一种富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针及其在植物活体中农药残留分析及其内源性非靶向代谢物分析中的应用，富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针，包括不锈钢丝和涂覆于不锈钢丝上的表面涂层，所述表面涂层由富氮多孔聚合物和具有生物相容性的聚二甲基硅氧烷涂层组成，所制备的富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针对农药和植物内源代谢物均具有很好的萃取效果，涂层的生物相容性好且耐受高温，完全满足活体采样和热脱附仪器分析的应用需求，萃取效果优于市面上所售的价格高昂的商用固相微萃取探针。上所售的价格高昂的商用固相微萃取探针。上所售的价格高昂的商用固相微萃取探针。

【技术实现步骤摘要】
一种富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针及其应用

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[0001]本专利技术涉及固相微萃取领域和分析领域，具体涉及一种富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针及其应用。

技术介绍
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[0002]农业生产过程中使用的农药能够直接通过植物根系或叶片进入植物体内，对植物的正常生理代谢过程造成影响，并沿食物链对生态和人体健康造成威胁，跟踪研究农药在活体植物中的富集和消除以及植物在农药污染胁迫下的代谢失衡行为与机制，对深入评估农药污染的生物风险具有重要意义。而发展能够有效萃取出植物体内性质各异的农药残留和受扰代谢物的样品前处理方法，以尽可能地避免目标物和代谢物在前处理过程中的遗失，对相关研究的开展十分重要。固相微萃取(Solid
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phase microextraction，SPME)是一种操作简便且无需大量溶剂的样品前处理技术，该技术集萃取、净化、分离和富集于一体，可与色谱、高分辨质谱等多种高效分析检测仪器直接联用。由于SPME萃取装置尺寸极其微小(在微米级别)，能够在活体植物组织中近乎无损地完成分析物的一步原位萃取，并可对生物个体进行长时间的跟踪研究，因此活体SPME采样技术为植物体内污染物和代谢物的分析提供了很好的解决方案。萃取涂层是SPME技术的核心，活体SPME技术的广泛应用和高灵敏性依赖于涂层材料的发展和制备。尽管一些涂层已经实现商用化，但是这些商用探针存在价格昂贵(800～900元一支)、广谱萃取性能不理想、生物相容性差等缺点，限制了活体SPME采样技术的应用。因此，研制出具有广谱萃取性能、生物相容性好、且价格低廉的活体SPME探针具有重要意义。

技术实现思路
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[0003]本专利技术的目的是提供一种富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针及其在植物活体中农药残留分析及其内源性非靶向代谢物分析中的应用。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：
[0005]一种富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针，包括不锈钢丝和涂覆于不锈钢丝上的表面涂层，所述表面涂层由富氮多孔聚合物和具有生物相容性的聚二甲基硅氧烷组成，所述的探针的制备包括以下步骤：
[0006]S1：对苯二(三聚氰胺)(p
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BzDAT单体)的制备：在乙二醇甲醚(ethylene glycol monomethylether)溶剂中，分别加入氢氧化钾(KOH)、双氰胺(dicyandiamide)、对苯二甲腈(1,4
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dicyanobenzene)，氢氧化钾、双氰胺、对苯二甲腈的摩尔比为1:(2.8～3.2):(0.6～0.7)，在氮气氛保护下加热反应，反应温度为120～145℃，反应完毕后冷却至室温，过滤收集沉淀，分别用热水和乙醇洗涤沉淀，然后将产品放入真空干燥箱70
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80℃干燥，得到对苯二(三聚氰胺)(p
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BzDAT单体)白色粉末；
[0007]S2：将步骤S1得到的对苯二(三聚氰胺)(p
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BzDAT单体)白色粉末和甲酰胺(formamide)加入二甲基亚砜(DMSO)溶剂中，p
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BzDAT单体和甲酰胺的质量/体积比为1g:
(0.3～0.5)mL，对苯二(三聚氰胺)(p
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BzDAT单体)和二甲基亚砜溶剂的质量/体积比为1g:(95～105)mL，在氮气保护下加热反应，反应温度为170～190℃，反应完毕后冷却至室温，离心收集沉淀并用甲醇洗涤，随后以甲醇为提取剂通过索氏提取法对产品进行洗涤纯化，最后将产品放入真空干燥箱70
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80℃干燥，得到米白色富氮多孔聚合物粉末；
[0008]S3：将不锈钢丝切割成合适长度，并在甲醇中浸泡并超声处理，常温干燥，取聚二甲基硅氧烷在邻二甲苯中通过机械搅拌分散成均匀的粘稠胶状液体，加入富氮多孔聚合物粉末，聚二甲基硅氧烷与邻二甲苯料液比为0.4～0.6g/0.8～1.2mL，富氮多孔聚合物粉末与邻二甲苯的料液比为70～120mg/0.8～1.2mL，分散均匀，获得均匀的粘稠浆状混合液，将不锈钢丝在混合液中垂直浸渍提拉以涂覆合适厚度的涂层，随后在烘箱中固化，固化温度为100℃，固化时间为20～30min，重复浸渍提拉和固化过程，获得富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针。
[0009]步骤S3中，所述的不锈钢丝的直径为127μm，不锈钢丝切割成合适长度为3～4cm，浸渍提拉次数为1～4次。
[0010]优选地，所述的富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针的表面涂层的长度为0.8～1.5cm，厚度为10～50μm。
[0011]固相微萃取技术的核心在于萃取探针上的固相微萃取涂层，涂层中富氮多孔聚合物作为固相微萃取涂层的吸附剂，具有热稳定性好、比表面积大、结构中同时含大量疏水苯环结构和亲水氨基结构，可有效提高涂层对亲疏水性质各异的农药和植物内源代谢物的萃取和富集；此外，本专利技术涂层中还包含具有良好生物相容性和耐热性能的聚二甲基硅氧烷，所制备的富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针对农药和植物内源代谢物均具有很好的萃取效果，涂层的生物相容性好且耐受高温，完全满足活体采样和热脱附仪器分析的应用需求。
[0012]本专利技术是在富氮多孔聚合物的聚二甲基硅氧烷分散液中通过浸渍提拉法制备固相微萃取探针，提拉次数直接影响固相微萃取探针的厚度以及固相微萃取探针上富氮多孔聚合物的负载量，从而影响所制备探针的萃取富集性能。
[0013]本专利技术还保护上述的富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针在植物活体中农药残留分析及内源性非靶向代谢物分析中的应用。
[0014]优选地，所述的农药为氨基甲酸酯。
[0015]将本专利技术制备得到的富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针用于测定植物中的氨基甲酸酯及氨基甲酸酯代谢物，具有萃取时间短、检测限低等优点。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0017]本专利技术生物相容性固相微萃取探针表面含有富氮多孔聚合物和具有生物相容性的聚二甲基硅氧烷制备的涂层，其中，富氮多孔聚合物具有热稳定性好、比表面积大、结构中同时含大量疏水苯环结构和亲水氨基结构，可有效提高涂层对亲疏水性质各异的农药和植物内源代谢物的萃取和富集；此外，聚二甲基硅氧烷具有良好生物相容性和耐热性能，所制备的富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针对农药和植物内源代谢物均具有很好的萃取效果，涂层的生物相容性好且耐受高温，完全满足活体采样和热脱附仪器分析的应用需求，萃取效果优于市面上所售的价格高昂的商用固相微萃取探针。特别用于测定植物中的氨基甲酸酯及其代谢物，具有萃取时间短、检测限低等优点。
附图说明：
[0018]图1是实施例1制备的富氮多孔聚合物的透射电镜图。
[0019]图2是实施例1制备得到的富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针的扫描电镜图。
[0020]图3是试验例1提供的不同探针对小白菜活体中氨基甲酸酯与氨基甲酸酯代谢物的吸附效率对比图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富氮多孔聚合物生物相容性固相微萃取探针，包括不锈钢丝和涂覆于不锈钢丝上的表面涂层，其特征在于，所述表面涂层由富氮多孔聚合物和具有生物相容性的聚二甲基硅氧烷组成，所述的探针的制备包括以下步骤：S1：对苯二(三聚氰胺)的制备：在乙二醇甲醚溶剂中，分别加入氢氧化钾、双氰胺、对苯二甲腈，氢氧化钾、双氰胺、对苯二甲腈的摩尔比为1:(2.8～3.2):(0.6～0.7)，在氮气保护下加热反应，反应温度为120～145℃，反应完毕后冷却至室温，过滤收集沉淀，分别用热水和乙醇洗涤沉淀，然后将产品放入真空干燥箱70
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80℃干燥，得到对苯二(三聚氰胺)白色粉末；S2：将步骤S1得到的对苯二(三聚氰胺)白色粉末和甲酰胺加入二甲基亚砜溶剂中，对苯二(三聚氰胺)和甲酰胺的质量/体积比为1g:(0.3～0.5)mL，对苯二(三聚氰胺)和二甲基亚砜溶剂的质量/体积比为1g:(95～105)mL，在氮气保护下加热反应，反应温度为170～190℃，反应完毕后冷却至室温，离心收集沉淀并用甲醇洗涤，随后以甲醇为提取剂通过索氏提取法对产品进行洗涤纯化，最后将产品放入真空干燥箱70
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80℃干燥，得到米白色富氮多孔聚合物粉末；S3：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘舒芹，吴锐，向章敏，黄毅权，
申请(专利权)人：广东省科学院测试分析研究所中国广州分析测试中心，
类型：发明
国别省市：