基于饮用水中雌情化物质的高效分子印迹磁性纳米材料的制备和应用研究

Estrogenic activating compounds of endocrine disrupting compounds can elicit estrogenic activity of water. It is a fearful threat to human health and propagation. The treatment process of conventional and a broad range of advanced water treatments are all quite difficult to make the total estrogen concentration become less than the threshold concentration (1 ng/L) which causing estrogenic phenomenon of drinking water. It is a challenge to detect the concentration of estrogenic activating compounds due to the trace threshold concentration. Therefore, how sensitive detection and effective removal of estrogenic activating compounds in drinking water has become a critical problem of environment field of water. This project is trying to combine distinctive recognition of molecularly imprinted polymers and rapid separation of magnetic nanomaterials to synthetize polymers of core-shell construction through different polymeric methods. The resulting molecularly imprinted magnetic nanomaterials will have strong magnetic response, high density of effective imprinted sites, high adsorption capacity, and good selectivity. The purpose of this project is to combine molecularly imprinted magnetic nanomaterials and high sensitivity of chemiluminescence to establish a novel technique which can efficient enrichment, effective detection, and rapid removal of estrogenic activating compounds in drinking water. The research content of this project will broaden the area of molecular imprinting techniques, surface modification of substrate, and magnetic separation, and also will have important theoretical research value and good practical application prospects.

内分泌干扰物中的雌情化物质（即可使水源具有雌情活力的物质）对人类健康和繁衍构成了严重威胁。目前，常规和各种深度水处理工艺都难以达到使饮用水中总雌激素浓度低于造成水质雌情化现象的阈值浓度（1 ng/L），且痕量的雌情阈值浓度给检测方法带来了挑战。因此，如何灵敏检测和快速有效去除饮用水中的雌情化物质已成为水环境领域亟待解决的难题。本项目将结合分子印迹聚合物的独特识别性和磁性纳米材料的易于分离性，以磁性纳米球/管为核、分子印迹聚合物为壳，采用多种聚合方法，制备出多种磁响应强、印迹位点均匀、吸附容量高、选择性好的核-壳结构的分子印迹磁性纳米材料，并结合化学发光检测的高灵敏性，建立能高效富集、有效检测、快速去除饮用水中雌情化物质的新方法、新技术。本项研究将丰富分子印迹技术、材料表面修饰和磁性分离的内容，具有重要的理论研究价值和良好的实际应用前景。

对样品前处理的改进是实现复杂体系中目标物质分离分析的一个重要途径。分子印迹聚合物（MIPs）作为固相萃取吸附剂，以高选择性和廉价易得的特性在复杂基质样品前处理领域得到广泛关注。本项目将MIPs的独特识别性和磁性纳米材料的易于分离性相结合，以雌激素（雌二醇）、生物活性分子（没食子酸、 绿原酸）、蛋白质等为模板分子，将固定模板法、溶胶-凝胶法、协同印迹法、表面分子印迹技术等应用到MIPs的制备中，获得一系列具有优秀吸附性能的MIPs。进而将所得MIPs作为固相萃取吸附剂，结合高效液相色谱-质谱检测的高灵敏性，建立能特异性分离和富集食品、环境水和生物样品中目标物的新方法、新技术。. 本项目主要围绕三个方面开展了研究工作：1、进一步提高MIPs的吸附性能。（1）首次采用两步固定模板分子法制备MIPs，该法可将模板分子固定在载体表面的精确位置上，与普通的表面聚合相比，MIPs的吸附容量和印迹因子均提高约2倍。（2）引入Cu2+螯合协同印迹，所得MIPs的印迹效果提高约1.6倍。（3）采用亲水性能优异且功能基团丰富的单体，如明胶、聚乙烯亚胺、3-氨基苯硼酸、多巴胺、天然多糖等，发展了多种制备条件温和、成本低廉、具有通用性的亲水性MIPs的新方法，拓展了MIPs的应用范围。2、简化MIPs的制备过程。首次发展了水热法一步制备醛基功能化磁性纳米粒子的新技术，过程简单，且接枝率理想。3、发展多模板分子印迹技术。以3种雌激素同时作为模板分子制备出同时对三者有特异吸附性能的MIPs，其吸附能力与分别以三种雌激素为模板分子制得的单模板MIPs的混合物的吸附能力有可比性，可同时高选择性识别实际样品中的多种目标雌激素。. 本项目就表面MIPs的基础理论和应用开展的研究工作丰富了分子印迹技术、材料表面修饰和磁性分离的内容，已获得具有自主知识产权的有关新型MIPs的新材料、新方法、新技术，具有较重要的理论研究价值和良好的实际应用前景。