专利名称：：一种利用微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法一种利用微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法
技术领域：
：本发明属于化学工程
技术领域：
，涉及利用微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法。
背景技术：
：分子印迹技术是一种新兴的、高效的分离分析技术，其能够制备对目标分子具有预定选择性的聚合物，所制得的聚合物被称为分子印迹聚合物(MolecularlyImprintedPolymers,通常简写为MIPs)。由于MIPs与目标分子具有"锁-钥"关系，具有高选择性和高强度(即耐热、耐有机溶剂、耐酸碱)的优点，近年来得到快速发展。分子印迹聚合物已广泛应用于药物分析、兽药残留检测、农药残留检测、抗体或受体模拟、传感器等诸多领域，已显示出良好的应用前景。早期报道的分子印迹聚合物通常为块状，分辨率低，并且容易引起色谱峰展宽、拖尾严重。近年来，分子印迹聚合物微球的制备技术已成为本领域的研究热点。分子印迹聚合物微球的制备方法主要有分散聚合、沉淀聚合、种子溶胀悬浮和多步溶胀悬浮聚合、表面模板聚合、表面印迹等，上述方法多数很难制备单分散性好的分子印迹微球。采用微流控装置(MicrofluidicDevice,也可称作微流控芯片)或微流控反应器(MicrofluidicReactor)制备微球是最近几年才出现的一种制备尺寸均一、可控微球的有效方法。目前已有將该技术用于制备分子印迹微球的的报道，其设计了一个螺旋形的微流控通道装置，与大多数制备其它微球的微流控装置一样，只有一个油相/水相交叉口，即只有一个形成乳滴(液滴)交叉口，这种"单交叉口(或叫单通道)"的微流控装置制备微球速度慢、量少、费时。此外，分子印迹聚合物微球的合成中，影响分子印迹效果的因素有很多，包括功能单体、交联剂种类的选择，模板分子与功能单体和交联剂比例的选择，聚合反应时间，致孔剂种类以及用量等，并且当利用悬浮聚合或反相悬浮聚合时，还需要考虑分散剂种类和用量的选择。因此，为了获得一种最佳效果的分子印迹微球，往往需要经过大量实验，筛选各种条件。并且一些检测中，往往有很多种物质需要检测，需要建立分子印迹库，如兽药残留检测的分子印迹库，在制备这些分子印迹聚合物时，需要花费大量时间。
发明内容本发明的目的是利用微流控反应器，采用组合合成方法，实现分子印迹微球的组合合成与筛选，能够用于分子印迹合物微球合成条件的筛选，也能用于分子印迹微球库的建立，而且当n组"P"型微通道同时用于一种分子印迹微球制备时，其制备速度"单交叉口"微流控装置快。本发明的利用微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法，其特征在于，微流控反应器系统包括流体驱动单元(注射泵组或平流泵组)、液滴或乳滴形成单元、紫外光照聚合单元。3上述微流控反应器包括n组相同结构的型微通道，每组"P"型微通道包括2个微通道，一个微通道运行连续相溶液，另一个微通道运行分散相溶液；分散相和连续相分别在注射泵的驱动下进入各自的微通道，当分散相在通道交叉口进入连续相时，形成乳滴或液滴，制得的液滴或乳滴到达紫外光照单元进行聚合反应。上述流体驱动单元包括多个注射泵或平流泵，其中注射泵是单通道、双通道、六个通道或10个通道的注射泵，这里的单通道、双通道、六个通道或10个通道的注射泵分别指能够同时驱动l、2、6或IO个注射器的注射泵。利用微流控反应器的每组"卩"型微通道，制备分子印迹微球的方法，包括以下步骤-①配制分散相溶液，由功能单体、模板分子、致孔剂、交联剂、引发剂组成的混合溶液，超声脱气312min，通入氮气1060min,然后将该溶液转入注射泵的注射器中，并与微流控反应器中的分散相入口连接；②配制连续相溶液，将分散剂加入分散介质即连续相中，超声脱气312min，通入氮气1560min,然后将该溶液转入注射泵的注射器中，并与微流控反应器中的连续相入口连接；③在注射泵的驱动下，当分散相溶液与连续相溶液在型微通道的交叉口相遇时，形成液滴或乳滴；当(D中生成的液滴或乳滴流动到微流控反应器的紫外光照单元时，在365nm左右的紫外光照下进行聚合反应得到微球，这里的紫外光源是紫外灯管(其发光波长的中心波长为365nm土10nm)或汞灯，优选紫外灯管；⑤将④得到的微球进行洗涤、冲洗，以除掉微球中的模板分子和未反应的功能单体，便得到具有与模板分子在立体空间或官能团上互补的空穴的分子印迹微球。当n组"P"型微通道同时(或平行)运行时，便可以同时(或平行)制备n种模板分子的分子印迹微球，或者可以在n种条件下进行同一种模板分子的分子印迹微球制备，或者在某一优化条件下进行某一种模板分子的分子印迹微球，可以增大产量。上述方法，利用微流控反应器并结合组合化学的方法来进行分子印迹微球的合成条件筛选与优化，并且可在各自的优化条件下，进行不同模板分子的分子印迹微球制备，为建立分子印迹库提供了快速、高通量的合成方法；并且与传统的搅拌悬浮聚合法相比，该法制备的分子印迹微球粒径分布窄，变异系数CV值小。上述的微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法能够用于多类分子印迹微球的组合合成，如以兽药为模板分子的分子印迹微球、以农药为模板分子的分子印迹微球、以天然活性分子为模板的分子印迹微球的制备。上述的微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法，所述模板分子、功能单体、交联剂的摩尔比为1:48:1540，致孔剂用量为交联剂质量的0.53倍，引发剂为交联剂和致孔剂质量总和的0.1%20%。上述的微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法中，模板分子是药物分子氯霉素、红霉素、利福平、强力霉素、土霉素、西咪替丁、环丙沙星或四环素；4上述的微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法中，模板分子是农药精喹禾灵、三唑酮、敌百虫、对硫磷、久效磷、马来酰肼、丁酰胼或孔雀石绿。上述的微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法中，模板分子是槲皮素、葛根异黄酮、(3-胡萝卜素、银杏黄酮或大豆异黄酮。上述的微流控反应器包括n组型微通道，其中2^nS0，且为整数。上述的微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法中，功能单体是甲基丙烯酸、丙烯酰胺、4-乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶、苯乙烯、环糊精或甲基丙烯酸甲酯中的1种或2种。上述的微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法中，交联剂是乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)、二乙烯基苯、甲苯-2,4-二异氰酸酯或2,2-羟甲基丁醇三甲基丙烯酯。上述的微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法中，致孔剂是氯仿、环己烷、甲苯、四氢呋喃、乙睛、甲醇、乙酸乙酯、环己醇或十二醇中的l种、2种或3种。上述的微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法中，所述的分散介质(即连续相)是硅油、液体石蜡或水。上述的微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法中，当分散相含有非极性较强的致孔剂(如氯仿、环己烷)时，其连续相为水，并在水中添加一定量合适的分散剂，如聚乙烯醇PVA，？￥八的量为水质量的0.2%8%;当分散相含有极性致孔剂如乙睛时，其连续相为硅油或液体石蜡，并在硅油或液体石蜡中添加表面活性剂，如吐温20、吐温40、吐温80，表面活性剂的量为连续相的0.5%8%。上述的微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法中，分散相与连续相的体积流速比为200:11:500。图i为具有6组"P"型微通道的微流控反应器的结构示意图，其中流体驱动单元是2台6通道注射泵，1、2、3、4、5、6为6个"P"型微通道，a、b、c、d、e和f是紫外光照单元。当在注射泵驱动下，分散相在微通道交叉口进入连续相时，形成液滴或乳滴，液滴继续向前流动到达紫外光照单元，在365nm紫外光照下发生聚合反应，最后进入收集瓶。具体实施方式实施例1.氯霉素分子印迹微球合成条件的筛选。在一个含有4组"P"型微通道的微流控反应器中，每组型微通道可以分别在不同条件下合成微球，可以同时得到4种不同条件下的分子印迹微球。首先配制分散相溶液，将模板分子氯霉素超声溶解在致孔剂或溶剂氯仿中，加入功能单体甲基丙烯酸或4-乙烯基吡啶，交联剂EDMA60mmo1、引发剂偶氮二异丁腈AIBN0.24g，溶液经过超声脱气5min，通氮气除氧15min，然后将此溶液移入注射泵的注射器中(尽量避免空气进入注射器)；配制连续相溶液，将分散剂PVA加入水中，搅拌溶解，超声脱气5min，5通入氮气除氧20min。氯霉素分子印迹微球制备的4种条件见表1。表1.氯霉素分子印迹微球制备的4种条件<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>将上述4种条件下制得的微球用先用氯仿冲洗，然后用乙酸乙酯冲洗，再用甲醇-乙酸(9:l，v/v)溶液冲洗，最后用甲醇冲洗，得到4种分子印迹微球，分别将4种分子印迹微球振荡吸附法分析，即将100mg分子印迹微球置入5ml的离心管中，再加入3ml、0.06mmol/L的氯霉素甲醇-水(5:5，v/v)溶液，振荡吸附2小时后，离心，测定上清液的氯霉素浓度，便可计算出分子印迹微球的吸附率。结果表明No.2所得的分子印迹微球效果较好，对氯霉素的吸附率为92%。实施例2.三唑酮分子印迹微球合成条件的筛选。在一个含有6组"P"型微通道的微流控反应器中，每组"^"型微通道可以分别在不同条件下合成微球，可以同时得到6种不同条件下的分子印迹微球。首先配制分散相溶液，将模板分子三唑酮超声溶解在致孔剂或溶剂甲苯中，加入功能单体甲基丙烯酸或4-乙烯基吡啶，交联剂EDMA60mmo1、引发剂偶氮二异丁腈AIBN0.20g，溶液经过超声脱气6miri，通氮气除氧20min，然后将此溶液移入注射泵的注射器中(尽量避免空气进入注射器)；配制连续相溶液，将分散剂PVA加入水中，搅拌溶解，超声脱气5min，通入氮气除氧25tnin。三唑酮分子印迹微球制备的6种条件见表2。表2.三唑酮分子印迹微球制备的6种条件<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>将上述6种条件下制得的微球真空千燥，用含有乙酸的水冲洗微球，再用乙睛冲洗，得到6种分子印迹微球，分别将6种分子印迹微球振荡吸附法分析，即将120mg分子印迹微球置入5ml的离心管中，再加入3ml、0.08mmol/L的三唑酮的乙睛溶液，振荡吸附2小时后，离心，测定上清液的三唑酮浓度，便可计算出分子印迹微球的吸附率。结果表明No.3所得的分子印迹微球效果较好，对三唑酮的吸附率为86%。实施例3.土霉素分子印迹微球合成条件的筛选。在一个含有8组"P"型微通道的微流控反应器中，每组型微通道可以分别在不同条件下合成微球，可以同时得到8种不同条件下的分子印迹微球。首先配制分散相溶液，将模板分子土霉素超声溶解在致孔剂或溶剂乙睛中，加入功能单体甲基丙烯酸或4-乙烯基吡啶，交联剂EDMA60mmo1、引发剂偶氮二异丁腈AIBN0.20g，溶液经过超声脱气6min，通氮气除氧20min，然后将此溶液移入注射泵的注射器中(尽量避免空气进入注射器)；配制连续相溶液，将表面活性剂吐温80加入到液体石蜡中，搅拌溶解，超声脱气5min，通入氮气除氧25min。土霉素分子印迹微球制备的8种条件见表3。表3.土霉素分子印迹微球制备的8种条件序号No.模板分子(mmol)功能单体(mmoi;iEDMA(mmol)AIBN(g)连续相中吐温80浓度(％)甲基丙烯酸丙烯酰胺112600.203.0215600.203.03318600.203.04320600.203.0312600.203.0615600.203.07318600.203.08320600.203.0将上述8种条件下制得的微球悬浮液离心，用丙酮冲洗，再用含有乙酸的乙睛溶液冲洗，得到8种条件下的分子印迹微球，分别将8种分子印迹微球振荡吸附法分析，即将100mg分子印迹微球置入5ml的离心管中，再加入3ml、0.08mmol/L的土霉素的乙睛溶液，振荡吸附2小时后，离心，测定上清液的土霉素浓度，便可计算出分子印迹微球的吸附率。结果表明No.7所得的分子印迹微球效果较好，对土霉素的吸附率为87%。权利要求1、一种利用微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法，其特征在于，微流控反应器包括n组微通道，n组微通道同时运行，可同时制备n种模板分子的分子印迹微球，或者可以在n种条件下进行同一种模板分子的分子印迹微球制备。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在微流控反应器中，利用微通道制备液滴，制得的液滴在随后的微通道中通过紫外光照聚合反应；利用微流控反应器的每组微通道制备分子印迹微球的方法，包括以下步骤①配制分散相溶液，由功能单体、一种模板分子、致孔剂、交联剂、引发剂组成的混合溶液，超声脱气510min，通入氮气15min，然后将分散相溶液转入注射泵的注射器中；②配制连续相溶液，将分散剂加入分散介质即连续相中，超声脱气510min，通入氮气20min，然后将连续相溶液转入注射泵的注射器中；③启动注射泵，当①所述溶液与②所述溶液在型微通道的交叉口相遇时，便形成液滴；当(D形成的液滴流动到微流控反应器的紫外光照聚合部分时，在紫外光照下进行聚合反应得到微球；⑤将④得到的微球进行冲洗，以除掉微球中的模板分子和未反应的功能单体，便得到分子印迹聚合物微球。3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，微流控反应器包括n组微通道，其中2^n230，n为整数。4、根据权利要求l所述的分子印迹微球的制备方法，其特征在于，所述模板分子、功能单体、交联剂的摩尔比为1:48:1540。5、根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，模板分子是药物分子氯霉素、红霉素、利福平、强力霉素、土霉素、西咪替丁、环丙沙星或四环素。6、根据权利要求l和2所述的方法，其特征在于，模板分子是农药精喹禾灵、三唑酮、敌百虫、对硫磷、久效磷、马来酰肼、丁酰肼或孔雀石绿。7、根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，模板分子是槲皮素、葛根异黄酮或大豆异黄酮。8、根据权利要求l和2所述的方法，其特征在于，功能单体是甲基丙烯酸、丙烯酰胺、4-乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶、苯乙烯、环糊精或甲基丙烯酸甲酯。9、根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，交联剂'是乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯、甲苯-2,4-二异氰酸酯或2,2-羟甲基丁醇三甲基丙烯酯。10、根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，致孔剂是氯仿、环己烷、甲苯、四氢呋喃、乙睛、甲醇、乙酸乙酯或环己醇。11、根据权利要求l和2所述的方法，其特征在于，分散介质是硅油、液体石蜡或水。全文摘要本发明涉及利用微流控反应器组合合成分子印迹微球的方法，其特征在于，微流控反应器系统包括流体驱动单元(注射泵组)、液滴或乳滴形成单元、紫外光照聚合单元。该微流控反应器包括n组结构相同的“”型微通道，可以同时进行n个条件下的分子印迹微球制备或n种模板分子的分子印迹微球制备。分散相和连续相分别在注射泵的驱动下进入各自的微通道，当在微通道交叉口相遇时，形成乳滴，制得的乳滴到达紫外光照单元进行聚合反应。文档编号B01J13/02GK101507909SQ200910078319公开日2009年8月19日申请日期2009年2月25日优先权日2009年2月25日发明者苏志国,雷建都,马光辉申请人:中国科学院过程工程研究所