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罗丹明B分子印迹聚合物的制备及分子识别性能研究
摘要
罗丹明B作为一种广泛应用于化学分析的荧光增白剂，其在环境监测和生化分析等领域中得到了广泛应用。然而，其在水溶液中的低浓度检测常常面临着一定的困难，因此需要利用分子印迹技术对其进行更加有效的分子识别。本文通过使用罗丹明B作为模板分子，以丙烯酸为功能单体，N,N'-二甲基丙二酰胺为交联剂，制备了罗丹明B分子印迹聚合物。通过对其分子识别性能的研究表明，该罗丹明B分子印迹聚合物具有较高的选择性和灵敏度，能够用于罗丹明B在水溶液中的有效检测，并具有良好的重现性和稳定性。
关键词：罗丹明B；分子印迹；聚合物；分子识别
引言
罗丹明B是一种广泛用于化学分析的碱性荧光增白剂，由于其结构简单，易于合成，而且在环境监测、生化分析和医学诊断等领域中具有重要应用，如检测水中的污染物、血液中的蛋白质等。然而，由于其在水溶液中的低浓度检测常常面临着一定的困难，因此需要利用分子印迹技术对其进行更加有效的分子识别。
分子印迹技术作为一种特异、选择性好且具有应用广泛性的分子识别方法，在分析化学、生物化学、生命科学等领域中得到了广泛的应用，其主要基于在聚合物中生成一定的空位，使模板分子与聚合物单体间相互作用，从而生成特定的模板受体。同时，由于模板分子与非模板分子对多功能单体的化学交互作用不同，因此可以实现特异性的分子识别。因此，分子印迹技术被应用于检测和分离复杂体系中的目标分子、研究生物样品中的特定分子等。
本文目的在于利用罗丹明B作为模板分子，以丙烯酸为功能单体，N,N'-二甲基丙二酰胺为交联剂，制备罗丹明B分子印迹聚合物，并研究其分子识别性能。
实验方法
材料与仪器
丙烯酸（AA）（乙酸乙酯溶液，99.5%纯度，美国），罗丹明B（AR）（南京化学试剂厂），N,N'-二甲基丙二酰胺（MBA）（乙酸乙酯溶液，98%纯度，美国），巴豆醛（BDA）（AR）（南京化学试剂厂），对甲苯磺酸（PTSA）（AR）（南京化学试剂厂），合成去离子水，标准品溶液；紫外可见分光光度计（BeijingPurkinjeGeneralInstrumentCo.,Ltd.），荧光光谱仪（HitachiF4500），螺旋振荡器，真空泵，离心机，显微镜等。
制备罗丹明B分子印迹聚合物
制备罗丹明B分子印迹聚合物的步骤如下：先将0.05gAA、0.5gMBA和0.04gBDA混合搅拌，再加入2mL乙酸乙酯（称为混合液），然后振摇搅拌10分钟，加入罗丹明B5mg，以后40μL的98%H2SO4溶液，振摇搅拌2min后，静置10min，得到胶体悬液，将其置于超声器中超声震荡10min，震荡速率为30kHz，震荡间隔为1秒。将混合液置于石棉网过滤器上过滤，洗涤几次至胶体悬液不再渗滤，然后将其置于真空干燥器中干燥至完全干燥，得到固体材料（即罗丹明B分子印迹聚合物）。
表征罗丹明B分子印迹聚合物
通过紫外可见光谱（UV-Vis）、荧光光谱和显微镜等手段对罗丹明B分子印迹聚合物进行表征。
表征罗丹明B分子印迹聚合物对罗丹明B的分子识别性
首先将罗丹明B分子印迹聚合物与非印迹聚合物分别悬浮在罗丹明B标准品0.1mg/mL的水溶液中，并在磁力搅拌器上搅拌30min，过滤离心。然后，用荧光光谱仪测量过滤液的荧光强度。接下来，将上述操作重复，但用对甲苯磺酸（PTSA）和罗丹明B标准品替代罗丹明B分子印迹聚合物中的非印迹成分。通过对荧光光谱和吸收光谱分析，评估罗丹明B分子印迹聚合物的分子识别性。
结果与讨论
通过FT-IR表征罗丹明B分子印迹聚合物的成分表明，其主要成分为功能单体AA、交联剂MBA和BDA，分子识别剂罗丹明B与聚合物单体间发生作用，形成孔道结构（如图1所示）。同时，罗丹明B分子印迹聚合物的悬浮液呈白色胶态，表明聚合物粒子大小均匀（图2）。
图1：罗丹明B分子印迹聚合物的FT-IR图谱
图2：罗丹明B分子印迹聚合物（左）和非印迹聚合物（右）的显微镜照片
通过荧光光谱测试罗丹明B分子印迹聚合物和非印迹聚合物对标准品中不同浓度的罗丹明B的响应表明，罗丹明B分子印迹聚合物有较好的选择性和灵敏度，可以用于水样中罗丹明B的检测（如图3所示）。通过查看荧光光谱图和吸收光谱图可见，罗丹明B分子印迹聚合物与罗丹明B作用后的荧光光谱和吸收光谱均有蓝移现象，说明罗丹明B分子印迹聚合物复合体中的作用是基于分子互作用，其分子识别具有较高的苛刻性和特异性。
图3：罗丹明B分子印迹聚合物和非印迹聚合物的荧光强度随时间的变化曲线
同时，通过对罗丹明B分子印迹聚合物的重现性和稳定性进行分析，并对罗丹明B分子印迹聚合物表面形貌进行了显微镜观察，结果表明，罗丹明B分子印迹聚合物具有良好的重现性和稳定性，并且具有均匀的表面孔结构（如图4所示），证明了罗丹明B分子印迹聚合物用于荧光检测罗丹