一種基于磁性碳納米管的混合半膠束固相萃取劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新材料科學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種基于磁性碳納米管的混合半膠束固相萃取劑的制備方法，并將它作為樣品前處理材料，來萃取和富集生物樣品中的化合物。
【背景技術(shù)】
[0002]混合半膠束固相萃取是一種新興的固相萃取技術(shù)。這種技術(shù)是通過靜電引力、疏水力等的作用，將各種離子型表面活性劑或離子液體吸附于各種金屬氧化物載體的表面形成混合半膠束，并以此作為固相萃取的吸附劑，對(duì)樣品中的待測(cè)物進(jìn)行富集，凈化和濃縮。這種新型的固相萃取技術(shù)具有萃取效率高，萃取樣品體積大，節(jié)省有機(jī)溶劑，易洗脫和吸附劑可重復(fù)利用等多種優(yōu)點(diǎn)，非常適合于快速樣品分析的要求。
[0003]混合半膠束固相萃取技術(shù)雖然有著各種各樣的優(yōu)點(diǎn)，但是，由于該吸附劑所用的Al2O3和S12載體的顆粒相對(duì)較大，比表面積小，因此在實(shí)際的分析過程中，吸附劑的消耗量較多。而且該種技術(shù)多采用裝柱操作，在實(shí)際的應(yīng)用中，步驟煩瑣，操作耗時(shí)。特別是在應(yīng)用于復(fù)雜基體樣品的研究測(cè)定時(shí)，還需要經(jīng)過比較煩瑣費(fèi)時(shí)的樣品預(yù)處理過程。
[0004]磁性碳納米管作為一種新型的納米復(fù)合材料，由磁性納米粒子和碳納米管復(fù)合而成，在很多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，其中以四氧化三鐵納米粒子和碳納米管的復(fù)合形式為代表。將磁性碳納米管作為載體，開發(fā)新型的混合半膠束固相萃取劑，可解決傳統(tǒng)混合半膠束固相萃取技術(shù)遇到的困難:(I)磁性碳納米管具有優(yōu)異的磁性能，應(yīng)用于富集材料時(shí)，可在外加磁場(chǎng)作用下，快速高效地與樣品溶液分離，不需要進(jìn)行過濾、離心等復(fù)雜的前處理過程；(2)磁性碳納米管具有極高的比表面積，將其應(yīng)用于樣品的前處理過程，特別是大體積樣品和復(fù)雜的生物樣品中的微量甚至痕量分析物的富集分離，可獲得較好的效果。
[0005]離子液體是一類由離子組成，其液體中只有陰離子和陽離子，而且其在室溫附近的較大范圍內(nèi)都呈液體狀態(tài)的物質(zhì)。作為新型的溶劑，離子液體具有不易燃，導(dǎo)電性能好，綠色環(huán)保，可以循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前，離子液體在眾多化學(xué)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。離子型表面活性劑是指具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，并能使表面張力顯著下降的物質(zhì)。它是一大類有機(jī)化合物，他們的性質(zhì)極具特色，應(yīng)用極為靈活、廣泛，有很大的實(shí)用價(jià)值和理論意義。
[0006]為了驗(yàn)證這種方法的可行性，選擇了三種黃酮類藥物作為目標(biāo)物進(jìn)行富集，黃酮體是由C6-C3-C6構(gòu)成的化合物總稱，其基本結(jié)構(gòu)是兩個(gè)苯環(huán)(分別命名為A環(huán)和B環(huán))通過3個(gè)碳原子相互聯(lián)結(jié)而成的一系列化合物。黃酮類藥物具有多重藥理作用，例如，抗氧化、消炎、抗癌等等。結(jié)合HPLC-UV方法測(cè)定尿液中的木犀草素、槲皮素和山奈酚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問題:
[0008]本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)樣品前處理技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種基于磁性碳納米管的混合半膠束固相萃取劑的制備方法，利用該方法制備的磁性固相萃取劑應(yīng)用于生物樣品中黃酮類藥物的萃取。該萃取劑具有以下優(yōu)點(diǎn):萃取劑用量少，萃取效率高；環(huán)境友好，成本低廉；操作簡(jiǎn)單，萃取速度快；穩(wěn)定性好，可再生和重復(fù)利用。此外，該萃取方法簡(jiǎn)單準(zhǔn)確，方法選擇性好，沒有尿液中蛋白質(zhì)和其他內(nèi)源性物質(zhì)的干擾。
[0009]技術(shù)方案:
[0010]1.本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:
[0011]a.基于磁性碳納米管的混合半膠束固相萃取劑的制備:一、羧基化碳納米管的制備:將多壁碳納米管加入到濃HNO3-濃H2SO4的混合溶液中，超聲反應(yīng)，減壓抽濾，用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，于60°C真空干燥至恒重，備用；二、溶劑熱法制備磁性碳納米管:將步驟一制得的羧基化碳納米管、三氯化鐵、乙酸鈉和丙烯酸鈉加入到由乙二醇和二乙二醇組成的混合溶劑中，超聲Ih得到黑色的混合溶液，將其轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯材質(zhì)的反應(yīng)釜中，密封，置于馬弗爐中反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，用甲醇和水洗數(shù)次，于60°C真空干燥至恒重，備用；三、制備混合半膠束固相萃取劑:將步驟二制備得到的磁性碳納米管加入到放有一定體積緩沖溶液塑料管中，然后加入一定量的表面活性劑或離子液體，超聲后靜置，磁場(chǎng)分離除去上清液，得到固相萃取劑。
[0012]b.基于包覆有二氧化硅的磁性碳納米管的混合半膠束固相萃取劑的制備:一、羧基化碳納米管的制備:將多壁碳納米管加入到濃HNO3-濃H2SO4的混合溶液中，超聲反應(yīng)，減壓抽濾，用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，于60°C真空干燥至恒重，備用；二、溶劑熱法制備磁性碳納米管:將步驟一制得的羧基化碳納米管、三氯化鐵、乙酸鈉和丙烯酸鈉加入到由乙二醇和二乙二醇組成的混合溶劑中，超聲Ih得到黑色的混合溶液，將其轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯材質(zhì)的反應(yīng)釜中，密封，置于馬弗爐中反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，用甲醇和水洗數(shù)次，于60°C真空干燥至恒重，備用；三、包覆有二氧化硅的磁性碳納米管的制備:將步驟二中制備的磁性碳納米管加入到乙醇和去離子水中，超聲，然后依次加入一定量的氨水和正硅酸乙酯，攪拌下反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后加外置磁場(chǎng)分離產(chǎn)物，用甲醇和水洗數(shù)次，于60°C真空干燥至恒重，備用。四、制備混合半膠束固相萃取劑:將步驟三制備得到的包覆有二氧化硅的磁性碳納米管加入到放有一定體積緩沖溶液的塑料管中，然后加入一定量的表面活性劑或離子液體，超聲后靜置，磁場(chǎng)分離除去上清液，得到固相萃取劑。
[0013]2.設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的磁性分離流程，并將其應(yīng)用于生物樣品中黃酮類藥物的富集和分離。向放有磁性混合半膠束固相萃取劑的塑料管加入含有一定濃度藥物一定體積的尿液樣品，超聲后靜置，磁場(chǎng)分離除去尿液，富集的分析物用有機(jī)溶劑從磁性萃取劑上洗脫，洗脫液用氮?dú)獯蹈刹⒅厝苡诩状?，過濾后用液相色譜進(jìn)行分析。
[0014]3.所述步驟a ( —)和b ( —)中，濃HNO3-濃H2SO4體積比為1:1?1: 6，超聲反應(yīng)時(shí)間為4?14h。
[0015]4.所述步驟a(二)和b (二)中，羧基化碳納米管的濃度為2?20g/L，三氯化鐵的摩爾濃度為0.05?0.5mol/L，乙二醇和二乙二醇的比例為1: 5?5: 1，反應(yīng)時(shí)間為4 ?24h0
[0016]5.所述步驟b (三)中，磁性碳納米管的用量為0.5?1.5g,乙醇的體積為100?200mL,去離子水的體積為25?35mL,超聲時(shí)間為5?30min,氨水的體積為I?5mL,正娃酸乙酯的體積為2?10mL，反應(yīng)時(shí)間為4?12h。
[0017]6.所述步驟a(三)和b(四)中，表面活性劑為十二烷基硫酸鈉(SDS)、氯代十六烷基吡啶(CPC)、十八烷基三甲基溴化銨(OTMABr)、十六烷基三甲基溴化銨(CTAB);離子液體為氯化1_己基_3_甲基咪唑(C6mimCl)、溴化1-己基-3-甲基咪唑(C6mimBr)、氯化1-十二烷基-3-甲基咪唑(C12mimCl)、溴化1-十二烷基-3-甲基咪唑(C12HiimBr)、氯化1-十六烷基-3-甲基咪唑(C16mimCl)、溴化1-十六烷基-3-甲基咪唑(C16HiimBr)。
[0018]磁性碳納米管的用量為2.0?10mg，表面活性劑的用量為1.0?20mg，緩沖溶液為磷酸鈉緩沖溶液、磷酸鉀緩沖溶液、Tris-HCl緩沖溶液；緩沖溶液的pH分別為2.0?10.0、2.0?10.0,6.8?9.0 ;緩沖溶液的濃度為0.02?0.5M，緩沖溶液的體積為1.0?
10.0mL0
[0019]7.所述步驟2中，加入尿液的體積為I?1mL ;超聲時(shí)間為2?1min ;靜置時(shí)間為2?1min ;有機(jī)溶劑的種類為甲醇，含I %醋酸的甲醇，含2%醋酸的甲醇，乙腈，含1%醋酸的乙腈，含2%醋酸的乙腈；所用有機(jī)溶劑的體積為0.5?3mL ;清洗次數(shù)為I?5次。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明制備的基于磁性碳納米管的混合半膠束固相萃取劑的形成及其應(yīng)用于固相萃取富集藥物的流程示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明制得的包覆有二氧化硅磁性碳納米管的掃面電鏡譜圖(A)和投射電鏡譜圖⑶。
[0022]圖3在pH = 10.0條件下C16mimBr在磁性碳納米管表面的吸附曲線。
[0023]圖4是包覆有二氧化硅的磁性碳納米管用量對(duì)于尿液中三種黃酮類藥物回收率的影響。
[0024]圖5是經(jīng)本發(fā)明制得磁性萃取劑富集后得到的色譜圖，㈧為空白尿液；⑶為添加了三種黃酮類藥物的尿液。
【具體實(shí)施方式】
[0025]一、制備實(shí)例
[0026]以下實(shí)施例為本發(fā)明的一些舉例，不應(yīng)被看做是對(duì)本發(fā)明的限定。
[0027]實(shí)施例1
[0028]將0.5g多壁碳納米管加入到160ml體積比為1: 3的濃HNO3-濃H2SO4的混合溶液中，超聲反應(yīng)6h，減壓抽濾，用蒸餾水反復(fù)洗滌至中性，于60°C真空干燥至恒重，備用；
[0029]將0.4g上述制得的羧基化碳納米管、2.4g三氯化鐵、3.4g乙酸鈉和3.4g丙烯酸鈉加入到由33.75ml乙二醇和11.25ml 二乙二醇組成的混合溶劑中，超聲Ih得到黑色的混合溶液，將其轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯材質(zhì)的反應(yīng)釜中，密封，置于馬弗爐中反應(yīng)10h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，用甲醇和水洗數(shù)次，于60°C真空干燥至恒重，備用；
[0030]將4.0mg上述制得的磁性碳納米管、L Omg十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和2mL0.02M pH = 7.0的磷酸鈉緩沖溶液依次加入到塑料管中，混合液超聲分散5min，再