹聚合物对目标物的高亲和力使其特别适合作为吸附剂从混合物中去除和识别目标物。以SiO2胶体纳米颗粒为基底,利用表面分子印迹的方法合成了核-壳结构SiO2表面印迹纳米颗粒(SiO2@MIP NPs)。采用紫外可见光谱研究了模板分子马兜铃酸Ⅰ和功能单体丙烯酸、甲基丙烯酸、2-乙烯基吡啶、丙烯酰胺及甲基丙烯酰胺的作用,发现2-乙烯基吡啶与马兜铃酸Ⅰ的作用最强,被选为制备印迹聚合物的单体。采用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析仪、氮气吸附比表面分析仪对分子印迹聚合物进行了表征。TEM显示印迹纳米颗粒的粒径在270 nm左右,分子印迹层的厚度为35 nm,有利于模板分子的传输。TEM、FT-IR和热重分析仪的结果均证明实验成功合成了分子印迹聚合物。实验进一步研究了印迹聚合物SiO2@MIP NPs和非印迹聚合物SiO2@NIP NPs的吸附性能,并结合SiO2@MIP NPs和SiO2@NIP NPs的比表面积和孔径测定数据,发现SiO2@MIP NPs表面的印迹位点是导致二者吸附差异的主要原因。SiO2@MIP NPs和SiO2@NIP NPs的动力学吸附表明SiO2@MIP NPs具有快的吸附平衡时间(120 s),而且SiO2@MIP NPs的吸附行为符合Langmuir单分子层吸附。SiO2@MIP NPs的选择性通过印迹因子(IF)和选择性系数(SC)来评价。实验结果表明,SiO2@MIP NPs具有高的印迹因子(4.9),对模板结构类似物有较好的选择性,选择系数为2.3~6.6。最后将制备的SiO2@MIP NPs作为吸附剂用于加标中药样品川木通的预处理,用HPLC进行分析测定,方法的回收率为73%~83%,实验结果显示SiO2@MIP NPs可作为高选择性材料用于中药中马兜铃酸的选择性分离分析。