作者：郑晓蒙
笔者结合分子印迹技术和搅拌吸附萃取技术，在铁管内壁制备以雌二醇为模板分子，pA 66为基质聚合物的分子印迹萃取层，获得兼有搅拌功能和吸附萃取功能的搅拌管，并探究其对目标分子的动态吸附性能和选择性能。
1实验部分
1.1 实验试剂与仪器装置
试剂：雌二醇( E2，98%)、雌三醇(E3，98%)、雌酮( OES，97 010)、甲酸（分析纯）、甲醇（分析纯）、丙酮（分析纯）均购于国药集团化学试剂有限公司；pA 66粉（60~80目），购于上海晶纯生化科技股份有限公司。pA 66与3种雌激素的结构式如图1所示。
仪器：紫外分光光度计（UV -25501，日本岛津公司生产）。
1.2 实验步骤
1.2.1 分子印迹涂层的制备
磁力搅拌下，将镀镍铁管(10 mm x5 mm(id》依次浸入新制NaOH溶液、蒸馏水、丙酮、蒸馏水，充分除去金属管内、外壁的油污和其他污物。
雌二醇分子印迹聚合物涂层根据文献通过相转换方法制得。将PA 66 3.036 8 g、雌二醇0. 300 1 g、甲酸7.033 2 g加入到50 mL锥形瓶中，磁力搅拌10.5 h，使固体混合物逐渐溶解，黏度逐渐减小，最后形成均匀澄清的浅粉色透明溶胶。
保持铁管垂直，向管内壁缓慢涂敷聚合物溶胶，直至管下口有多余溶胶下滴为止，此时将管置于蒸馏水中30 min，管内透明溶胶变为白色凝胶状物质并牢固附着于金属管内壁，并在管中央自然形成小孔，适当进行人工控制，最终在管内壁制备出约1mm厚的涂层；铁管口的两端处也涂敷聚合物溶胶，使搅拌管内的聚合物涂层呈现半包围结构。搅拌管内分子印迹涂层如图2所示。
按文献所述方法制备雌二醇分子印迹搅拌棒（10 mm x5 mmΦ，涂层厚1 mm）进行对比。
1.2.2模板分子洗脱
将分子印迹搅拌管置于50 mL甲醇／水溶液（体积分数为90 010）中搅拌，由此除去模板分子，每隔15 min测定吸光度，以监控洗脱液中雌二醇的含量，之后换加新的甲醇／水溶液。约120 min后洗脱液中无雌二醇检出，说明此时分子印迹层中的模板分子已被完全除去。
1.2.3吸附动力学与选择性研究
以甲醇/水溶液（体积分数为10%）为溶剂，分别配制30、30.5、30.4 mg/L的雌二醇、雌三醇及雌酮溶液250 mL；将分子印迹搅拌管分别置于3种溶液中进行搅拌萃取，并间隔相同时间取出部分溶液测定剩余目标物质的吸光度；每次测定后将比色皿内溶液倒回容器内以确保吸附体积大致不变；一次检测完成后，须将比色皿用蒸馏水清洗，并用电吹风吹干。
将搅拌管换成搅拌棒，进行相同的实验，并进行对比。
2结果与讨论
2.1 吸附性能与选择性能
雌二醇、雌三醇、雌酮紫外吸收曲线如图3所示。由图3可见，随着吸附时间的增加，雌二醇分子印迹涂层对目标分子雌二醇的吸附量越来越大，75 min后接近饱和；同时，该印迹涂层对其结构类似物雌三醇及雌酮的吸附较差，在60 min内，对E3及雌酮几乎无吸附。表明雌二醇分子印迹涂层对雌二醇分子具有很好的吸附选择性。
式中，Qt为t时刻时吸附涂层对目标分子的吸附率；Ct为t时刻时目标物质的浓度；Cn为0时刻时目标物质的浓度；Ao为0时刻的吸光度；At为t时刻的吸光度。由此计算出的雌二醇分子印迹搅拌管对E2、E3及雌酮的吸附率，如图4所示。
搅拌管内分子印迹涂层对E2的吸附率是对E3和雌酮吸附率的14和68倍，表现出该涂层对E2的高选择性。这是因为分子印迹层对目标物质的选择性取决于空间结构和官能团作用。雌酮与E2的差别只在a处；E3和E2相比，E3的b处比E2的b处多接1个-OH，而在a处，虽然都接1个-OH，但位相相反，增加了分子印迹的孔穴对E3的不相容性，从而，该印迹涂层对E3的吸附率较差。
2.2搅拌管与搅拌棒的比较
搅拌管与搅拌棒的Q-t曲线如图5所示。由图5可以看出，搅拌管内壁与搅拌棒外壁的分子印迹涂层对E2的吸附率随时间逐渐增加，并最终达到吸附平衡。但搅拌管与搅拌棒相比，前者达到吸附平衡的时间比后者约长17 010，但吸附平衡时的吸附率比后者高约3. 5%。
搅拌管与搅拌棒服役寿命如图6所示。从图6可知，使用5轮次后，搅拌棒吸附性能降低6%，而搅拌管吸附性能只降低了2 010；使用50轮次后，搅拌棒吸附性能降低24%，而搅拌管吸附性能只降低了4. 5%，同时，使用搅拌管，单轮次使用的数据重现性也较好( RSD <5 010，n=3)，而使用搅拌棒，单轮次使用的数据重现性也较差( RSD>10%，n=3)。可见，在搅拌管内制备吸附层，虽然可能增加吸附时间，但能在较长时间内保持较好的吸附性能，从而可有效延长吸附层的使用寿命。这是由于，与搅拌棒相比，搅拌管内的涂层由于附着在其内壁，与溶液的径向传质受阻，溶液中的溶质大部分依靠纵向传质达到吸附涂层的印迹位点，并逐渐达吸附平衡，因此，总体平衡时间略长。但搅拌棒在使用过程中，吸附涂层与容器壁发生对磨及刮擦，一方面，会使涂层发生磨损损失；另一方面，对磨过程中，pA 66内部特定的分子印迹孔穴结构也会受到挤压发生变形或破坏，其对目标物质的吸附率减小，选择性变坏。因此，即使单轮次使用中，比搅拌管的吸附率也会略低；随着使用总次数增加，搅拌棒的使用性能将会更为显著地降低；而对搅拌管而言，吸附涂层封装在管内，避免了与容器器壁的对磨，从而其性能随使用次数增加而下降的情况大为改善。
3结论
在镀镍铁管内以雌二醇为模板分子，pA 66为基质聚合物，制备了雌二醇分子印迹涂层，该涂层在90 min内对雌二醇达吸附平衡，吸附率为67.5%；该涂层对雌二醇的吸附率分别是雌三醇和雌酮的14和68倍，说明其对雌二醇具有高选择性；50次使用后，该搅拌管对雌二醇的吸附率下降仅5.3%，说明在搅拌管内制备分子印迹固相萃取涂层，能达到延长涂层使用寿命，从而降低成本的目的。
制备的分子印迹搅拌管传质速度偏小，增大了吸附操作的时间成本，显然不适合将该装置应用于快速分析领域，同时，应用于工程领域，也需进行相应改进。今后可以通过在管内制备出具有更大孔径和多种孔径分布的冰胶分子印迹层，以及在铁管表面钻孔或拉丝，增大管内分子印迹层与溶液的接触，增大传质速度，缩短达到吸附平衡的时间，或将分子印迹搅拌管应用于非吸附平衡领域，拓展分子印迹搅拌管的应用。
4摘要：将分子印迹技术与搅拌吸附萃取技术结合，在镀镍铁管内壁制备了以雌二醇分子为模板，PA 66为骨架的分子印迹固相萃取涂层，使整个装置具有搅拌和萃取的功能，并探究了其对雌二醇及其结构类似物分子的吸附性能和选择性能。结果表明：该装置对雌二醇的吸附在90 min内可达平衡，吸附率为67. 5%，分别是对雌三醇和雌酮吸附率的14和68倍，说明其对雌二醇具有高选择性；该分子印迹层使用50次后，对雌二醇的吸附率仅下降5. 3%，说明管内分子印迹固相萃取涂层能保持较长的使用寿命。
