高分子化学融合分子印迹聚合物实验教学对学生创新能力提升的探讨

在新工科教育背景下,高分子化学教学面临着将理论知识与实际工程实践紧密结合的挑战。本案例探讨了分子印迹聚合物(Molecularly Imprinted Polymers,MIPs)在高分子化学教学中的应用,旨在通过实验教学改革,提升学生的实验技能、创新设计能力及跨学科知识应用能力。具体实验案例为,基于MIPs制备用于检测磺胺嘧啶(SDZ)的分子印迹荧光传感器(MIPs-SiO_(2)@CQDS)。实验结果显示,该传感器对SDZ具有高选择性和灵敏度,线性检测范围为1.0~60μmol/L,线性相关系数R^(2)=0.9873,检出限为0.528μmol/L,加标回收率为94.13%~106.8%。通过这一实验案例,学生不仅能够深入理解理论知识,还能够将这些知识应用于解决具体的环境监测问题,展示了理论与实践的有效结合,以及实验教学在培养新工科人才中的关键作用。

分子印迹聚合物在真菌毒素检测中的研究进展

真菌毒素污染严重威胁食品安全和生命健康,建立灵敏、快速的真菌毒素检测方法至关重要。分子印迹聚合物(MIPs)具有构效预定性、特异识别性和广泛适用性的优点;作为亲缘分离介质,既可用于样品前处理,亦可充当识别元件用于传感分析,在真菌毒素检测领域极具应用潜力。首先介绍了MIPs的基本原理和合成方法,然后结合近年来食品和农产品中真菌毒素检测实例综述了MIPs在样品前处理、光学传感、电化学传感、压电传感等领域的应用研究进展,最后总结该领域存在的挑战并展望潜在发展方向,以期为MIPs在真菌毒素检测领域的研究提供参考。

分子印迹聚合物及其复合材料在法医学领域中的研究进展

分子印迹聚合物拥有特定的印迹位点,在结构和功能上与模板匹配,具有高特异性、高稳定性和可重复使用等优势,越来越引起关注。分子印迹聚合物及其复合材料在环境检测、食品安全和法医学等领域有着广泛的应用,如样品前处理、分离纯化和传感。为了解分子印迹聚合物及其复合材料在法医学领域中的研究现状,综述了分子印迹聚合物的基本材料、制备方法以及分子印聚合物在法医学领域取得的最新进展,并对其研究方向进行展望。

莽草酸印迹聚合物的微流控合成及性能研究

本研究通过微流控技术成功合成了莽草酸印迹聚合物。通过傅立叶红外吸收光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对聚合物进行表征,考察了微流控印迹聚合物(Mic-MIP)与常规合成的印迹聚合物(Con-MIP)吸附效果比较的实验、平衡吸附实验、吸附动力学实验和吸附选择性实验。结果表明,Mic-MIP比Con-MIP具有更高的吸附量和印迹因子,通过Langmuir拟合得到Mic-MIP的最大吸附量为5.18μg/mg,吸附动力学实验中发现Mic-MIP更符合准二阶动力学模型,在吸附选择性实验中体现出了Mic-MIP的高特异性识别能力。

水杨酸分子印迹聚合物在蛋白质分离纯化中的应用

水杨酸分子印迹聚合物由于其高选择性、速效性、低成本的分离优势,在蛋白质分离纯化领域展现出广阔的应用前景。计算方法优化和实验参数精细控制是获得高效分离产物的关键。当前研究主要集中在低分子量模型蛋白的分离,很少转化为复杂样品的检测。文章从水杨酸分子印迹聚合物的来源及特点出发,指出传统蛋白质分离方法存在的局限性和挑战,并就水杨酸分子印迹聚合物在蛋白质分离纯化中的应用和实践进行综述,以期为蛋白质分离技术的发展提供参考。

左旋氨氯地平分子印迹聚合物的合成及性能研究

采用烯丙基DESs和有机-无机杂化纳米材料POSS作为功能单体,利用两者的协同作用成功制备了氨氯地平分子印迹聚合物。通过优化DESs和POSS的比例,对S-AML的吸附量达到12.8μg/mg,以及印迹因子为6.95。并分别使用Langmuir模型和Freundlich模型对吸附等温线进行拟合,发现MIP的吸附过程更符合Langmuir模型。评价了MIP对血浆加标样品的固相萃取性能,对S-AML的最高回收率可达92.9%。实验结果表明,DESs和POSS的联合使用提高了印迹聚合物对S-AML的选择性和吸附性能。

轻质可排阻磁性分子印迹聚合物的制备及选择性分离和检测牛奶中痕量四环素

关注牛奶安全这一国计民生问题,将分子印迹前沿技术引入本科实验课堂,设计了一个综合实验。融合分子印迹、蛋白质排阻、磁性分离等技术制备得到磁性分子印迹聚合物,考察其性能,并以其作为固相萃取吸附剂,结合高效液相色谱,建立直接选择性检测牛奶样品中痕量四环素的新方法。本实验涉及材料化学、分析化学、仪器分析、食品化学等多学科知识,培养学生的科学素养、综合解决复杂问题的能力和创新性思维。印迹材料的设计和磁性分离过程富有创新性和趣味性,整个实验过程成本低廉、易操作、安全性高。通过本实验,学生能够了解分子印迹前沿技术,学习新检测方法的建立,巩固实验基础操作,提高数据采集和分析能力,加深对组分-性能-应用关系的理解。

超分子印迹聚合物的制备及对水中阿司匹林的吸附

以β-环糊精(β-CD)和功能单体4-乙烯基吡啶(4-VP)制备了基于阿司匹林的超分子印迹聚合物β-CD/4-VP-MIP,通过红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和N2吸附-脱附仪,对所合成β-CD/4-VP-MIP的组成、形貌和比表面积进行了表征,并考察了其对阿司匹林的吸附选择性、等温吸附线及动力学。结果表明:所合成的β-CD/4-VP-MIP具有较大的比表面积和丰富的孔道结构;对阿司匹林的等温吸附过程遵从Langmuir方程,饱和吸附量为42.918 mg/g;吸附动力学遵从准二级动力学方程,吸附速率为0.0028 g/(mg·min);热力学分析表明,该吸附过程为吸热、自发、熵增过程。

离子印迹聚合物的制备及其应用

离子印迹聚合物材料具有较高的吸附与识别能力,广泛应用于重金属离子的处理、固相萃取、电化学传感器、生物医药等方面。阐述了离子印迹聚合物的化学印迹系统,综述了离子印迹聚合物的各种生产方式与应用。

用于去除饮用水中硝基酚的双模板磁性分子印迹聚合物的制备及性能

为高效去除4-硝基酚(4-NP)和2,4-二硝基酚(2,4-DNP),本实验采用4-NP和2,4-DNP作为模板分子,以衣通酸(IA)为功能单体,磁性纳米氧化铁(Fe3O4@SiO2)为载体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用表面分子印迹技术制备了双模板磁性分子印迹聚合物(D-MIPs)。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)对D-MIPs的形貌进行表征。研究了D-MIPs的吸附性能、可再生性和适用性。结果表明,D-MIPs成功地包覆在Fe3O4@SiO2载体表面,聚合效果良好,且具有特异的识别位点和良好的印迹性能,其直径为90 nm,形状均匀。4-NP-MIPs、2,4-DNP-MIPs和D-MIPs对目标分子的理论吸附量分别为103.97,73.14和123.99 mg/g,存在许多不同吸附能的吸附位点。D-MIPs在30 min内达到最佳吸附平衡状态,其最佳拟合模型为Freundlich吸附模型和拟二阶动力学模型,表明其吸附是通过化学吸附过程进行的。实验结果表明,在不同水样中,MIPs具有高度的特异性识别和选择性吸附能力。经过8次再生循环后,D-MIPs的吸附能力仅下降7.51%,证实了MIPs具有优异的再生性能。

磁性铅离子印迹聚合物的制备及性能研究

以磁性凹凸棒土(ATP-Fe_(3)O_(4))为载体、Pb(Ⅱ)为模板、甲基丙烯酸为功能单体、水杨醛为交联剂制备了磁性铅离子印迹聚合物(MIIPs/ATP-Fe_(3)O_(4)),采用X-射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对其进行了表征,并考察了该材料对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附性能。表征结果显示:MIIPs/ATP-Fe_(3)O_(4)具有软磁材料特性,在外加磁场作用下,能够快速实现固液分离。实验结果表明:在Pb(Ⅱ)质量浓度10 mg/L、MIIPs/ATP-Fe_(3)O_(4)加入量0.08 g/L、pH 5.0、温度298 K的条件下,吸附8 h后,MIIPs/ATP-Fe_(3)O_(4)对Pb(Ⅱ)的吸附量为105.38 mg/g;MIIPs/ATP-Fe_(3)O_(4)对Pb(Ⅱ)的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,该吸附过程以化学吸附为主,是自发的、吸热过程;在Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)或Zn(Ⅱ)的二元混合溶液中,MIIPs/ATP-Fe_(3)O_(4)对Pb(Ⅱ)具有良好的识别选择性。

基于表面印迹技术的双酚A磁性分子印迹聚合物的制备、表征及应用

目的制备双酚A(bisphenol A,BPA)磁性分子印迹聚合物(magnetic molecularly imprinted polymer,MMIPs)并研究其吸附性能和在奶粉检测中的应用。方法以双酚A为模板分子,以3-氨丙基三乙氧基硅烷(3-aminopropyl triethoxysilane,APTES)为功能单体,采用反向微乳法和表面印迹技术制备了核壳型SiO2包裹Fe3O4磁性分子印迹聚合物(Fe3O4@SiO2 MMIPs),并对其进行透射电镜、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、热重分析和振动样品磁强计表征,并研究Fe3O4@SiO2 MMIPs的吸附性能和在奶粉检测中的应用。结果制备出的双酚A磁性分子印迹聚合物选择性好,吸附性能好,结合高效液相色谱法,成功应用于奶粉中双酚A的检测。双酚A在5~200μg/kg范围内呈现良好的线性关系,定量限为1.67μg/kg,回收率为89.9%~92.3%,日内、日间精密度均小于4.0%。结论Fe3O4@SiO2 MMIPs是一种较好的双酚A富集材料,可用于奶粉中双酚A检测的前处理工艺。

分子印迹聚合物对血液中野百合碱-血红蛋白加合物的分析

目的基于分子印迹技术,建立快速检测体内野百合碱和血红蛋白加合物的方法。方法以制备的野百合碱血红蛋白加合物为模板分子,经表面印迹聚合法制备野百合碱-血红蛋白分子印迹聚合物,用作固相萃取介质识别造模大鼠血液中的血红蛋白加合物。结果理化性质表征结果显示聚合层成功接枝在碳纳米管表面,且聚合物具备良好的热稳定性;将聚合物作为固相萃取介质,对造模大鼠血液进行分析,结果显示聚合物血红蛋白加合物具有较强的吸附能力(吸附量达90.86 mg/mg),该结果与肝脏病理检测结果呈正相关性。结论所制备的聚合物可以快速分析体内血红蛋白加合物的含量,与肝脏病理结果相结合,为肝小静脉闭塞症的无创伤诊断提供新的研究思路。

基于碳点印迹聚合物的荧光传感器对磺胺甲恶唑的超灵敏检测

目的 开发一种新型的荧光传感器,用于检测尿液和血液样品中的磺胺甲恶唑(SMZ)。合成碳点(CDs)嵌入的二氧化硅分子印迹聚合物,实现对SMZ的特异和超灵敏检测。方法 以柠檬酸和尿素为碳源,采用水热法合成CDs。CDs的表面通过溶胶-凝胶聚合反应被MIPs基质(CDs@MIP)覆盖,CDs@MIP分别以SMZ、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)和正硅酸四乙酯(TEOS)作为模板分子、功能单体和交联剂进行聚合反应。使用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)和光学分析法等对其进行表征和测试。结果 在最佳的实验条件下,传感器的线性范围为0~20μg/mL,检出限低至0.042μg/mL,用于尿液及血液样品测定,加标回收率在86.2%~94.4%。结论 基于碳点印迹聚合物的荧光传感器能超灵敏识别SMZ,且简便、快速、选择性高、抗干扰性强,适用于血液及尿液样品中痕量SMZ的快速测定,有较好的实用价值。

分子印迹聚合物在抗肿瘤药物传递系统中的研究进展

本文围绕分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymer,MIP)在抗肿瘤药物传递系统(drug delivery system,DDS)中的应用进行综述,介绍了分子聚合物的方法及提高分子印迹聚合物载药量和联合给药的策略,从内源和外源性敏感刺激的角度分析了分子聚合物在抗肿瘤药物传递系统的应用,并指出分子聚合物作为抗肿瘤药物的载体目前仍存在的生物相容性和可降解性问题,展望了分子聚合物在抗肿瘤药物传递系统应用中的前景及发展方向。

基于丙烯酰胺的黄曲霉毒素分子印迹聚合物的制备及性能研究

目的制备基于丙烯酰胺的黄曲霉毒素分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymer,MIPs)并研究其吸附性能。方法以黄曲霉毒素的结构类似物5,7-二甲氧基香豆素(5,7-dimethoxy coumarin,DMC)为假模板分子,以丙烯酸酯(acrylate,AAM)为功能单体,采用溶胶凝胶表面印迹技术制备了新型核壳型黄曲霉毒素SiO_(2)包裹Fe_(3)O_(4)分子印迹聚合物(Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)MIPs),并对其进行透射电镜、傅里叶变换红外、X射线衍射、振动磁强表征以及吸附动力学实验和吸附结合实验,研究Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)MIPs的吸附性能。结果所制备的Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)MIPs具有优良的选择性、高的吸附容量、快速的吸附动力学,在60 min达到最大吸附容量4.289 mg/g,印迹因子为1.7。吸附结合方程拟合和动力学参数的计算表明,Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)MIPs对DMC的吸附过程符合Langmuir方程和拟二级动力学模型,R2分别为0.8660和0.9593,Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)MIPs对于DMC的吸附过程属于化学吸附。结论Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)MIPs是一种较好的黄曲霉毒素富集材料,可用于黄曲霉毒素检测前处理。

适配体功能化分子印迹聚合物的研究进展

适配体在靶标的特异性识别和信号转换方面具有独特的技术优势,将适配体与分子印迹技术相结合,获得的适配体功能化分子印迹聚合物表现出优异的选择性识别能力和传感性能。基于此,介绍了适配体功能化分子印迹聚合物的制备方法,并对其在生物传感器以及分离与富集方面的应用进行了综述和展望(引用文献73篇)。

Cr(Ⅲ)离子印迹聚合物的制备及性能研究

以Cr(Ⅲ)为模板离子,采用表面印迹法,将氨基化多壁碳纳米管改性为乙烯化多壁碳纳米管作为固体基质,通过印迹体系的优化,制备了一系列Cr(Ⅲ)离子印迹聚合物[Cr(Ⅲ)-IIPs]及相应的非印迹聚合物[Cr(Ⅲ)-NIPs].在较优实验条件下制备的Cr(Ⅲ)-IIP1,吸附量为3.82 mmol·g^(−1),印迹因子为1.65.通过扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附/脱附(BET)、红外光谱(FIR)、热重分析(TG)等对Cr(Ⅲ)-IIP1及相应的Cr(Ⅲ)-NIP1,进行结构表征和性能评价.研究结果表明,Cr(Ⅲ)-IIP1属于热稳定性良好的吸附材料,吸附行为符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,以化学吸附和多分子层吸附为主;在“竞争离子”Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)共存条件下,对Cr(Ⅲ)离子具有较强的吸附能力和良好的选择性.说明在较优实验条件下制备的Cr(Ⅲ)-IIP1,有望作为一种新型的Cr(Ⅲ)离子吸附材料,去除和回收废水中的Cr(Ⅲ)离子.

灵芝酸A分子印迹聚合物电化学传感器的制备及应用

目的:建立一种简单、快速的灵芝酸A(GAA)分析方法.方法:以GAA为模板分子,以邻苯二胺为功能单体,在玻碳电极上采用循环伏安法电聚合制备能特异性识别GAA的分子印迹聚合物(MIP).采用红外光谱、扫描电镜、电化学方法对MIP的结构、形貌和电化学行为进行表征.以[Fe(CN)6]^(3-/4-)为活性指示剂,考察传感器对GAA的分析性能.采用一步电聚合法可在电极表面制备多孔GAA分子印迹聚合物.结果:在1.0pmol/L~1.0μmol/L范围内,[Fe(CN)6]^(3-/4-)的电化学信号与GAA浓度对数呈良好的线性关系,检测限为0.21pmol/L.灵芝粉乙醇和水溶解液中GAA测定值分别为1.15nmol/L和3.00pmol/L.结论:该分子印迹电化学传感器可用于灵芝粉浸出液中GAA的快速、灵敏检测.

磁性分子印迹聚合物的制备及其对1,2,3,4,6-五没食子酰葡萄糖的吸附性能

采用沉淀聚合法,以Fe_(3)O_(4)纳米颗粒为载体,1,2,3,4,6-五没食子酰葡萄糖(PGG)为模板分子,丙烯酰胺(AM)为功能单体,制备了PGG磁性分子印迹聚合物(MIPS)和磁性非印迹聚合物(NIPS,不加PGG),表征了其形貌和结构,并考察了其对PGG的吸附性能。SEM、TEM、FT-IR和XRD分析结果表明:MIPS是以Fe_(3)O_(4)为核心的外层包有SiO_(2),表面密布孔穴的球形纳米颗粒。磁学性质分析发现:MIPS具有良好的顺磁性,在外加磁场下能够实现分离。吸附性能研究结果表明:MIPS对PGG的吸附能力明显强于NIPS,MIPS对PGG的吸附过程比较符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附量为67.02 mg/g,MIPS对PGG的吸附过程非常符合准二级动力学模型。在MIPS的重复利用性能实验中,其吸附第5次的吸附量为53.16 mg/g,仍能达到第1次使用时的吸附量的83.78%,表明MIPS的重复使用性能较好。