功能纳米硅胶表面高效率分子印记可控自组装体系构建及应用研究

食品和药品安全是全球焦点问题，食品药品中残留和违法添加药物对人类健康甚至生命造成的危害难以估量，同时成为国际贸易的巨大障碍。本课题将在已有的核壳型纳米硅胶表面分子印记研究基础上，通过磁性纳米材料、树状聚合物和表面分子印迹技术的交叉研究，经磁性纳米硅胶表面树状分子印记设计与自组装，借助树状分子所提供的富含功能基的纳米构筑优势,形成载体表面可控、有序和致密分子印记核壳层，合成高效率MIPs新材料，探索树状纳米结构分子印记自组装的机制与规律，以及可控空间结构与印记性能的相互关系，期待解决目前表面分子印记低效率这一关键问题。建立Fe3O4@SiO2-MIPs分散固相萃取方式，实现对食品药品中低丰度有害残留物的快捷和灵敏检测。本项目研究的树状可控自组装分子印记新技术将有力促进表面分子印记技术的进步，并成为发展痕量分析方法的重要途径，尤其对分离、传感和催化等方面的研究有重要和深远意义。

食品和药品安全是全球焦点问题，食品药品中残留和违法添加药物对人类健康甚至生命造成的危害难以估量，同时成为国际贸易的巨大障碍。本课题在已有的核壳型纳米硅胶表面分子印记研究基础上，在功能纳米硅胶表面高效率分子印记可控自组装体系构建及应用研究中通过磁性纳米材料、树状聚合物和表面分子印记技术的交叉与结合研究，在化学计算机模拟技术筛选辅助下，经纳米载体表面树状功能分子设计与接枝技术，构筑富含功能基的纳米结构,同时探索分子化学键自组装和磁场自组装调控方法和规律,形成载体表面可控、有序分子印记自组装体系,有效解决表面分子印记低效率这一关键问题。研究结果表明磁性纳米粒表面的枝状结构不仅显著提高MIPs印记位点和吸附容量,而且具有良好动力学特征。制备的纳米材料分别采用红外、拉曼光谱、SEM、TEM和AFM等表征。研制的磁性分子识别纳米元件-Fe3O4@SiO2@MIPs 对复杂体系微痕量分析物具有快速选择性分离与富集功能，分别成功用于临床血浆样品微痕量雌激素、中药保健食品中违禁添加的低丰度格列本脲和伐地那非、婴儿配方奶粉中低丰度香精快捷和灵敏检测。本研究成果对食品药品安全、环境有害物质和临床分析研究具有重要意义。主要研究特点：1. 针对待测目标群制备的名义模板分子与目标分子结构相近且色谱分离，可很好地避免了测定过程中模板渗漏所带来的测定误差；2. MMIPs在外磁场下易分离，3.磁性纳米载体表面树枝状分子修饰，不仅极大增加了比表面积，而且提供富含功能基的纳米构筑优势，为获得丰富印记孔穴和良好动力学特性MIPs的构建奠定良好基础；4. 在纳米印记搅拌棒的扩展性研究中，提出的哑铃型搅拌棒设计使MIPs涂层在应用中受损面大幅减小，显著提高了MIPs搅拌棒的耐用性；5. 以制备的Fe3O4@PANI纳米粒为载体，经磁场诱导自组装技术不仅可实现一步可控制备搅拌棒MIPs涂层, 而且由于定向有序产生的纳米结构分子识别效率显著提高, 一般磁控制备膜在2-3nm内即可获得满意吸附量,良好动力学特性使得富集与解析快捷，缩短了测试周期。6. 研究中设计和构建了MIPs结构中π-π和疏水等识别位点，改变了MIPs常规非极性溶液体系中利用氢键单一识别的模式，形成多重作用的分子识别机制，使水相中吸附效率显著增加，有效提升了应用的广泛性。