[发明专利]一种酵母菌表面原子转移印迹吸附剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及环境材料制备技术领域，特指一种酵母菌表面原子转移印迹吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

分子印迹技术是以目标待测物为模板分子,将具有结构上互补的功能化聚合物单体通过共价或非共价键与模板分子结合并，加入交联剂进行聚合反应，反应完成后将模板分子洗脱出来，形成的一种具有固定空穴大小和形状及有确定排列功能团的分子印迹聚合物(MIPs)的技术，表面印迹技术通过把分子识别位点建立在基质材料的表面，较好的解决了传统分子印迹技术整体还存在的一些严重缺陷，如活性位点包埋过深，传质和电荷传递的动力学速率慢，吸附-脱附的动力学性能不佳等，原子转移自由基聚合法是90年代以来最新发展的活性自由基聚合技术。它借鉴有机化学合成中原子转移自由基加成法生成碳-碳键的思路，利用卤原子在聚合物增长链与引发、催化体系之间的转移，即存在一个休眠自由基活性种和增长自由基活性种可逆的化学平衡，以达到延长自由基寿命、降低自由基活性种浓度，使链终止等副反应尽量减少，最终使聚合反应达到可控的目的，将原子转移自由基聚合法引入表面印迹的实验方法既解决了传统分子印迹技术整体存在的一些严重缺陷，又使聚合反应最终达到可控的目的。常用的基质材料有SiO₂和TiO₂等硅钛基微/纳米材料。

为了降低合成材料的成本以及提高材料的相容性，生物材料是理想的印迹基质材料，酵母菌作为一类廉价、易得、安全的工业微生物，其表面丰富的基团可提高与聚合物的稳定性，近期，我们原子转移的引发剂载在酵母菌表面，随后在其表面实施印迹聚合过程，目前用原子转移自由基聚合方法在酵母菌表面印迹获得印迹聚合吸附剂的研究尚未有报道。

头孢氨苄是头孢类抗生素，是广谱抗生素，广泛应用于用于敏感菌所致的呼吸道感染、泌尿道感染、妇产科感染、皮肤及软组织感染、淋病等疾病的治疗。医学研究表明，头孢氨苄有较强的副作用，所以，实时监测和分离去除环境水体中的抗生素类药物已是摆在我们面前刻不容缓的问题，考虑到合成的印迹聚合物对头孢氨苄具有选择识别性能，为分离体系中的头孢氨苄提供一类新方法，并不断在药物分离领域发挥不可替代的作用。

发明内容

本发明首先在酵母菌表面载入引发剂，获得带有引发剂的基质材料。随后以头孢氨苄为模板分子，甲基丙稀酸(MAA)为功能单体，乙二醇二(甲基丙烯酸)酯(EGDMA)为交联剂，CuCl为催化剂，通过原子转移自由基聚合过程，制备酵母菌表面印迹吸附剂，并将吸附剂用于水溶液中头孢氨苄抗生素的选择性识别和分离。

本发明采用的技术方案是：

（1）酵母菌表面载入引发剂的制备

 将酵母菌加入到按体积比为(10~100):10的氯化亚砜和苯的混合液中，其中酵母菌与混合液中的苯按质量与体积比为(0.1~2 g):10 mL加入，在65-85℃下反应20~30 h，用四氢呋喃洗涤三次，20~40 ℃真空烘干，取烘干的所得物分散在体积比为(25~45):1 的四氢呋喃和无水三乙胺混合溶液中，其中烘干所得物与无水三乙胺按质量与体积比为(0.1-2 g):1 mL，在冰浴中通氮气排空氧气后_，逐滴加入与无水三乙胺体积比为(0.5~2.5):1 的异丁酰溴，室温反应12~18 h，用乙醇洗涤三次，20~40 ℃真空烘干，得到的酵母菌引发剂。

（2）酵母菌表面印迹吸附剂(MIPs)的制备

将模板分子头孢氨苄加入到按体积比为1:(6-20) 的甲基丙稀酸与乙二醇二(甲基丙烯酸)酯的混合溶液中，其中头孢氨苄与混合溶液中的甲基丙稀酸的质量比为(0.1~1.5):1，之后加入体积比为(3~6):1甲醇与蒸馏水的混合溶液中，其中蒸馏水与上述乙二醇二(甲基丙烯酸)酯的体积比为(0.5~3.0):1，在氮气保护下加入酵母菌引发剂，酵母菌引发剂与上述乙二醇二(甲基丙烯酸)酯的质量比为(0.1~1.5):1，室温搅拌0.5~2 h，形成预聚合溶液。

在预聚合溶液中，氮气保护下加入五甲基二乙烯三胺，加入的五甲基二乙烯三胺与上述甲基丙稀酸的物质的量的比为(0.01~0.15):1，随后加入氯化亚铜，氯化亚铜与五甲基二乙烯三胺的物质的量的比为(0.5~2.5):1，预聚合溶液在氮气保护下，15-35℃下反应10~18 h，最后产物用甲醇和醋酸的混合液为提取液索式提取48~60 h，甲醇和醋酸体积比为(75~95):10，脱除模板分子头孢氨苄，在40~60 ℃下真空干燥。

对应的非印迹吸附剂（NIPs）制备方法与上述相同，但不加模板分子头孢氨苄。