夏 英，張 瀾，*，趙爾成，賈春虹，朱曉丹

（1.大連工業(yè)大學(xué)紡織與材料學(xué)院，遼寧 大連 116034；2.北京市農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)環(huán)境保護(hù)研究所，北京 100097）

磺酰脲類(lèi)除草劑是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)高效、低毒的新型除草劑。其因生物活性高、用量少、在環(huán)境中容易降解而成為除草劑市場(chǎng)的熱點(diǎn)。煙嘧磺隆(NS)是磺酰脲類(lèi)除草劑中的一種，也得到了廣泛的使用。但隨著該類(lèi)除草劑使用量及使用范圍的不斷加大，其在農(nóng)作物中的殘留、對(duì)環(huán)境的污染及對(duì)人體健康造成的危害日益引起人們的重視［1］。當(dāng)前，用來(lái)分析磺酰脲類(lèi)除草劑殘留的方法主要有高效液相色譜(HPLC)［2，3］、毛細(xì)管電泳(CE)［4］和高效液相色譜-質(zhì)譜(LC-MS)［5，6］方法。但是該類(lèi)除草劑的性質(zhì)不穩(wěn)定且殘留量低，因此在檢測(cè)前需要進(jìn)行提取和富集。而傳統(tǒng)的前處理技術(shù)通常是使用乙腈或磷酸鹽緩沖液進(jìn)行提取，再經(jīng)過(guò)C18小柱或弗羅里硅土小柱進(jìn)行凈化，由于這些小柱并沒(méi)有特異性的吸附能力，因此其凈化、富集效果并不理想。

由于分子印跡聚合物含有一個(gè)與模板分子(目標(biāo)化合物)在空間結(jié)構(gòu)上完全匹配，并能與模板分子專(zhuān)一結(jié)合的功能基的三維空穴，因此分子印跡聚合物對(duì)目標(biāo)化合物具有專(zhuān)一性的識(shí)別作用［7-9］。李兆敏等［10］以煙嘧磺隆為模板分子，采用本體聚合法成功地制備了煙嘧磺隆分子印跡聚合物，然而本體聚合法制備的分子印跡聚合物往往成棒狀或塊狀，需要對(duì)其進(jìn)行研磨篩分，不僅后處理過(guò)程繁瑣，且極易破壞聚合物的分子結(jié)構(gòu)。本文選擇以氯仿為溶劑、甲基丙烯酸(MAA)為功能單體，采用沉淀聚合法制備煙嘧磺隆分子印跡微球，對(duì)其制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化，考察了NS和MAA之間的作用機(jī)理，并采用高效液相色譜及固相萃取(SPE)等手段對(duì)微球的吸附性能進(jìn)行了研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

煙嘧磺隆(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)藥分析實(shí)驗(yàn)室)；吡嘧磺隆(PS)、氯嘧磺隆(CMS)、甲磺隆(MSM)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液及MAA、丙烯酰胺(AM)、三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)(J＆K公司)；偶氮二異丁腈(AIBN)(上海國(guó)藥集團(tuán))；乙腈、甲醇、醋酸(色譜純，迪馬公司)，氯仿、二氯甲烷(分析純，北京化工廠(chǎng))。去離子水(Milli-Q純水機(jī))。

日本島津公司SCL-10Avp型高效液相色譜、SIL-10AP自動(dòng)進(jìn)樣器、SPD-M10Avp二極管陣列檢測(cè)器；DU800型紫外分光光度計(jì)(美國(guó)BECKMAN公司)；Sartorius電子天平(1/1000，北京賽多利斯天平有限公司)；ZHQ型磁力平底電熱套(北京瑞成偉業(yè)儀器設(shè)備有限公司)；DHG-9075A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海一恒科技有限公司)。

1.2 HPLC 條件

色譜柱:Agilent ZORBAX ODS柱(250 mm×4.6 mm，5 μm)；流動(dòng)相:乙腈/水/醋酸(40∶60∶0.2，v/v/v)；流速:1.0 mL/min；檢測(cè)波長(zhǎng):254 nm；柱溫:30℃；進(jìn)樣量:10 μL。

1.3 煙嘧磺隆分子印跡聚合物的制備

以NS為模板分子、MAA為功能單體、TRIM為交聯(lián)劑、AIBN為引發(fā)劑、氯仿為致孔劑，通過(guò)沉淀聚合法合成了煙嘧磺隆分子印跡聚合物微球(MIPMs)。

稱(chēng)取0.5 mmol的NS溶于90 mL的氯仿中，加入2 mmol的MAA，在轉(zhuǎn)速為150 r/min的恒溫振蕩器下振蕩4 h后，放入4℃冰箱中過(guò)夜形成預(yù)聚合物。向其中加入2 mmol的 TRIM和0.5 mmol的AIBN，超聲波脫氣10 min后，充氮?dú)?0 min。密封后，在60℃熱引發(fā)下聚合24 h，再將混合液冷卻、離心，得到制備的聚合物。聚合物經(jīng)含20%(v/v)乙酸的甲醇溶液洗滌至無(wú)模板分子為止，再用甲醇洗掉殘留的乙酸，干燥，即得NS-MIPMs。

空白印跡聚合物微球(NIPMs)的制備除不加模板分子外，其他步驟均與印跡聚合物的制備相同。

1.4 紫外光譜分析

固定MAA的濃度，改變NS的濃度:分別向0.1 mmol/L的 MAA 中 加 入 0.018、0.038、0.075 mmol/L的NS，配制一系列的混合溶液，在振蕩器上振蕩4 h后，放在冰箱中過(guò)夜，再以含有對(duì)應(yīng)濃度NS的乙腈溶液為參比掃描吸收光譜，在適當(dāng)波長(zhǎng)下測(cè)得吸光度。

固定NS的濃度為0.01 mmol/L，漸增MAA的濃度(0.01～0.08 mmol/L)，配制一系列的混合溶液，并在振蕩器上振蕩4 h后，放在冰箱中過(guò)夜，再以乙腈溶液為參比測(cè)定吸光度；同時(shí)配制一系列相同的混合溶液，不經(jīng)過(guò)振蕩直接使用紫外分光光度計(jì)測(cè)定吸光度，考察模板分子和功能單體在溶劑中反應(yīng)前后的吸光度差。

1.5 聚合物微球的靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)

取一組等量的NS-MIPMs和NIPMs各10 mg于2 mL的離心管中，再分別加入1.5 mL不同質(zhì)量濃度(3～125 mg/L)NS的二氯甲烷溶液。將混合液放到25℃恒溫振蕩器中振蕩24 h后，將吸附液離心5 min并過(guò)膜，取一定量的吸附液用氮?dú)獯蹈珊?，用乙腈溶解并定容，供HPLC分析。

1.6 聚合物微球的吸附動(dòng)力學(xué)研究

固定NS的質(zhì)量濃度為100 mg/L，分別向其加入等量的MIPMs和NIPMs各10 mg，放到25℃恒溫振蕩器振蕩不同時(shí)間(5～120 min)后，將吸附液離心5 min并過(guò)膜，取一定量的吸附液用氮?dú)獯蹈珊?，用乙腈溶解并定容，供HPLC分析。

1.7 聚合物微球的選擇性吸附研究

配制 50 mg/L 的 NS、CMS、MSM、PS的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液待用；取一組等量的NS-MIPMs和NIPMs各10 mg于2 mL離心管中，再分別加入1.5 mL上述混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。將混合標(biāo)準(zhǔn)溶液放到25℃的恒溫振蕩器中振蕩24 h后，將吸附液離心5 min并過(guò)膜；取一定量的吸附液用氮?dú)獯蹈珊螅靡译嫒芙獠⒍ㄈ?，供HPLC分析。

1.8 NS-MIPMs固相萃取小柱的制備

準(zhǔn)確稱(chēng)取100 mg制備的NS-MIPMs和NIPMs，分別填充于聚丙烯固相萃取小柱空管(60 mm×10 mm)中，預(yù)先在底端放入一層聚乙烯篩板，壓緊聚合物，使其表面平齊，上面再加入一層篩板，用玻璃棒推擠篩板壓實(shí)聚合物，繼續(xù)輕敲小柱，直至篩板與聚合物微球間緊密結(jié)合。

1.9 MISPE-HPLC檢測(cè)土壤中煙嘧磺隆的前處理方法

準(zhǔn)確稱(chēng)取土壤樣品10.00 g(精確至0.01 g)置于50 mL聚四氟乙烯離心管中，加入5 mL磷酸鹽緩沖液(pH 7.8)，渦旋1 min后，加入10 mL含2%(v/v)甲酸的乙腈提取液，渦旋提取5 min，加入2 g NaCl和4 g無(wú)水 MgSO4，立即渦旋1 min，于4000 r/min下離心5 min，取2 mL上層清液待MISPE凈化。

取制備好的NS-MIPMs固相萃取小柱，先用5 mL二氯甲烷活化小柱，接著加入2 mL上述提取液到小柱中，再用4 mL二氯甲烷對(duì)小柱進(jìn)行淋洗，最后用1 mL二氯甲烷/乙腈(2∶1，v/v)混合溶液洗脫3次，收集洗脫液并蒸發(fā)至干，用流動(dòng)相溶解并定容至1 mL，供HPLC分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 分子印跡聚合物的制備

在制備分子印跡聚合物微球的過(guò)程中，不同的制備工藝會(huì)使分子印跡微球的吸附能力有所不同，因此為了使聚合物具有最佳的吸附性能，本文對(duì)煙嘧磺隆分子印跡聚合物的制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化，考察了功能單體種類(lèi)、致孔劑種類(lèi)、致孔劑體積、模板分子與功能單體的物質(zhì)的量比以及模板分子與交聯(lián)劑的物質(zhì)的量比等因素對(duì)聚合物吸附性能的影響(見(jiàn)表1)。

根據(jù)M1～M3聚合物吸附能力的比較，我們選擇使用MAA作為功能單體、氯仿作為反應(yīng)溶劑來(lái)制備煙嘧磺隆分子印跡聚合物。而根據(jù)M1和M4～M8的比較發(fā)現(xiàn)，增加致孔劑的體積有助于提高M(jìn)IPMs的吸附能力，同時(shí)用掃描電鏡對(duì)其進(jìn)行形貌考察(見(jiàn)圖1)，當(dāng)致孔劑體積為50、60 mL時(shí)形成的聚合物并不呈球形而是相互團(tuán)聚成塊狀；當(dāng)致孔劑體積為70 mL時(shí)，有部分聚合物以微球形式析出，但仍有團(tuán)聚現(xiàn)象；而當(dāng)致孔劑體積增加到80、90 mL時(shí)，形成的聚合物全部以微球形式析出，且90 mL時(shí)析出的微球體積最小。這可能是由于當(dāng)致孔劑的體積變大時(shí)，在聚合反應(yīng)中聚合物從溶液中析出后彼此之間的距離增大而不易發(fā)生團(tuán)聚，且懸掛在聚合物表面上的交聯(lián)劑的殘余雙鍵也較難再次捕捉單體，因此使得形成的聚合物微球體積小、比表面積大，具有較好的吸附能力［11，12］。但當(dāng)溶劑量達(dá)到100 mL時(shí)，吸附量增加并不明顯，且產(chǎn)量極低，這可能是因?yàn)槿軇┝窟^(guò)多會(huì)導(dǎo)致交聯(lián)劑與功能單體之間距離過(guò)大而無(wú)法聚合生成聚合物，因此本文選擇使用的致孔劑體積為90 mL。對(duì)M1和M9～M13進(jìn)行比較，考察功能單體和交聯(lián)劑的用量對(duì)聚合物吸附性能的影響。通常當(dāng)功能單體用量過(guò)少時(shí)，會(huì)形成較少的識(shí)別位點(diǎn)；而用量過(guò)多時(shí)，則功能單體會(huì)趨向于自聚合形成較多的非特異性分子印跡聚合物而影響吸附能力。對(duì)于交聯(lián)劑，同樣需要合適的用量，交聯(lián)劑使用量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致聚合物過(guò)于堅(jiān)硬而不易洗掉模板分子；而用量過(guò)少則聚合物的耐溶劑性差，在反應(yīng)中識(shí)別位點(diǎn)易被破壞，導(dǎo)致吸附能力變差［13］。從表1可以看到，當(dāng)模板分子/功能單體/交聯(lián)劑/引發(fā)劑的物質(zhì)的量比為1∶4∶4∶1時(shí)，制備的 NS-MIPMs的吸附能力最好，因此最終選擇制備煙嘧磺隆分子印跡微球的工藝為NS/MAA/TRIM/AIBN的物質(zhì)的量比為 1∶4∶4∶1，致孔劑為90 mL 的氯仿。

表1 預(yù)聚合物的組成及對(duì)應(yīng)MIPMs的吸附量Table 1 Composition of prepolymerization mixtures and adsorption efficiency for MIPMs

圖1 不同溶劑量下制備的MIPMs的形貌圖Fig.1 Scanning electron micrographs of NS-MIPMs

2.2 NS和MAA的作用機(jī)理研究

在非共價(jià)鍵法制備分子印跡聚合物中，模板分子和功能單體之間能否通過(guò)某種非共價(jià)鍵力結(jié)合在一起是決定分子印跡聚合物親和性能的關(guān)鍵因素。通常，當(dāng)模板分子和功能單體之間存在相互作用時(shí)，會(huì)由于質(zhì)子供體的貢獻(xiàn)導(dǎo)致X-H的鍵略有伸長(zhǎng)或收縮效應(yīng)，因此在紫外分光光度檢測(cè)時(shí)，混合溶液的紫外吸收會(huì)發(fā)生紅移或藍(lán)移現(xiàn)象，且吸光度也會(huì)發(fā)生改變［14］。本文固定MAA濃度為0.1 mmol/L，逐漸增加NS的濃度(從0.018～0.075 mmol/L)，采用紫外分光光度計(jì)測(cè)得混合溶液的吸收曲線(xiàn)(見(jiàn)圖2a)。從圖2a中可以看到，隨著NS濃度的增加，混合溶液的最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生藍(lán)移，吸光度也隨之增大；而NS和MAA的吸光度都相對(duì)較低，說(shuō)明混合溶液吸光度的變化并不是由于NS的背景效應(yīng)所引起的，因此證明NS和MAA之間的確存在某種非共價(jià)鍵力使兩者連接在一起［15］。

圖2 (a)MAA、NS及MAA和NS混合溶液的紫外吸收光譜、(b)NS和MAA混合溶液的紫外吸光度差光譜(混合溶液中 NS 與MAA 的物質(zhì)的量比分別為1∶1，1∶2，1∶3，1∶4，1∶5，1∶6，1∶7，1∶8)、(c)在202 nm 下ΔA/bn0 對(duì)ΔA作圖Fig.2 (a)absorption spectra of MAA，NS and MAA in the presence of various amounts of NS，(b)absorption spectra of the differential absorbance of NS in the presence of MAA(the molar ratio of NS to MAA was 1∶1，1∶2，1∶3，1∶4，1∶5，1∶6，1∶7，1∶8，respectively)and(c)plot of ΔA/bn0versus ΔA at 202 nm

固定NS濃度為0.01 mmol/L，逐漸增加MAA的濃度(從0.01～0.08 mmol/L)，在紫外分光光度計(jì)上測(cè)得兩者在溶劑中作用前后的吸收曲線(xiàn)，從而繪制出紫外吸光度差光譜(見(jiàn)圖2b)。

在理論［14］上，模板分子與功能單體形成復(fù)合物，可以用式(1)來(lái)表示。

式中K是結(jié)合常數(shù)；n=1，2，3，…；T代表模板分子；M代表功能單體。以a0表示模板分子的濃度，b0表示功能單體的濃度，因此復(fù)合物的濃度c可推導(dǎo)為式(2)。

由于功能單體與模板分子以及其主客體復(fù)合物最大吸收波長(zhǎng)在202 nm處，所以功能單體與模板分子在乙腈溶液中作用前后的吸光度差ΔA可表示為式(3)。

式中，l為光在樣品中經(jīng)過(guò)的距離，ξ為吸收系數(shù)，Δξ=ξC- ξA- ξB(其中 ξC、ξA、ξB分別代表復(fù)合物、模板分子與功能單體的吸收系數(shù))。由此可得式(4)。

分別將n=1和n=2帶入式(4)，得圖2c，從圖2c中可以看到當(dāng)n=1時(shí)，以對(duì)ΔA作圖是一條直線(xiàn)(R2=0.9885)；而當(dāng)n=2時(shí)，所得到的數(shù)值并不呈線(xiàn)性。這說(shuō)明在考察的濃度范圍內(nèi)，模板分子與功能單體的相互作用形式主要為一個(gè)NS與一個(gè)MAA發(fā)生作用［16］。推測(cè)為 NS中的-NH和 MAA中的-COOH以氫鍵相結(jié)合，作用機(jī)理如圖3所示。

2.3 平衡吸附實(shí)驗(yàn)及Scatchard分析

通常采用靜態(tài)平衡吸附法來(lái)考察分子印跡聚合物對(duì)模板分子的親和性能，圖4a為NS-MIPMs和NIPMs的等溫吸附曲線(xiàn)。分子印跡聚合物的吸附量可根據(jù)式(5)求得。

式中:Q為吸附平衡時(shí)聚合物的吸附量(μg/g)；C0和C分別為吸附前和吸附后溶液中NS的濃度(μg/mL)；V為吸附液的體積(mL)；W為印跡聚合物的質(zhì)量(g)。從圖4a中可以看到，隨著溶液中NS濃度的逐漸增大，NS-MIPMs和NIPMs的吸附量也隨之提高，而且 NS-MIPMs的吸附量明顯高于NIPMs的吸附量。這是由于在制備N(xiāo)S-MIPMs的過(guò)程中，NS和MAA之間通過(guò)非共價(jià)鍵力的作用連接在一起，并在交聯(lián)劑和引發(fā)劑的作用下形成聚合物，當(dāng)除去聚合物中的模板分子時(shí)，就形成了能與模板分子形狀相匹配且具有特異識(shí)別位點(diǎn)的三維空穴，因此NS-MIPMs對(duì)模板分子NS具有較高的吸附能力［17］。而NIPMs則是功能單體的隨機(jī)聚合，對(duì)NS只有非特異性吸附，所以吸附能力相對(duì)較差。

圖3 NS和MAA之間的作用機(jī)理Fig.3 Schematic diagram of the interaction between NS and MAA

Scatchard一直是分析分子印跡聚合物吸附性能的經(jīng)典方法。它是通過(guò)將競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換成直線(xiàn)，從而得到印跡聚合物對(duì)模板分子結(jié)合位點(diǎn)的個(gè)數(shù)以及聚合物的最大表觀(guān)結(jié)合量。圖4b為根據(jù)Scatchard模型對(duì)NS-MIPMs的結(jié)合特性分析得出的結(jié)論，可由式(6)得到。

圖4 (a)NS-MIPMs和NIPMs對(duì)NS的等溫吸附曲線(xiàn)和(b)NS-MIPMs的Scatchard分析曲線(xiàn)Fig.4 (a)Binding isotherms of NS on NS-MIPMs and NIPMs and(b)Scatchard plot of NSMIPMs for estimating the binding nature

式中:Q為吸附平衡時(shí)NS-MIPMs對(duì)NS的結(jié)合量(μg/g)，C為吸附平衡時(shí)溶液中游離的NS的濃度(μg/mL)，Qmax為最大表觀(guān)結(jié)合量(μg/g)，KD為結(jié)合位點(diǎn)的解離常數(shù)。從圖4b中可以看到，Scatchard分析圖有兩個(gè)明顯不同的區(qū)域，對(duì)其進(jìn)行線(xiàn)性回歸得到回歸方程分別為y=-0.728x+528.32和y=-0.0076x+67.715，這說(shuō)明在預(yù)聚合過(guò)程中，模板分子和功能單體之間的結(jié)合是不均勻的，存在兩類(lèi)結(jié)合位點(diǎn)。推測(cè)原因可能是由于在聚合中，加熱易造成溶液中熱力學(xué)條件的不均勻，導(dǎo)致模板分子和功能單體之間形成了不同組成的復(fù)合物，同時(shí)由于自由基聚合本身的不可控性，聚合中形成的空穴大小不同也會(huì)使得印跡聚合物對(duì)印跡分子的識(shí)別具有非均一性［18］。其中，高親和性結(jié)合位點(diǎn)的解離常數(shù)KD1和最大結(jié)合量Qmax1分別為158.73和11370.5 μg/g；低親和性結(jié)合位點(diǎn)的解離常數(shù)KD2和最大結(jié)合量 Qmax2分別為1.37 和725.7 μg/g。

2.4 分子印跡聚合物微球的吸附動(dòng)力學(xué)研究

為了進(jìn)一步研究分子印跡微球?qū)熰谆锹〉奈叫阅埽⒖疾炱鋵?duì)煙嘧磺隆的最佳吸附時(shí)間，我們對(duì)NS-MIPMs和NIPMs進(jìn)行了吸附動(dòng)力學(xué)研究。將一定量的NS-MIPMs和NIPMs分別加入到固定濃度的NS溶液中，振蕩吸附不同時(shí)間后，通過(guò)靜態(tài)平衡吸附法測(cè)得不同時(shí)間下NS-MIPMs和NIPMs對(duì)NS的吸附量，并以吸附量Q對(duì)吸附時(shí)間做動(dòng)力學(xué)吸附曲線(xiàn)，如圖5所示。從圖5中可看到，分子印跡微球?qū)δ０宸肿拥奈街饕l(fā)生在前30 min，隨后吸附量增加緩慢，當(dāng)吸附時(shí)間達(dá)到1 h時(shí)，吸附量幾乎達(dá)到飽和。由此推測(cè)，聚合物中帶有識(shí)別位點(diǎn)且能與模板分子相互匹配的三維空穴大都存在于聚合物的表面，且形成的空穴體積較大［19］，因此可以快速地吸附目標(biāo)化合物。同時(shí)仍可觀(guān)察到，NS-MIPMs對(duì)NS的吸附量要高于NIPMs，再一次證明在制備N(xiāo)SMIPMs過(guò)程中，成功地形成了與NS形狀相匹配的三維空穴，實(shí)現(xiàn)了對(duì)NS的特異性吸附。

圖5 NS-MIPMs和NIPMs的吸附動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)Fig.5 Adsorption dynamic curves of the NS-MIPMs and NIPMs

2.5 分子印跡微球的選擇性吸附研究

為考察分子印跡聚合物的特異性吸附能力，就NS-MIPMs和NIPMs對(duì)NS及其結(jié)構(gòu)類(lèi)似物(MSM、CMS、PS)的吸附性能進(jìn)行了測(cè)試。圖6為 NSMIPMs及NIPMs在相同時(shí)間范圍內(nèi)對(duì)4種化合物的吸附量比較，可以看到，NIPMs對(duì)NS及其結(jié)構(gòu)類(lèi)似物的吸附量都小于NS-MIPMs，但無(wú)論NS-MIPMs還是 NIPMs均對(duì) NS的吸附量最大，而對(duì) MSM、CMS、PS 3種化合物的吸附較差。這是因?yàn)樵谥苽銷(xiāo)S-MIPMs時(shí)是以NS為模板，當(dāng)去除模板分子后形成洞穴的空間結(jié)構(gòu)與識(shí)別位點(diǎn)都與NS匹配，所以NS-MIPMs可以快速捕捉并吸附目標(biāo)分子NS。而對(duì)于NS的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物，雖然其分子結(jié)構(gòu)上存在能與NS-MIPMs相識(shí)別的位點(diǎn)，但是空間結(jié)構(gòu)也是影響聚合物特異性吸附能力的重要因素之一，因此MSM、CMS、PS 3種化合物只能與NS-MIPMs的部分識(shí)別位點(diǎn)相互作用，所以吸附量較低，這說(shuō)明以NS為模板分子制備的分子印跡聚合物對(duì)NS具有較好的專(zhuān)一性吸附能力。

圖6 NS-MIPMs及NIPMs對(duì)NS及其結(jié)構(gòu)類(lèi)似物的吸附選擇性Fig.6 Adsorption selectivity of NS-MIPMs and NIPMs for NS and its structure analogues

2.6 分子印跡聚合物微球在SPE小柱中的應(yīng)用

由于分子印跡聚合物微球?qū)δ０宸肿哟嬖谔禺愋晕剑虼顺１粦?yīng)用于固相萃取技術(shù)中來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)化合物的痕量檢測(cè)。本文也將合成的NSMIPMs應(yīng)用于固相萃取技術(shù)中，制備了煙嘧磺隆分子印跡固相萃取小柱NS-MISPE，優(yōu)化了淋洗條件，建立了NS-MISPE-HPLC檢測(cè)土壤中煙嘧磺隆殘留量的分析方法。

2.6.1 NS-MISPE 淋洗條件的優(yōu)化

對(duì)活化溶液和上樣溶液進(jìn)行優(yōu)化不僅可以保證小柱的保留性能，而且可以增強(qiáng)聚合物內(nèi)識(shí)別位點(diǎn)的活性。通常選擇聚合反應(yīng)時(shí)的致孔劑作為活化溶液和上樣溶液，這樣可以使MISPE對(duì)目標(biāo)化合物具有最佳的吸附性能［20］。但是溶劑的極性同樣影響聚合物對(duì)模板分子的親和能力，在分子印跡聚合物吸附模板分子的過(guò)程中，不同位置的識(shí)別位點(diǎn)與模板分子之間非共價(jià)鍵力的強(qiáng)弱不同，而弱極性溶劑會(huì)較少地破壞非共價(jià)鍵力的形成，因此可以保證MISPE對(duì)目標(biāo)化合物的保留性能。常用的上樣溶液有乙腈、二氯甲烷、氯仿、丙酮、水等，其極性分別為6.2、3.4、4.4、5.4、10.2。其中以二氯甲烷的極性為最低，而本實(shí)驗(yàn)采用的致孔劑為氯仿，因此我們分別采用2 mL二氯甲烷和2 mL氯仿作為上樣溶液進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明，采用二氯甲烷作為上樣溶液可以使目標(biāo)化合物完全保留在固相萃取小柱內(nèi)，而采用氯仿為上樣溶液則會(huì)有一小部分目標(biāo)化合物隨溶液流出柱外。因此本文選擇二氯甲烷作為活化溶液和上樣溶液，用量分別為5 mL和2 mL。

淋洗溶劑的選擇對(duì)于保證MISPE的回收率具有至關(guān)重要的作用，選擇合適的淋洗溶液不僅可以淋洗去除分子印跡聚合物由于非特異性作用力結(jié)合的雜質(zhì)，同時(shí)能最大程度地保留目標(biāo)化合物在小柱中，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)化合物與干擾物的分離，從而提高檢測(cè)的靈敏度和準(zhǔn)確性。因此，本文考察了二氯甲烷及乙腈-二氯甲烷(1∶99，2∶98，3∶97，4∶96，v/v)混合溶液對(duì)分子印跡固相萃取小柱的淋洗情況。如圖7a所示，NS-MISPE及NISPE對(duì)NS的回收率都隨著乙腈含量的增加而下降，當(dāng)淋洗溶劑為二氯甲烷時(shí)，回收率最高，因此本文選擇二氯甲烷作為淋洗溶劑。同時(shí)對(duì)淋洗液的體積進(jìn)行了優(yōu)化。由圖7b可知，當(dāng)淋洗液的體積為4 mL時(shí)，從NS-MISPE和NISPE上淋洗下來(lái)的NS含量差異最大，而NS-MIPMs對(duì)NS的作用為特異性吸附，NISPE為非特異性吸附，這說(shuō)明當(dāng)使用4 mL二氯甲烷作為NS-MISPE的淋洗液時(shí)，可以最大程度地將非特異性吸附的雜質(zhì)從小柱中分離，因此本文最終選擇4 mL的二氯甲烷作為淋洗液。

圖7 NS-MISPE淋洗溶劑的(a)種類(lèi)和(b)體積的影響Fig.7 Influences of(a)washing solvent and(b)washing solvent volume for NS-MISPE

對(duì)于洗脫溶液的選擇，要能夠完全地將吸附在分子印跡固相萃取小柱中的目標(biāo)化合物洗脫下來(lái)，本文選擇3 mL的二氯甲烷/乙腈(2∶1，v/v)混合溶液作為洗脫液，回收率可達(dá)98%。

2.6.2 NS-MISPE-HPLC檢測(cè)土壤中煙嘧磺隆殘留的方法

準(zhǔn)確配制一系列質(zhì)量濃度為0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、2 mg/L 的煙嘧磺隆標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.2節(jié)條件分別進(jìn)行測(cè)定，以分析物的峰面積y對(duì)質(zhì)量濃度x(mg/L)做標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，得到y(tǒng)=33782x-1898.7，r2=0.9986，表明煙嘧磺隆在 0.01～1 mg/L范圍內(nèi)具有良好的線(xiàn)性關(guān)系。按信噪比(S/N)=3計(jì)方法的檢出限(LOD)為0.002 mg/kg，說(shuō)明該方法適用于土壤中煙嘧磺隆的殘留檢測(cè)。

同時(shí)對(duì)土壤進(jìn)行添加試驗(yàn)，考察NS-MISPEHPLC方法的準(zhǔn)確度和精密度。分別在10.00 g土壤樣品中添加0.02、0.2、1 mg/kg 3個(gè)水平的煙嘧磺隆標(biāo)準(zhǔn)樣品，按1.2節(jié)和1.9節(jié)所述方法處理樣品并進(jìn)樣分析，平行測(cè)定5次，得到加標(biāo)回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為85.1%和1.9%、82.2%和4.3%、86.3%和2.4%，說(shuō)明煙嘧磺隆的回收效果較好，基本能夠滿(mǎn)足農(nóng)藥殘留分析方法的性能要求。經(jīng)過(guò)NS-MISPE凈化前后的樣品的色譜圖見(jiàn)圖8。

圖8 加標(biāo)土壤樣品的色譜圖Fig.8 Chromatograms of a spiked soil sample

3 結(jié)論

采用沉淀聚合的方法，在氯仿中合成了煙嘧磺隆分子印跡聚合物微球，并優(yōu)化了聚合工藝。該工藝制備的聚合物不需要研磨和過(guò)篩，并具有比傳統(tǒng)分子印跡聚合物更高的選擇性和吸附性能。通過(guò)紫外分光光度計(jì)考察了NS與MAA的作用機(jī)理為一個(gè)MAA和一個(gè)NS以氫鍵相結(jié)合。吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明NS-MIPMs對(duì)模板分子NS具有較高的吸附容量和較快的吸附速度。將NS-MIPMs應(yīng)用到固相萃取技術(shù)中，建立了NS-MISPE-HPLC檢測(cè)土壤中煙嘧磺隆殘留的方法，回收效果較好，基本能夠滿(mǎn)足農(nóng)藥殘留分析方法的性能要求。

［1］Sarmah A K，Sabadie J.J Agric Food Chem，2002，50(22):6253

［2］Seccia S，Albrizio S，F(xiàn)idente P，et al.J Chromatogr A，2011，1218(9):1253

［3］Ayano E，Kanazawa H，Ando M，et al.Anal Chim Acta，2004，507(2):211

［4］Zhou Q X，Liu J F，Cai Y Q，et al.Microchem J，2003，74(2):157

［5］Fenoll J，Hellin P，F(xiàn)lores P，et al.Chemosphere，2012，87(8):954

［6］Eri A，Hideko K，Masanori A，et al.Anal Chim Acta，2004，507(2):211

［7］Li J H，Wen Y Y，Chen L X.Chinese Journal of Chromatography(李金花，溫瑩瑩，陳令新.色譜)，2013，31(3):181

［8］Wulff G，Sarhan A，Zabrocki K，et al.Tetrahedron Lett，1973，44(14):4329

［9］Lasáková M，Jandera P.J Sep Sci，2009，32(5/6):799

［10］Li Z M.［MS Thesis］.Xiangtan:Xiangtan University(李兆敏.［碩士學(xué)位論文］.湘潭:湘潭大學(xué))，2010

［11］She Y X，Cao W Q，Shi X M，et al.J Chromatogr B，2010，878(23):2047

［12］Tang K J，Chen S W，Gu X H，et al.Anal Chim Acta，2008，614(1):112

［13］Geng L Y，Kou X，Lei J D，et al.J Chem Technol Biotechnol，2012，87(5):635

［14］Yang W H，Yan S L，Wei C，et al.Acta Polymerica Sinica(楊衛(wèi)海，嚴(yán)守雷，衛(wèi)晨，等.高分子學(xué)報(bào))，2010(10):1163

［15］Lai J P，Niessner R，Knopp D，et al.Anal Chim Acta，2004，522(2):137

［16］Yan S L，Gao Z X，F(xiàn)ang Y J.Acta Polymerica Sinica(嚴(yán)守雷，高志賢，房彥軍.高分子學(xué)報(bào))，2006(1):160

［17］Dai C M，Zhou X F，Zhang Y L，et al.J Hazard Mater，2011，198:175

［18］Chen A Z，Dong X C.Chemistry(陳安珍，董襄朝.化學(xué)通報(bào))，2006，69(1):1

［19］Jiang Y，Kim D.Chem Eng J，2011，166(1):435

［20］Qiao F X，Geng Y R，He C Q，et al.J Chromatogr B，2011，879(27):2891