限进型聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯)修饰硅胶色谱填料制造技术

本发明专利技术涉及一种限进型聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯-co-乙二醇二甲基丙烯酸酯)修饰硅胶色谱填料(Silica-g-p(SPM-co-EDMA)-g-pGMMA)及其制备方法。它是硅胶表面接枝双层聚合物的材料，内层为聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯-co-乙二醇二甲基丙烯酸酯)，外层为聚(甲基丙烯酸甘油单酯)，其表达式如下：Silica-g-p(SPM-co-EDMA)-g-pGMMA，其中，Silica为多孔硅胶，g表示接枝，p(SPM-co-EDMA)表示甲基丙烯酸3-磺酸丙酯和乙二醇二甲基丙烯酸酯的交联聚合物，pGMMA表示聚(甲基丙烯酸甘油单酯)。本发明专利技术可作为生物样品及环境样品分析的色谱固定相或固相萃取材料，进行阳离子型化合物的直接进样提取，提高了分析效率及准确性。本发明专利技术建立了在线固相萃取／液相色谱联用技术测定牛奶中三聚氰胺和环丙氨嗪的测定方法，具有很好的准确性和重现性。

【技术实现步骤摘要】
限进型聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯)修饰硅胶色谱填料
本专利技术涉及一种限进型聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯)修饰硅胶色谱填料，具体是限进型聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯-Co-乙二醇二甲基丙烯酸酯)修饰硅胶色谱填料(SiI ica-g-p (SPM-co-EDMA) -g-pGMMA)及其制备方法，材料以原子转移自由基聚合以及表面引发方法制备，应用此材料为固相萃取剂，建立了固相萃取(SPE) /液相色谱(HPLC)在线联用测定牛奶中三聚氰胺和环丙氨嗪的方法。
技术介绍
离子型或可以离子化的分析物的色谱分离和测定在生命科学、医药等领域起到了重要的作用，有着广泛的应用。但是在生物样品中的小分子分析中，由于样品中的生物大分子在色谱柱上的不可逆吸附使柱效迅速降低，影响了色谱方法的应用。因此在实际样品的分析中必须先进行蛋白去除的前处理工作。沉淀蛋白是常用的传统方法，但是这些前处理过程不仅繁琐、耗时，而且有可能使待测物损失，严重影响了分析的效率和准确性。为了解决这些问题，色谱工作者发展了限进材料，这种材料以物理或化学屏蔽的方式使蛋白等大分子不能进入小分子结合层(材料内层)而流出柱外，而小分子可以进入内层而被保留及分离，可以应用于生物样品的直接进样分析，对于高效分离测定起到了重要作用。目前，国际市场上已经有限进型色谱材料，但仍有需要改进的问题，例如，在接枝高分子链时应用“grafting onto”方法，而这种方法不容易得到均匀的接枝密度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种限进型聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯-CO-乙二醇二甲基丙烯酸酯)修饰硅胶色谱材料及其制备方法。材料应用原子转移自由基聚合(atomtransfer radical polymerization,简称ATRP)法、在键合有ATRP引发剂的硅胶表面进行两次表面引发“grafting from”接枝聚合进行制备。首先以甲基丙烯酸3-磺酸丙酯(3-sulfopropyl methacrylate, SPM)为单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene glycoldimethacrylate, EDMA)为交联剂,在硅胶表面接枝聚合,聚合后在硅胶表面形成带有磺酸基团的交联聚合物，材料简称为Silica-g-p (SPM-co-EDMA);再以甲基丙烯酸缩水甘油酯(glycidyl methacrylate, GMA)为单体,在 Silica-g-p (SPM-co-EDMA)表面继续进行 ATRP接枝聚合，水解后在外层形成带有二醇基的聚(甲基丙烯酸甘油单酯)[poly (glycerolmonomethacrylate) ,pGMMA]。这种双层聚合物接枝的材料具有结合阳离子和排阻蛋白的功能，称为限进型聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯-Co-乙二醇二甲基丙烯酸酯)修饰硅胶，[SiI ica-g-p (SPM-co-EDMA)-g-pGMMA]。由于采用 ATRP 以及“grafting from”方法进行接枝聚合，接枝反应可控，也可以避免在溶液中非接枝聚合物的形成。该填料表面具有两种不同特性的化学结构层，内层为聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯-Co-乙二醇二甲基丙烯酸酯)，其聚合链上的磺酸基团能够通过静电作用结合阳离子；外层为聚(甲基丙烯酸甘油单酯)，其二醇基具有亲水性，可以避免蛋白的不可逆吸附。本专利技术生物兼容性好，具有结合阳离子型小分子、排阻生物大分子的功能，可以作为生物样品及环境样品分析的色谱固定相或固相萃取材料，能够在免去蛋白沉淀的前处理过程的情况下对生物或环境复杂样品中的阳离子型化合物进行有效提取分离，其应用可减少样品前处理步骤及由此带来的损失，提高生物样品的分析效率及准确性。本专利技术以限进型聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯-Co-乙二醇二甲基丙烯酸酯)修饰硅胶为固相萃取柱填料，与HILIC分析柱通过柱切换阀连接，建立了在线固相萃取/液相色谱联用技术测定牛奶中三聚氰胺和环丙氨嗪的测定方法。本专利技术提供的一种限进型聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯-CO-乙二醇二甲基丙烯酸酯)修饰硅胶色谱填料是硅胶表面接枝双层聚合物的材料，内层为聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯-Co-乙二醇二甲基丙烯酸酯)，外层为聚(甲基丙烯酸甘油单酯)，其表达式如下:Silica-g-p (SPM-co- EDMA)-g-pGMMA,其中，Silica为多孔硅胶，g表示接枝，p (SPM-co-EDMA)表示甲基丙烯酸3-磺酸丙酯和乙二醇二甲基丙烯酸酯的交联聚合物；PGMMA表示聚(甲基丙烯酸甘油单酯)。其制备方法是经过如下步骤:I)活化硅胶与(3-(2-溴异丁酰基)丙基)三乙氧基硅烷加热回流反应得到表面接枝ATRP引发剂的硅胶；2)氮气保护下，在2，2'-联吡啶、CuBr和CuBr2存在下，甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐为单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，在键合有ATRP引发剂的硅胶表面进行ATRP接枝聚合反应得到Silica-g-p (SPM-co-EDMA)；3)氮气保护下，在2，2 '-联吡啶、CuBr和CuBr2存在下，甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体，在Silica-g-p (SPM-co-EDMA)表面进行ATRP接枝聚合得到Silica-g-p (SPM-co-EDMA)-g-pGMA。4)将 Silica-g-p (SPM-co-EDMA) -g-pGMA 进行酸性水解。本专利技术合成所用的硅胶粒径为10-80微米，孔径为80-1000 A，可以是球型或无定型。(I)用元素分析法测得接枝聚(甲基丙烯酸甘油单酯)的重复单元数m为12.3~24.3 ；(2)将其干法装入50mmX4.6mm不锈钢柱，流动相:磷酸盐缓冲液(pH4) /异丙醇/四氢呋喃(84 / 6 / 10,V / V)，流速为1.0mL/min，检测波长240nm的色谱条件下，以牛血清蛋白溶液进行测定，蛋白排阻率为95~109%。本专利技术提供的限进型聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯-CO-乙二醇二甲基丙烯酸酯)修饰硅胶色谱材料的制备方法是经过如下步骤:I)将硅球加入到体积比1:1的盐酸水溶液中，搅拌、加热、回流反应10-12小时，反应产物抽滤，用水洗至中性，在100°c下真空干燥，得到活化好的硅胶，置于干燥器中备用；2)以甲苯为溶剂，用活化的硅胶与3-(2-溴异丁酰基)丙基三乙氧基硅烷于N2气中90°C加热回流反应10-15小时，冷却，抽滤，依次用甲苯、丙酮分别洗涤三次，用体积比I: I的乙醇水溶液索提10-12小时后，40-50°C下真空干燥，得到表面接枝ATRP引发剂的硅胶(简称Silica-1n)，保留在干燥器中待用；3)氮气保护下，以体积比I: I的DMF / H2O为溶剂，2，2'—联吡啶、CuBr和CuBr2(摩尔比10: 3: I)存在下，以甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐(SPM)为单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂，30°C下，在Silica-1n表面进行ATRP接枝聚合反应。产物抽滤后用乙二胺四乙酸二钠(EDTA)饱和水溶液洗涤至无色，水洗涤，再用体积比1:1的乙醇水溶液索提10-12小时后，40-50°C真空干燥，得到离子交换分离材料，产物标记为Silica-g-p (SPM-co-EDMA)，保存于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种限进型聚(甲基丙烯酸3?磺酸丙酯?co?乙二醇二甲基丙烯酸酯)修饰硅胶色谱材料，其特征在于它是硅胶表面接枝双层聚合物，内层为聚(甲基丙烯酸3?磺酸丙酯?co?乙二醇二甲基丙烯酸酯)，外层为聚(甲基丙烯酸甘油单酯)，其表达式如下：Silica?g?p(SPM?co?EDMA)?g?pGMMA，其中，Silica为多孔硅胶，g表示接枝，p(SPM?co?EDMA)表示甲基丙烯酸3?磺酸丙酯和乙二醇二甲基丙烯酸酯的交联聚合物；pGMMA表示聚(甲基丙烯酸甘油单酯；?其制备方法经过如下步骤：?1)活化硅胶与(3?(2?溴异丁酰基)丙基)三乙氧基硅烷加热回流反应得到表面接枝ATRP引发剂的硅胶；?2)氮气保护下，在2，2′?联吡啶、CuBr和CuBr2存在下，甲基丙烯酸3?磺酸丙酯钾盐为单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，在表面接枝ATRP引发剂的硅胶表面进行ATRP接枝聚合反应得到Silica?g?p(SPM?co?EDMA)；?3)氮气保护下，在2，2′?联吡啶、CuBr和CuBr2存在下，甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体，在Silica?g?p(SPM?co?EDMA)表面进行ATRP接枝聚合得到Silica?g?p(SPM?co?EDMA)?g?pGMA。?4)将Silica?g?p(SPM?co?EDMA)?g?pGMA进行酸性水解，得到表面具有二醇基团的材料，Silica?g?p(SPM?co?EDMA)?g?pGMMA。?将其干法装入50mm×4.6mm不锈钢柱，流动相：磷酸盐缓冲液(pH4)／异丙醇／四氢呋喃(84／6／10，v／v)，流速为1.0mL/min，检测波长240nm的色谱条件下，以牛血清蛋白溶液进行测定，蛋白排阻率为95～109％。...

【技术特征摘要】
1.一种限进型聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯-Co-乙二醇二甲基丙烯酸酯)修饰硅胶色谱材料，其特征在于它是硅胶表面接枝双层聚合物，内层为聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯-Co-乙二醇二甲基丙烯酸酯)，外层为聚(甲基丙烯酸甘油单酯)，其表达式如下:Si I ica-g-p (SPM-co-EDMA)-g-pGMMA，其中，Silica 为多孔硅胶，g 表示接枝，p (SPM-co-EDMA)表示甲基丙烯酸3-磺酸丙酯和乙二醇二甲基丙烯酸酯的交联聚合物；pGMMA表示聚(甲基丙烯酸甘油单酯； 其制备方法经过如下步骤: 1)活化硅胶与(3-(2-溴异丁酰基)丙基)三乙氧基硅烷加热回流反应得到表面接枝ATRP引发剂的硅胶； 2)氮气保护下，在2，2'-联吡啶、CuBr和CuBr2存在下，甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐为单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，在表面接枝ATRP引发剂的硅胶表面进行ATRP接枝聚合反应得到 Si I ica-g-p (SPM-co-EDMA)； 3)氮气保护下，在2，2'-联吡唆、CuBr和CuBr2存在下，甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为单体，在 Si I ica-g-p (SPM-co-EDMA)表面进行 ATRP 接枝聚合得到 Si I ica-g-p (SPM-co-EDMA)-g-pGMA。 4)将Silica-g-p(SPM-co-EDMA) -g-pGMA进行酸性水解，得到表面具有二醇基团的材料，Silica-g-p(SPM-co-EDMA)-g-pGMMA。 将其干法装入50mmX 4.6mm不锈钢柱，流动相:磷酸盐缓冲液(pH4) /异丙醇/四氢呋喃(84 / 6 / 10,V / V)，流速为1.0mL/min，检测波长240nm的色谱条件下，以牛血清蛋白溶液进行测定，蛋白排阻率为95~109%。2.按照权利要求1所述的修饰硅胶色谱材料，其特征在于所述的硅胶粒径为10-80微米,孔径为80-1000 A。3.按照权利要求1所述的修饰硅胶色谱材料，其特征在于接枝的聚(甲基丙烯酸甘油单酯)的重复单元数m为12.3~24.3。4.一种权利要求1所述的限进型聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯-Co-乙二醇二甲基丙烯酸酯)修饰硅胶色谱材料的制备方法，其特征在于是经过如下步骤: 1)将硅球加入到体积比1:1的盐酸水溶液中，搅拌、加热、回流反应10-12小时，反应产物抽滤，用水洗至中性，在100°C下真空干燥，得到活化好的硅胶，置于干燥器中备用； 2)以甲苯为溶剂用活化的硅胶与3-(2-溴异丁酰基)丙基三乙氧基硅烷于N2气中90°C C加热回流反应10-15小时，冷却，抽滤，依次用甲苯、丙酮分别洗涤三次，用体积比1: 1的乙醇水溶液索提10-12小时后，40-50°C下真空干燥，得到表面接枝ATRP引发剂的硅胶(标记为Silica-1n)； 3)氮气保护下，以体积比I: I的DMF / H2O为溶剂，2，2'-联吡啶、Cubr和Cufc2 (摩尔比1: 1-3: 1)存在下，以甲基丙烯酸3-磺酸丙酯钾盐为单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，30°C下，在Silica-1n表面进行ATRP接枝聚合反应；产物抽滤后用乙二胺四乙酸二钠饱和水溶液洗涤至无色，水洗涤，再以体积比1:1的乙醇水溶液索提10-12小时后，40-50°C真空干燥，得到离子交换分离材料，产物标记为Silica-g-p (SPM-co-EDMA)； 4)将聚(甲基丙烯酸3-磺酸丙酯-Co-乙二醇二甲基丙烯酸酯)修饰硅胶，Silica-g-p (SPM-co-EDMA)，装入不锈钢色谱柱，以HPLC法考...

【专利技术属性】
技术研发人员：董襄朝，姜萍，张颖颖，朱旭东，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：