[发明专利]一种雅努斯型磁性印迹纳米片及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种雅努斯型磁性分子印迹纳米片及其制备方法和应用，属于功能性材料技术领域。本发明通过溶胶凝胶法制得了Janus中空微球，超声破碎得到一面含有氨基、一面含有氯元素的Janus纳米片；随后以表面氯元素为原子转移自由基聚合的引发剂，dA为模板分子，5‑（2‑甲氧基乙烯基）‑2'‑脱氧尿苷为功能单体，在Janus纳米片疏水表面接枝dA分子印迹聚合物；再通过氨基和羧基之间的键合作用，将油酸包覆的Fe₃O₄颗粒结合到Janus的亲水表面上，制备Janus型磁性分子印迹纳米片吸附剂，并将得到的材料用于dA的吸附分离。本发明构建的印迹吸附材料具有选择性好，对目标物dA的吸附量大且快速分离的优势。

技术领域

本发明涉及一种雅努斯型磁性分子印迹纳米片及其制备方法和应用，属于功能性材料技术领域。

背景技术

2'-脱氧腺苷(dA) 作为具有良好生理活性的嘌呤类核苷之一，是基因药物和基因工程研究的重要原材料。此外，dA具有很好的生理活性，是很多抗病毒、抗肿瘤和抗艾滋病药物公认的良好中间体，因此在市场上有极其广泛需求。目前，常见dA的获取方法有合成法、结晶法和吸附法，但合成法的副产物多，其产物的浓度低；结晶法能耗高，生成速率较慢；吸附法对产品中微量dA具有提取率高且易连续操作的优点，但常见吸附剂的选择性、吸附容量和传质速率仍有待进一步提高。因此根据dA分子结构的特点，从dA与吸附剂吸附位点的相互作用出发，研究新型吸附剂并用于获得高纯度dA极其重要。

分子印迹聚合物(MIPs)，通常称为合成抗体模拟物，能够对靶分子进行特异性分子识别。与天然抗体相比，MIPs更稳定，易于满足广泛应用的要求而且价格低廉。表面印迹聚合物(SMIPs)是把分子印迹识别位点构筑在基质材料表面的聚合吸附剂，显示出高结合能力、快速传质和快速结合动力学。迄今为止，多种硅基材料常作为基质材料来制备SMIPs，涉及的硅基基质多为球形或管状结构，如二氧化硅、沸石、高岭土、分子筛、埃洛石纳米管等。纳米片具有更高的比表面积，且由于它们较高的纵横比而具有差异化方向性，因此可实现多种功能作用于同一纳米片基质。

利用超顺磁性颗粒为基质制备的复合印迹聚合物为磁性分子印迹聚合物（MMIPs）。MMIPs可同时实现目标物的识别和吸附剂的磁响应快速分离，有效避免了通过繁琐的离心、静置、过滤等步骤将材料与母液分离。目前，已有研究采用磁性颗粒改性SiO₂纳米片来制备MMIPs，但磁性粒子的引入会覆盖印迹位点并产生不均匀分布，从而降低结合容量。同时，印迹聚合物层的引入易导致饱和磁化强度降低，且在多次吸附-解吸循环后MMIPs泄漏的磁性颗粒无法可逆恢复。

发明内容

本发明为解决现有MMIPs复合吸附剂中存在的功能位点与区域重叠、选择性低和分离效果差等技术瓶颈之一，提供了一种Janus型磁性印迹纳米片吸附剂的制备方法，并实现了dA的选择性分离。

本发明首先通过溶胶凝胶法制得了Janus中空微球，通过超声破碎得到一面含有氨基（亲水）、另一面含有氯元素（疏水）的Janus纳米片；随后以表面氯元素为原子转移自由基聚合（ATRP）的引发剂，dA作为模板分子，与dA形成氢键且具有较好匹配性的5-（2-甲氧基乙烯基）-2'-脱氧尿苷（AcrU）作为功能单体，在Janus纳米片疏水的表面接枝了dA分子印迹聚合物 (Janus-MIPs)；再通过氨基和羧基之间的键合作用，将油酸包覆的Fe₃O₄颗粒结合到Janus的亲水表面上，制备了Janus型磁性分子印迹纳米片吸附剂(Janus-MMIPs)，并将得到的材料应用于水溶液中dA的高效选择性吸附与分离。

为达到上述技术的目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种雅努斯型磁性分子印迹纳米片吸附剂(Janus-MMIPs)的制备方法，所述方法包括如下步骤：

（1）羧基改性的Fe₃O₄颗粒的制备：