分子印跡固相萃取-前處理陣列芯片的構建及其食品安全分析應用.pdf

1、本論文在碳納米材料技、分子印跡固相萃取技術(Molecularly imprinted solid-phase extraction,MISPE)與微芯片技術的基礎上，分別研制了三種以功能化氧化石墨烯為載體材料的MISPE整體柱，將性能優(yōu)良的小柱集成于微芯片通道內構建前處理陣列芯片。該裝置具有特異識別、選擇富集及基質除雜的功能以及簡便、實用、成本低的特點，經過樣品預處理后，利用高效液相色譜分析系統(tǒng)(High performance li

2、quid chromatography,HPLC)對食品樣品中的有害目標物進行痕量檢測。通過一定方法合成MISPE整體柱后，選取一定數量的小柱鑲嵌于聚二甲基硅氧烷(PDMS)/玻璃芯片中得到MISPE前處理陣列芯片，利用MISPE聚合物的特定空間結合位點在陣列芯片上實現(xiàn)對目標物的識別富集過程，同時能夠有效去除基質干擾，并結合HPLC法對不同食品樣品中待測物進行高靈敏度檢測。本文將從以下幾個方面進行簡單的內容敘述：
　　1.緒論。首

3、先介紹了本論文的研究背景、目的及現(xiàn)實意義，并分別從分子印跡技術的原理與制備方法、分子印跡固相萃取技術的發(fā)展現(xiàn)狀與實際應用等方面進行了闡述。然后重點概括了微芯片技術的定義、制作芯片材料的方法以及芯片上固相萃取技術的應用實例等。為了提高MISPE整體柱的富集除雜性能，改善分子印跡聚合物中結合位點被包埋情況，本文引入功能化碳納米材料并簡述了碳納米材料分類、石墨烯合成方法以及與分子印跡固相萃取技術結合的實際應用等。接下來對整體柱的傳統(tǒng)定義、常見

4、分類以及分子印跡型整體柱的研究現(xiàn)狀與應用實例進行了簡要描述。最后，結合食品安全問題的現(xiàn)狀，本論文旨在構建雜合納米材料-分子印跡固相萃取前處理陣列芯片并將其應用于食品樣品安全分析，指明了論文的研究意義與目的。
　　2.本章針對食品禁用致癌染料的分析問題，構建了基于硅烷化氧化石墨烯(GO/SiO2)納米材料的陣列式MISPE-PDMS/玻璃芯片前處理裝置，并結合高效液相色譜熒光檢測(High performance liquid ch

5、romatography-fluorescence detection,HPLC-FLD)法對辣椒粉中的羅丹明B(RB)進行痕量檢測。首先將印跡分子-RB，單體-甲基丙烯酸(Methyl acrylamide,MAA)，載體材料-GO/SiO2，交聯(lián)劑-乙二醇二甲基丙烯酸甲酯(Ethylene glycol dimethyl methacrylate,EDMA)，三元致孔劑-甲醇/甲苯/正十二醇(0.5:1:1.5,v/v/v)，引發(fā)劑

6、-偶氮二異丁腈(Azodiisobutyronitrile,AIBN)在適宜條件下反應得到GO/SiO2-MISPE整體柱。然后將硅烷化的玻璃蓋片與制備的PDMS基片通過等離子鍵合方式封合形成PDMS/玻璃雜合芯片。取4根GO/SiO2-MISPE柱集成于該雜合芯片微通道中制得GO/SiO2-MISPE陣列芯片裝置，芯片上的樣品流動通過微量注射泵驅動完成，實現(xiàn)對GO/SiO2-MISPE柱的活化、上樣、淋洗、洗脫等一系列過程，可用于樣品

7、預處理。本實驗分別對一系列影響參數進行探討研究，例如印跡分子/功能單體/交聯(lián)劑比例(T:M:C)、碳納米材料的加入量、反應時間或溫度或方法等條件、致孔劑類別與比例、淋洗液和洗脫液種類等，從而獲得性能優(yōu)良的GO/SiO2-MISPE整體柱。通過使用掃描電鏡(scanning electron microscope,SEM)對GO/SiO2-MISPE柱進行內部形態(tài)表征以及紅外光譜(Fourier transform infrared,FT

8、-IR)對該柱進行分子結構表征，并利用HPLC-FLD法對該柱的吸附容量、選擇性及陣列芯片的性能、富集倍數進行考察。該法操作過程簡便、對實際樣品分析效果好，并且靈敏度較高，可用于對辣椒粉等調味品中RB的含量檢測過程中，具有較大實際意義。
　　3.本章針對水產品中環(huán)境激素殘留的安全問題，構建了基于納米銀-氧化石墨烯(Ag/GO)納米材料的陣列式雙印跡MISPE-PDMS/玻璃芯片前處理裝置，并結合HPLC-FLD法對草魚中的雙酚A(

9、BPA)和壬基酚(NP)同時進行痕量檢測。其中，Ag/GO-MISPE整體柱的制備以BPA和NP，MAA，Ag/GO，EDMA，甲醇:甲苯(1:0.3,v/v)，AIBN分別作為雙印跡模板、單體、載體材料、交聯(lián)劑、二元致孔劑、引發(fā)劑在密封容器內通過原位聚合方式制得。選取8根性能優(yōu)良的雙印跡Ag/GO-MISPE柱分別嵌入PDMS基片對應的微通道內，與硅烷化玻璃片鍵合后制得Ag/GO-MISPE-PDMS/玻璃陣列芯片，將雜合芯片上的進/

10、出端口分別與注射泵和收液瓶連接以順利完成上樣、洗脫等過程，該陣列芯片前處理裝置不僅大幅度提高Ag/GO-MISPE柱吸附容量，還能對BPA和NP兩種物質同時進行選擇性識別富集。本實驗分別對T:M:C比例、聚合條件、致孔劑、洗脫液和淋洗液的種類與比例等條件進行了優(yōu)化，同時采用SEM、FT-IR對Ag/GO-MISPE整體柱的形態(tài)結構進行了表征，并考察了Ag/GO-MISPE柱的吸附容量和選擇性及雙印跡陣列芯片的性能和富集倍數。結果表明該方

11、法可成功地應用于水產品中BPA和NP的同時分離測定。
　　4.本章針對廣譜抗生素藥物在動物源性樣品中殘留嚴重的現(xiàn)狀，構建了雜合磁性氧化石墨烯(Fe3O4/GO)納米材料的輻射式多印跡MISPE-PDMS/玻璃陣列芯片裝置，并結合HPLC-FLD法同時痕量分析檢測雞蛋中存在的四環(huán)素(TC)、金霉素(CTC)、強力霉素(DC)成分。分別以TC、CTC、DC作為單一模板，將MAA，F(xiàn)e3O4/GO，EDMA，甲醇/乙腈/丁二醇(1:1:

12、0.5,v/v/v)，AIBN依次作為功能單體、載體材料、交聯(lián)劑、混合致孔劑和引發(fā)劑在水浴加熱條件下反應制得三種Fe3O4/GO-MISPE整體柱。各選取4根三種自制小柱集成于12通道的PDMS基片上，然后與玻璃封合制得輻射式Fe3O4/GO-MISPE-PDMS/玻璃芯片。本實驗對三種Fe3O4/GO-MISPE整體柱的T:M:C比例、聚合條件、致孔劑、洗脫液和淋洗液種類及比例等參數進行篩選得到性能良好的小柱。采用SEM、FT-IR對