1、1本科毕业论文系列开题报告生物工程菊酯类农药分子印迹聚合物的研制及表征一、选题的背景与意义农药可有效防治病虫害、杂草及其他有害生物化学药剂对农作物及农副产品的侵害，大大提高了粮食的产量，改善了人类的食物供应，同时也有效控制了某些传染病的传播。但是随着农药的大量投入以及不合理使用，农药残留问题日益突出，农药残留污染土壤、水体和食品，破坏生态环境。因此农药残留尤其是食品中农药残留的检测引起了人们广泛的关注。在众多的农药残留检测方法中，通常需要复杂的样品前处理步骤，而分子印迹聚合物具有选择性高，适用范围广等优点，克服了传统样品前处理方法操作繁杂、选择性差、提取与净化效率低、试剂消耗量大等缺点，具有广
2、阔的发展前景。分子印迹技术是一种为获得在空间和结合位点上与某一分子完全匹配的聚合物的制备技术，目前，分子印迹聚合物（MIPS）及其应用研究十分活跃，涉及范围很广，在许多领域如分离纯化、化学催化和模拟生物转化、人造酶体系、化学仿生传感器、临床分析、色谱分离、固相萃取等领域得到日益广泛的研究和开发，随着该项研究的进一步深入和具体化，利用分子印迹技术可成功定性、定量检测一些食品及环境中主要有毒、有害物质。因此，研究、开发MIPS亲和吸附纳米结构材料，专一识别并高效富集食品及环境中中残留农药分子，提高其吸收效率，增加检测速度，提高检测灵敏度，可有力地保障人民的身体健康，同时也为我国食品国际贸易的发展提
3、供技术支撑。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题研究的基本内容1、菊酯类农药特异的分子印迹聚合物（MIPS）制备技术的建立和优化。主要对印迹分子的选择和印迹分子与功能单体的比例进行优化，并通过本题聚合反应，获得针对菊酯类农药特异的MIPS。2、通过静态吸附实验等MIPS的吸附容量、吸附动力学和选择性进行分析；3、通过扫描电镜、孔容和孔径测定等对MIPS的印迹和识别机理进行研究。拟解决的主要问题21、菊酯类农药特异的分子印迹聚合物的获得。2、菊酯类农药分子印迹聚合物的印迹和识别机理的解析。三、研究的方法与技术路线1、研究方法将印迹分子、功能单体MAA、交联剂EGDMA、溶剂（乙腈）、引发剂（偶氮
4、二异丁氰，AIBN）混合，用超声波搅拌和氮气脱氧后，热引发聚合反应；粉碎、筛选，获得聚合物颗粒；采用索氏提取去除印迹分子；真空干燥，获得菊酯类农药分子印迹聚合物（MIPS）纳米结构材料，采用同样的方法获得其非印迹聚合物（NIPS），作为参比；MIPS材料亲和性、选择性以及专一性验证。通过静态吸附实验等MIPS的吸附容量、吸附动力学和选择性进行分析；通过扫描电镜、孔容和孔径测定等对MIPS的印迹和识别机理进行研究。2、技术路线四、研究的总体安排与进度2010年11月2010年12月1、实验前的准备工作查找资料，写开题报告。32、仪器、药品的准备和各种实验材料的准备。3、进行预试验。2010年12
5、月2011年3月1、菊酯类农药特异的分子印迹聚合物（MIPS）制备技术的建立和优化。2、通过静态吸附实验等MIPS的吸附容量、吸附动力学和选择性进行分析；3、通过扫描电镜、孔容和孔径测定等对MIPS的印迹和识别机理进行研究。2010年3月2010年5月1、补充相关数据，整理试验结果。2、撰写论文。3、论文定稿。五、主要参考文献1华纯拟除虫菊酯类农药的进展和剂型J世界农药,2009,31（5）13142齐小玲,王悦秋,张朔瑶等分子印迹聚合物的制备方法及应用进展J化学研究与应用,2009,2144444483司汴京,陈长宝,周杰新一代分子印迹技术J化学进展,（2009）09,21（9）4PAULI
6、NGLJATHEORYOFTHESTRUCTUREANDPROCESSOFFOMATIONOFANTIBODIESJAMCHENSOE,1940,623264326575WULFFG,SARHANA,ZABROCKIENZYMEANALOGUEBUILTPOLYMERSANDTHEIRUSEFOETHERESOLUTIONOFRACEMARESJTETRAHEDRONLETT,1973,44432943326WULFFG,DOBERKOBUSCHANDMMINARIKENZYMEANALOGUEBUILTPOLYMERS,CHIRALCAVITIESINPOLYMERLAYERSCOATEDO
7、NWIDEPORE7马娟娟,王新龙,杨春杰分子印迹聚合物材料在手性药物分离和药物检测中的应用J化工时刊,2004,181488ZHAOL,JIANFUD,MICHAELD,ETALMOLECULARLYIMPRINTEDPOLYMERICNANOSPHERESBYDIBLOCKCOPOLYMERSELF2ASSEMBLYJMACROMOLECULES,2006,39262926369HENRIKK,MARIAKDEVELOPMENTANDEVALUATIONOFSPHERICALMOLECULARLYIMPRINTEDPOLYMERBEADSJANALCHEM,2006,78365936661
8、0YONGLI,XIAOFEYY,HUANGHAOY,ETALSYNTHESISOFMAGNETICMOLECULARLYIMPRINTEDPOLYMERNANOWIRESUSINGANANOPOROUSALUMINATEMPLATEJMACROMOLECULES,2006,394497449911李永,杨黄浩,庄峙厦等表面分子印迹聚合物纳米线用于蛋白质的特异性识别J化学进展,2005,26491634163612张兴跃等分子印迹聚合物在固相提取食物污染物质中的应用M食品工业科技,2009,30（01）13513713张慧婷,叶贵标,李文明等分子印迹传感器技术在农药检测中的应用J农药学学报,2
9、006,8（1）81314孙慧,董襄朝,吕宪禹等色谱M仪器信息网专业期刊,2003,21（3）556015朱军,刘建军等分子印迹技术在毒品检测中的应用M中国法医学杂志,2009,59105毕业论文文献综述生物工程菊酯类农药分子印迹聚合物综述摘要分子印迹技术是在近年来发展起来的一种新的分子识别技术，菊酯类农药是人们利用分子印迹技术仿生合成的一类化合物。本文综述了菊酯类农药分子印迹聚合物的研究进展发展动向及趋势，对分子印迹技术发展前景做了一个扼要的概括。关键词菊酯类农药；分子印迹技术；聚合物1菊酯类农药的研究发展状况拟除虫菊酯类（简称菊酯类）农药是广谱性杀虫剂，具有速效、高效、低毒、低残留，对作物
10、安全等特点，除对140多种害虫防治有特效外，有些菊酯类农药还对地下害虫和螨类害虫有较好的防治效果1。它是人们利用分子印迹技术模拟天然虫菊素的空间结构和结合位点而仿生合成的一类化合物。菊酯类农药市场大、应用广、商品种类多，目前全世界菊酯类农药在杀虫剂市场中约占20，使用面积占整个杀虫剂面积的25，商品化的品种多达50多个；全球销售额上亿美元的农药品种有64个，其中菊脂类杀虫剂就有六个氯氰菊酯、高效氯氰菊酯、溴氰菊酯、联苯菊酯、顺式氯氰菊酯和S氰戊菊酯2。随着科技的逐渐进步，菊酯类农药也获得了飞速发展，早年第一代菊酯类农药对光不稳定、易被氧化成无效体，使它们只能作为卫生杀虫剂使用，而不能用作农作物
11、杀虫剂。后来第二代杀虫剂诞生，克服了第一代杀虫剂的缺点，其强烈的触杀和胃毒作用、高效和广谱、对哺乳动物毒性低、易降解不污染等特点使其成为农业上一类重要的杀虫剂3。后来日本三井东亚化学公司开发出一种名为多来宝（TREBON）醚菊酯的商品，它们没有与天然除虫菊素相同的化学结构，但其杀虫机理、杀虫活性与其他菊酯类农药相似，故也被归为菊酯农药3。2分子印迹技术的研究发展状况分子印迹技术MOLECULARIMPRINTINGTECHNIQUE,MIT又称分子烙印，是将高分子科学、材料科学、生物化学、化学工程等学科结合在一起，为获得在空间结构和结合位点上与模板分子完全匹配的聚合物，即分子印迹聚合物，（MO
12、LECULARIMPRINTINGPOLYMER,MIP的一种新型实验制备技术4。简单地说，就是仿照抗体的形成机理，在印记分子周围形成一个高交联的刚性高分子，除去印迹分子后在聚合物的网络结构中留下具有结合能力的反应基团，6对印迹分子表现出高度的选择识别性能5。1940年PAULING6就提出了用抗原作为模板来制备抗体的空间结合位点理论。20世纪80年代初，研究人员利用天然化合物或合成化合物模拟生物体系进行分子识别研究，在一定意义上构成了MIT的雏形7。德国HEINRICHHEINE大学的GWULFF89教授是这方面研究的先驱之一。但由于当时的技术以及可供选择的材料有限，故在20世纪90年代以前
13、研究进展缓慢。20世纪90年代以后，MIT方面的研究有了很多突破性和开创性的进展，1997年成立的国际性分子印迹学会（SOCIETYFORMOLECULARIMPRINTING,SMI），更是极大地促进了MIT及其理论的发展，瑞典LUND大学的KMOSBACH10教授在这方面的贡献功不可没。目前，国内外对MIT的研究正方兴未艾，研究及应用文献较多11。传统的分子印迹聚合物的制备方法大致有本体聚合、原位聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶胀聚合，表面聚合。它们大多是在有机溶剂中制备和应用，然而天然分子识别系统大多是在水相溶液中进行的，因此，如何能在水溶液或极性溶剂中制备和应用分子印迹聚合物将是其未来研究
14、发展的方向之一。另一方面，随着分子印迹技术的成熟，出现了许多新的印迹方法12，如分子印迹聚合纳米微球13、分子印迹球珠14、分子印迹纳米线1516等。目前MIT在固相萃取17、色谱分离、传感器以及农药的残留分析等领域应用广泛。3分子印迹技术在农药方面的研究发展状况农药可有效防治病虫害、杂草及其他有害生物化学药剂对农作物及农副产品的侵害，大大提高了粮食的产量，改善了人类的食物供应，同时也有效控制了某些传染病的传播18。但是随着农药的大量投入以及不合理使用，农药残留问题日益突出，农药残留污染土壤、水体和食品，破坏生态环境。因此农药残留尤其是食品中农药残留的检测引起了人们广泛的关注。在众多的农药残留
15、检测方法中，分子印迹技术具有广阔的发展前景，将分子印迹技术用于样品前处理或残留检测，在一定程度上克服了传统方法“需要对样品进行处理、去除干扰杂质、方法复杂、操作繁杂、选择性差、提取与净化效率低、试剂消耗量大”等缺点，实现目的组分的分离与检测，选择性高，适用范围广，易于工业化生产。目前分子印迹技术在农药残留检测方面的应用主要体现在两个方面一是分子印迹聚合物作为色谱固定相或毛细管填充物19，二是制备固相萃取柱以分离和富集痕量组分20，此外分子印迹技术在传感器21方面也有比较广泛的应用。分子印迹聚合物用于农药残留检测具有较高的选择性，化学环境耐受能力好，是一种良好的分离富集材料22。4存在的问题及前
16、景展望7目前对于MIT的研究与应用还处在探索阶段，从理论到方法都缺乏系统深入的研究，并且远未达到预期的应用和影响23。从目前已获得的成果看，还存在一些亟待解决的问题如目前功能单体的种类太少不能满足某些印迹分子的需求；分子印迹聚合物大多只能在非极性介质中制备和应用，且吸附容量较低；材料昂贵等等。因此，今后分子聚合物的研究24将主要围绕三个方面开发新的功能单体、在水溶体系中合成、改进材料尽可能使它适应规模化生产和大范围应用。随着高分子合成技术、现代分析检测技术、电子技术等的飞速发展，相信在不久的将来，分子印迹聚合物不仅种类增多，性能也会得到很大的改善，分子印迹技术将会在化学及其相关领域得到日益广泛
17、的应用25，分子印迹聚合物的制备、表征和理论体系也将日益完善。参考文献1李海屏杀虫剂新品种开发进展及特点J江苏化工,2004,3216112张一宾当今世界农药的特点及趋势J世界农药,2001,23615173陈万义主编农药生产与合成M北京化学工业出版社,2000,2111682174华纯拟除虫菊酯类农药的进展和剂型J世界农药,2009,31513145齐小玲,王悦秋,张朔瑶等分子印迹聚合物的制备方法及应用进展J化学研究与应用,2009,2144444486司汴京,陈长宝,周杰新一代分子印迹技术J化学进展,2009,09219117PAULINGLJATHEORYOFTHESTRUCTUREAN
18、DPROCESSOFFOMATIONOFANTIBODIESJAMCHENSOE,1940,623264326578VIATAKISG,ANDERSSLJMULLERR,ETALDRUGUSINGANTIBODYMIMICSMADEBYMOLECULARIMPRINTINGJNATURE,1993,361126456479WULFFG,SARHANA,ZABROCKIENZYMEANALOGUEBUILTPOLYMERSANDTHEIRUSEFOETHERESOLUTIONOFRACEMARESJTETRAHEDRONLETT,1973,44164329433210WULFFG,DOBERKO
19、BUSCHANDMMINARIKENZYMEANALOGUEBUILTPOLYMERSCHIRALCAVITIESINPOLYMERLAYERSCOATEDONWIDEPORESILICAREACTPOLYM,1985,31826127511MAYESAG,MOSBACHKMOLECULARLYIMPRINTEDPOLYMERBEADSSUSPENSIONPOLYMERIZATIONUSINGALIQUIDPERFLUOROCABONASTHEDISPERSINPHASEJANAL/CHEM,1996,681213769377412马娟娟,王新龙,杨春杰分子印迹聚合物材料在手性药物分离和药物检
20、测中的应用J化工时刊,2004,18148813ZHAOL,JIANFUD,MICHAELD,ETALMOLECULARLYIMPRINTEDPOLYMERICNANOSPHERESBYDIBLOCKCOPOLYMERSELF2ASSEMBLYJMACROMOLECULES,2006,39252629263614HENRIKK,MARIAKDEVELOPMENTANDEVALUATIONOFSPHERICALMOLECULARLYIMPRINTEDPOLYMERBEADSJANALCHEM,2006,78293659366615YONGLI,XIAOFEYY,HUANGHAOY,ETALSYN
21、THESISOFMAGNETICMOLECULARLYIMPRINTEDPOLYMERNANOWIRESUSINGANANOPOROUSALUMINATEMPLATEJMACROMOLECULES,2006,39444497449916李永,杨黄浩,庄峙厦等表面分子印迹聚合物纳米线用于蛋白质的特异性识别J化学进展,2005,2691634163617张兴跃分子印迹聚合物在固相提取食物污染物质中的应用M食品工业科技,2009,300113513718唐除痴,李煜,陈彬等农药化学J天津南开大学出版社,2003,324151619怀其勇,杨俊佼,雷荣等用于分子识别的分子印迹聚合物固定相J分析测定学报
22、,2001,206848920左国强,张裕平,龚文君等分子印迹液相色谱整体住的制备研究J化学试剂,2008,30317517721张慧婷,叶贵标,李文明等分子印迹传感器技术在农药检测中的应用J农药学学报,2006,8181322孙慧,董襄朝,吕宪禹等色谱M仪器信息网专业期刊,2003,213556023朱军,刘建军分子印迹技术在毒品检测中的应用M中国法医学杂志,2009,51291024史瑞雪,郭成海,皱小红等分子印迹技术研究进展J化学进展,2002,14318118225王荣艳,王静分子印迹技术的研究的新进展及应用J现代科学仪器,2008,11850559本科毕业设计（20_届）菊酯类农药分
23、子印迹聚合物的研制及表征10摘要分别以氯氰菊酯、溴氰菊酯为模板分子，甲基丙烯酸（MAA）为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸甲酯（EGDMA）为交联剂，偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，以乙腈为致孔剂，通过本体聚合法获得了对5种拟除虫菊酯类农药具有特异识别性的分子印迹聚合物（MOLECULARLYIMPRINTEDPOLYMERS,MIPS），并进一步通过静态吸附实验对获得的聚合物的选择吸附性能进行评价；通过扫描电镜实验及孔容孔径分析对聚合物的印迹和识别机理进行研究。结果表明，获得分子印迹聚合物具有较好的分子印迹效果。关键词菊酯类农药；分子印迹技术；MIPSABSTRACTASERIESOFPOLY
24、MERSWEREPREPAREDBYBULKPOLYMERIZATIONINMETHANOLACETONITRILESOLUTIONCISCYPERMETHRINDELTAMETHRINANDETHYLENEGLYCOLDIMETHACRYLATEEGDMA,AZODIISOBUTYRONITRILEAIBNWEREUSEDASTEMPLATE,FUNCTIONALMONOMERANDCROSSLINKER,RESPECTIVELYTHESELECTIVITYANDADSORPTIONPROPERTIESOFTHEPLOLYMERSWEREEVALUATEDBYBINDINGEXPERIMEN
25、TSANDWITHTHETHEORETICALMODELOFMOLECULARIMPRINTINGTECHNIQUEBYSTATICADSORPTIONEXPERIMENTRESEARCH,THECHOICEOFPOLYMEREVALUATEABLILITYTHROUGHEXPERIMENTANDSCANNINGELECTRONMICROSCOPESEMANALYSISOFPOLYMERPROVIDESAPERTURETOSTUDYTHEMECHANISMOFMOLECULARLYIMPRINTEDANDRECOGNITIONKEYWORDSPYRETHROIDSPESTICIDESMOLEC
26、ULARIMPRINTINGTECHNOLOGYMIPS11目录中英文摘要_TOC2918014091前言122实验1321主要仪器与试剂13211仪器13212试剂1322分子印迹聚合物的合成1323聚合物的静态吸附实验14231MIP1的静态吸附实验14232MIP2的静态吸附实验14233NIP的静态吸附实验1424扫描电镜15241原理15242过程1525孔容、孔径测定153结果与分析1531分子印迹聚合物的评价1532聚合物的静态吸附评价15321氯氰菊酯分子印迹聚合物（MIP1）的静态吸附评价16322溴氰菊酯分子印迹聚合物（MIP2）的静态吸附评价16323非印迹聚合物（NIP
27、）的静态吸附评价1733扫描电镜分析1734孔容孔径分析194小结1941分子印迹聚合物1942分子印迹技术19致谢错误未定义书签。参考文献20121前言从除虫菊花中可以分离萃取出一种具有杀虫效果的活性成分，称为天然除虫菊素，天然除虫菊素见光慢慢分解成水和CO，因此用其配制的农药或卫生杀虫剂等使用后残留浓度较低，是国际公认的安全的无公害天然杀虫剂。菊酯类（拟除虫菊酯类）农药就是人类利用化学手段模拟天然除虫菊素的化学结构而仿生合成的一类广谱性杀虫剂1，其具有除虫菊素在杀虫和环保方面的特征和优势具有触杀、胃毒和驱避作用，能对周围神经系统、中枢神经系统及其他器官组织同时起作用；对害虫击倒力强，杀虫谱
28、广，使用浓度低，对人、畜低毒，对植物及环境安全。但是，随着农药的大量投入及不合理使用，农药残留问题日益突出，农药残留污染土壤、水体和食品，破坏生态环境。虽然菊酯类农药对人、畜低毒，但过度的使用仍会给人类的带来一定的伤害，对皮肤和粘膜有轻度刺激作用，比如引起皮炎，甚至特殊的过敏，因此农药残留尤其是食品中农药残留的检测引起了人们广泛的关注。目前，农药残留检测分析过程一般包括取样、样品前处理（提取、净化、衍生化）和检测，其中样品前处理直接关系检测结果的精确与否，因此在农药残留检测的众多方法中，样品前处理方法是衡量检测方法的主要因素。其中在检测技术方面，国内外已较多采用多残留检测技术和快速筛选检测技术
29、，而在样品前处理方面，固相萃取（SPE）、微波提取技术、凝胶层析（GPC）、加速溶剂提取（ASE）、基体分散固相萃取（MSPD）、超临界萃取（SFE）、固相微萃取技术2受到了高度重视。我国目前主要采用传统的溶剂萃取、液液分配、柱层析净化。这些前处理方法存在自动化程度低、提取净化的效率不高、方法复杂、操作繁杂、选择性差、试剂消耗量大等弊病。因此开发快速、有效、简单、高选择性和有机溶剂消耗少的分析样品前处理技术迫在眉睫。分子印迹技术是获得在空间结构和结合位点上与某一分子或某一类结构相似分子匹配的聚合物的实验制备技术3，它是近年来集高分子合成、分子设计、分子识别、仿生生物工程等众多学科优势发展起来的
30、一门边缘学科分支，它在分析化学、生物工程临床医学、环境监测、食品工业等领域展现了广泛的应用前景4，目前已用于天然抗体模拟、化学仿生传感器、固相萃取、色谱分离、酶催化模拟等方面5。将分子印迹技术用于环境中农药残留检测样品前处理或残留检测6，能够实现目的组分的分离与检测，选择性高，适用范围广，易于工业化生产。分子印迹聚合物用于农药残留检测具有较高的选择性，化学环境耐受能力好，是一种良好的分离富集材料8。目前分子印迹技术在农药残留检测方面的应用主要体现在两个方面一是分子印迹聚合物作为色谱固定相或毛细管填充物7，二是制备固相萃取柱以分离和富集痕量组分。本论文采用分子印迹技术，分别以氯氰菊酯、溴氰菊酯为
31、模板分子，甲基丙烯酸（MAA）为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸甲酯（EGDMA）为交联剂，偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，在乙腈溶液中采用本体聚合法9分别制备了氯氰菊酯及溴氰菊酯的分子印迹聚合物，并对制得的印迹聚合物的吸附性能、表面形态以及孔容孔径进行了表征。132实验21主要仪器与试剂211仪器超声波清洗仪（SK5200H），高效液相色谱系统（SHIMADZU，日本）；氮气吹干仪（HGC12A，上海）；HHS型水浴锅购自巩义市予华仪器有限责任公司；索氏萃取仪；SHZ型循环水真空泵（上海亚荣生化仪器厂）；BELSORPMEASURINGINSTRUMENTS（BELSORPMINIII，JAP
32、AN，INC）；场发射扫描电子显微镜（FEISIRION200，美国FEI公司）。212试剂交联剂乙二醇二甲基丙烯酸甲酯（EGDMA）购自FLUKA公司；引发剂偶氮二异丁腈（AIBN）为分析纯，购自国药集团药业股份有限公司；功能单体甲基丙烯酸（MAA）购自SIGMAALDRICH公司产品；模板分子氯氰菊酯、溴氰菊酯；乙腈，甲醇为色谱纯，购自FISHERSCIENTIFIC公司。22分子印迹聚合物的合成分子印迹聚合物的制备在洁净的圆底烧瓶中，加入15ML乙腈，充分溶解后，再加入甲基丙烯酸，磁力搅拌3H，然后加入1MMOL模板分子氯氰菊酯，120MG引发剂偶氮二异丁腈（AIBN），5ML交联剂乙二
33、醇二甲基丙烯酸甲酯（EGDMA），模板分子、功能单体、交联剂的物质的量之比为1420，转移到10ML玻璃管中，密封，放入恒温浴锅中，于60C下恒温聚合24H10。反应完成后，将获得的聚合物MIP1研磨，过60M筛，放入小烧杯中，加入甲醇/甲酸（90/10，V/V）中，超声洗脱5MIN后转入离心机中分离，弃去离心液，反复多次，直到用气相色谱电子捕获检测器（GCEDD）检测不到模板分子11，进一步用甲醇洗至中性，放入真空干燥箱中60C恒温干燥至恒重。分子印迹聚合物制备过程见图1。FIG1THEPROCESSUREOFMIPPREPARATION14图1分子印迹聚合物制备过程12用上述同样的方法以溴
34、氰菊酯为模板分子制得分子印迹聚合物MIP2。再以同样的方法不加模板分子制备非印迹分子聚合物NIP。23聚合物的静态吸附实验231MIP1的静态吸附实验准确称取400MGMIP1分别加入到20ML浓度从00MG/L到1000MG/L不同浓度的氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯、氟氯氰菊酯及联苯菊酯（几种常用的拟除虫菊酯杀虫剂，结构见图2）溶液中，在25C下进行吸附结合实验反应24H。用离心机分离所得的悬浮物，然后取部分上清液稀释后，测定，并计算吸附量（Q），绘制聚合物MIP1的等温吸附曲线13。FIG2THESTRUCTUREOFTHEPYRETHROIDPESTICIDERESIDUES图2拟除虫菊
35、酯类农药的结构232MIP2的静态吸附实验同231实验步骤准确称取400MGMIP2分别加入到20ML浓度从00MG/L到1000MG/L不等的氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯、氟氯氰菊酯及联苯菊酯溶液中，在25C下进行吸附结合实验反应24H。用离心机分离所得的悬浮物，然后取部分上清液稀释后，测定，并计算吸附量（Q），绘制聚合物MIP2的等温吸附曲线。233NIP的静态吸附实验同231实验步骤准确称取400MGNIP分别加入到20ML浓度从00MG/L到1000MG/L不等的氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯、氟氯氰菊酯及联苯菊酯溶液中，在25C下进行吸附结合实验反应24H。用离心机分离所得的悬浮物，然
36、后取部分上清液稀释后，测定，并计算吸附量Q，绘制聚合物NIP的吸附曲线。1524扫描电镜241原理扫描电镜是用极细的电子束在样品表面扫描，将产生的二次电子用特制的探测器收集，形成电信号运送到显像管，在荧光屏上显示物体14。能够直接观察直径100MM，高50MM，或更大尺寸的试样，对试样的形状没有任何限制，粗糙表面也能观察，这便免除了制备样品的麻烦，而且能真实观察试样本身物质成分不同的衬度（背反射电子象）。242过程利用SEM15直接观察聚合物表面表观形态。25孔容、孔径测定用微粒学ASAP2020分析器16对聚合物的孔容孔径进行测量并用BET法进行分析。首先将要分析的样品在150C的氮流下干燥
37、24H，然后称取5000MG干燥后的聚合物进行分析。在77K下记录吸附及解吸等温线，然后用BJH法获得聚合物孔径大小。3结果与分析31分子印迹聚合物的评价分子印迹聚合物（MOLECULARLYIMPRINTEDPOLYMERS,MIPS）是依据分子印迹技术，将模板分子、功能单体、交联剂和引发剂等在特定的溶液体系中进行聚合反应而制得的具有高交联刚性的聚合物；然后通过物理或化学的方法除去其中的模板分子，得到具有与模板分子相同空间结构和功能基团在空间结构内精确互补的聚合物。因此，分子印迹聚合物具有从复杂样品中选择性提取目标分子或与其结构相似的某一化合物的能力，可用于固相萃取填料、固相微萃取涂层及分子
38、印迹薄膜来分离富集复杂样品中的痕量分析物，克服传统固相萃取选择性差的缺点。同时，分子印迹聚合物制备成本低，且印迹分子可以回收重复使用，目前在色谱分离、膜分离、固相萃取、药物控制释放、化学传感、环境检测等方面都有广泛应用。有报道表明，MIPS能识别不同的分子，空间结构的选择性起了重要的作用，尤其当被分析物大于模板分子时由于空间斥力会降低印迹作用效果。因此，选择合适的模板分子合成MIPS，从而能够有效的识别被分析物。拟除虫类菊酯农药具有一个共同的化学结构环丙烷羧酸和不同在于侧链基团的形状及大小。因此，本论文分别用氯氰菊酯和溴氰菊酯为模板分子，通过本体聚合法获得了相关的MIPS，进一步通过静态吸附实
39、验研究获得的MIPS对氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯、氟氯氰菊酯及联苯菊酯的吸附效果。32聚合物的静态吸附评价采用静态吸附实验，测定MIP1（氯氰菊酯为模板分子获得的MIPS）对氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯、氟氯氰菊酯及联苯菊酯五种物质的吸附能力，在底物浓度为01000MG/L范围内，测定了MIP1对5种菊酯类农药的吸附等温线，如图3所示。为了对比吸附性质，同时也测定了MIP2和NIP对5种菊酯类农药的吸附等温线，结果如图4、图5。16321氯氰菊酯分子印迹聚合物（MIP1）的静态吸附评价图3以氯氰菊酯为模板分子获得的印迹聚合物对五种菊酯类农药的吸附曲线由图3可以看出，MIP1（氯氰菊酯印迹聚合
40、物）对5种菊酯类农药（氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯、氟氯氰菊酯及联苯菊酯）都有一定的吸附作用。随着底物浓度的增加，吸附量也随之增加，5种菊酯类农药在同一浓度（250MG/L）下达到吸附饱和状态，但是达到吸附饱和状态时的吸附量却各不相同。达到吸附饱和状态（即最大吸附量）后，吸附量随着底物浓度的增加而没有明显增加。由图3可知，在该条件下MIP1对溴氰菊酯和联苯菊酯的吸附量相近且是几种聚酯类农药中吸附量最小的，最大吸附量为135140MOL；随之是氰戊菊酯，MIP1对其的最大吸附量为170MOL；对氟氯氰菊酯的最大吸附量为190MOL；聚合物MIP1对氯氰菊酯的最大吸附量达到了235MOL。其原因可
41、能是MIP1（氯氰菊酯印迹聚合物）对氯氰菊酯具有特异性吸附，在合成过程中由于模板分子氯氰菊酯的加入而形成了MIP1（氯氰菊酯印迹聚合物），当洗涤除去模板分子后在聚合物内部形成了形状与官能团位置均与氯氰菊酯相配合的孔穴，正是由于这些孔穴的存在，使印迹聚合物对模板物质具有良好的选择性结合能力。虽然5种菊酯类农药结构相似，但由于官能团的差异及位置的不同，其他几种菊酯类农药并不能完全与作用位点匹配，因此，MIP1对其他4种菊酯类农药的吸附量相对较小，从而表明MIP1对氯氰菊酯具有特异的吸附性。322溴氰菊酯分子印迹聚合物（MIP2）的静态吸附评价17图4以溴氰菊酯为模板分子获得的印迹聚合物对五种菊酯类
42、农药的吸附曲线同样，由图4可以看出MIP2（溴氰菊酯印迹聚合物）对几种菊酯类农药（氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯、氟氯氰菊酯及联苯菊酯）都有一定的吸附作用。在聚合物MIP2加入量一定（40MG）时，随着底物浓度的增加，吸附量也随之增加，几种菊酯类农药几乎在同一浓度（250MG/L）下达到吸附饱和状态，但是达到吸附饱和状态时的吸附量却各不相同。达到吸附饱和状态（即最大吸附量）后，吸附量不再随着底物浓度的增加而增加。依据对图3以氯氰菊酯为模板分子获得的印迹聚合物对五种菊酯类农药的吸附曲线的分析，理论上MIP2对几种菊酯类农药的最大吸附量应是溴氰菊酯最大，但从图4MIP2的吸附曲线可以看出，MIP2对
43、几种菊酯类农药的最大吸附量仍然是氯氰菊酯。不过，对比图3和图4可以明显看出MIP1的吸附量总是大于MIP2的吸附量。此外，图3中MIP1对溴氰菊酯和联苯菊酯的吸附量相近，而在图4中MIP2对对溴氰菊酯的吸附量约高于对联苯菊酯的吸附量，因此也可以说明MIP2对模板分子仍具有较强的特异性吸附能力。对于MIP2对氯氰菊酯、氟氯氰菊酯、氰戊菊酯的吸附量高于对溴氰菊酯的吸附量，表明印迹聚合物的吸附量不仅与底物的结构有关还与模板分子的种类有关。323非印迹聚合物（NIP）的静态吸附评价图5非印迹聚合物对五种菊酯类农药的吸附曲线由图5可以看出，NIP对几种菊酯类农药也具有一定的吸附作用，这是因为聚合物表面具
44、有空隙，但是对比图3、图4可以明显看出MIP的吸附量总是大于NIP的吸附量，进一步说明在印迹过程中，模板分子在印迹聚合物中留下的印迹孔穴及孔穴上的活性结合位点决定了印迹聚合物对模板分子及其结构相关分子具有较强的特异性吸附能力。33扫描电镜分析将MIP1（氯氰菊酯印迹聚合物）、MIP2（溴氰菊酯印迹聚合物）和NIP（非印迹聚合物）进行扫描电镜观察，结果如图6、图7和图8所示。18图6MIP1（氯氰菊酯印迹聚合物）扫描电镜图图7MIP2（溴氰菊酯印迹聚合物）扫描电镜图图8NIP（非印迹聚合物）电镜扫描图从图6和图7可以看出，印迹聚合物表面多孔、质地疏松；而非印迹聚合物（见图8）的表面虽然孔较少，空
45、隙也较小，质地相对紧密。此表面结构的差异决定了在底物种类、浓度相同的情况下非印迹聚合物的吸附量总是远小于印迹聚合物的吸附量。比较图6和图7可以看出，MIP1结构紧凑、表面积较小、平均孔径规模较小、空隙体积也较小，但由于聚合物的特性，它比MIP2具有更高的刚性约束能力与更高的骨干和选择性，从而引起二者在底物种类、浓度及其他条件相同的情况下吸附量的差异。1934孔容孔径分析聚合物的比表面积和孔径大小对MIPS的吸附性能及其应用具有很大影响，因此对以EGDMA为交联剂合成的聚合物MIP1、MIP2及NIP的比表面积、孔体积和平均孔径进行了比较（表1）。表1MIP1、MIP2及NIP的比表面积、孔体积
46、和平均孔径比较POLYMERSSURFACEAREAM2/GTOTALPOREVOLUMECM3/GAVERAGEPOREDIAMETERNMCMIPS3280058728XMIPS3200055710NIPS31158052655由表1可以看出，以氯氰菊酯为模板分子获得的印迹聚合物的比表面积、孔容、孔径都比以溴氰菊酯为模板分子合成的印迹聚合物大，由此进一步说明了底物浓度及其他条件一定的情况下，氯氰菊酯分子印迹聚合物的吸附量总是大于溴氰菊酯。同理，对比分子印迹聚合物和非印迹聚合物的比表面积、孔容、孔径，也充分说明了在底物浓度及其他条件一定的情况下，分子印迹聚合物的吸附量总是大于非印迹聚合物的吸
47、附量。4小结41分子印迹聚合物分子印迹技术MOLECULARLYIMPRINTEDTECHNOLOGY,MIT是近年来迅速发展起来的一门实验制备技术，该技术的核心是制备分子印迹聚合物（MOLECULARLYIMPRINTEDPOLYMER,MIPS。近年来，分子印迹技术受到了人们越来越多的关注，分子印迹聚合物的制备研究获得了很大的发展。仅分子印迹聚合物的制备方法达六种本体聚合、原位聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶胀聚合，表面聚合。本实验采用本体聚合法，分别以氯氰菊酯及溴氰菊酯为模板分子，甲基丙烯酸（MAA）为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸甲酯（EGDMA）为交联剂，偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，
48、在乙腈溶液中分别制备了氯氰菊酯及溴氰菊酯分子印迹聚合物。并采用静态吸附的方法，分别测定了印迹聚合物及非印迹聚合物对氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯、氟氯氰菊酯及联苯菊酯五种物质的吸附能力，结果标明获得的MIPS可以识别模板分子及其具有类似结构的化合物物，并对模板分子呈现了较高的选择性。扫描电镜、孔容孔径分析标明获得分子印迹聚合物与对照聚合物相比具有更大的比表面积和孔径。42分子印迹技术分子印迹聚技术经过近年来的迅猛发展，相关研究已有不少，根据分子印迹聚合物的高选择性和专一识别能力，使其在农药残留、痕量元素检测前处理等物质的分离和纯化方面得到了非常广泛的应用，但分子印迹技术仍然存在一些亟待解决的问题
49、17。首先，从理论上，20分子印迹聚合物结合位点的作用机理、传质机理还很模糊，要弄清楚印迹分子专一识别过程仍需要展开大量的实验研究工作；其次，在制备上，目前功能单体和交联剂等的选择范围还有一定的局限性，尤其是功能单体的种类太少不能满足某些印迹分子的需求，制备技术有待于进一步研究开发；再次，由于目前分子印迹聚合物大多只能在非极性介质中制备和应用，且吸附容量较低，而且目前能用于分子印迹的大多是小分子，而有关大分子的报道的成功实例较少。另外在有机溶液中制备分子印迹聚合物，其识别位点与印迹分子间的分子间作用力多以氢键为主。而很多样品是在水相体系下，当用于此类样品的前处理时，其识别过程会受到水等强极性溶剂干扰，因此在水溶液中进行分子印迹和识别仍然是一个难题。但是，随着化学、生命科学、材料科学、分析技术以及人工合成手段、现代分析检测手段、电子技术等迅猛发展，分子印迹聚合物的制备、表征和理论体系将日益完善，固相萃取、仿生传感器将更广的步人商业化阶段。分子印迹技术所取得的成果将在不久发挥其重要作用，并且应用范围也将会更加的广泛18。参考文献1华纯拟除虫菊酯类农药的进展和剂型J世界农药,2009,81052管健,盛静农药残留检测技术及研究进展J中国卫生检验杂志,2008,1218243924423马淑娟,郭满栋分子印迹技术研究的新进展J自然科学,2006,62
