一种三聚氰胺的可视化检测水凝胶及其制备方法

摘要

三聚氰胺的可视化检测水凝胶，为相叠合的双层水凝胶且双层水凝胶由敏感水凝胶和非敏感水凝胶粘合在一起。其制备方法：将水凝胶的单体、交联剂、引发剂溶于水中得到非敏感水凝胶聚合液，再将非敏感水凝胶聚合液加到模具中聚合成非敏感水凝胶膜；将非敏感水凝胶膜平铺于一块玻璃上失水，再由失水后的非敏感水凝胶膜、玻璃及夹条组成模具；将印迹水凝胶的功能单体、交联剂、三聚氰胺、引发剂溶于水中得到印迹水凝胶聚合液，再将印迹水凝胶聚合液加到由上述模具中，聚合形成三聚氰胺的敏感印迹水凝胶膜，并形成双层水凝胶膜；将制备好的双层水凝胶膜切割成条状，于pH值小于3的酸性溶液中洗涤去除三聚氰胺分子，在纯水中洗涤至形状不变。

说明书

技术领域

本发明涉及一种三聚氰胺可视化检测材料及其制备方法。通过制备一种分子印迹水凝胶，能响应环境中的三聚氰胺分子而产生形变。具体的说，本发明涉及利用分子印迹技术，制备对三聚氰胺敏感的印迹水凝胶，再将敏感印迹水凝胶和非敏感水凝胶形成双胶，即得一种可视化水凝胶。再对样品进行简单的预处理，就可以通过这种可视化水凝胶的形变来判断样品中是否存在三聚氰胺。本发明属于可视化分析的技术领域。

背景技术

三聚氰胺(英文名Melamine)，是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料。由于食品和饲料工业蛋白质含量测试方法的缺陷，三聚氰胺常被不法商人用作食品添加剂，以提升食品检测中的蛋白质含量指标，因此三聚氰胺也被人称为“蛋白精”。

现有的三聚氰胺的检测方法都是基于色谱的检测，尤其是高效液相色谱，成本较高，难以推广至质检和质控的基层部门及生产者和消费者个人的使用。

分子印迹技术(molecularly imprinted technique，MIT)是模拟酶与底物、抗体与抗原等生物界所存在的分子特异性识别作用，以目标分子为模板合成印迹聚合物的技术。用这种方法合成的印迹聚合物(molecularly imprintedpolymer，MIP)对印迹分子具有专一识别性。目前，分子印迹技术已被应用于手性化合物的拆分(chiral separation)、固相萃取(solid-phase extraction，SPE)、抗体模拟(antibody mimics)、酶催化模拟(enzyme mimics)以及控释药物(controlled release drugs)等领域，也应用于环境、生物和医学等领域的分析如传感器(biomimeticsensor)等(US2008179191-A1，US_20080179191_A1，WO_2008045596_A2)。

分子印迹聚合物制备的一般步骤如下：首先使模板分子与功能单体之间通过共价键、非共价或其他作用结合形成主客体配合物(Host-guest complex)；然后加入交联单体(cross-linker)，在引发剂、热或光引发下，在模板分子——功能单体配合物周围产生聚合反应，聚合物将模板分子和单体的配合物捕获到聚合物的立体结构中；最后将聚合物中的模板分子洗脱(elution)或解离(dissociation)出来，在聚合物中便留下了可识别模板分子的“印迹孔穴”。

水凝胶是一类亲水的高分子聚合物，已应用于模板印迹，组织修复，药物缓释等应用研究。具有一定的生物相容性，能够响应渗透压的改变而膨胀或收缩，也具有记忆功能，具有能够复制聚合前的环境形貌等性质，因此水凝胶应用于传感研究，Asher SA等将胶体晶体固定于水凝胶中，再在水凝胶上嫁接特异性识别分子，用于分析(US2002031841-A1，WO9841859-A，WO9819787-A)。

例如聚丙烯酰胺水凝胶，在碱性条件下，将酰胺基水解成羧基团--可以感应环境中pH值得变化而发生体积的变化，在水凝胶中固定上印迹分子后，水凝胶可以响应含有这种特定分子的环境。但是这些响应的体积变化肉眼难以分辨。

本发明将三聚氰胺分子作为印迹分子合成印迹水凝胶，制作出可视化双层水凝胶。能响应三聚氰胺发生可视化的形变，成为一种成本低，速度快，易于推广的检测方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种肉眼可辨形变的三聚氰胺的可视化检测水凝胶及其制备方法，具有检测速度快的优点。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

本发明所述的一种三聚氰胺的可视化检测水凝胶，为相叠合的双层水凝胶，且所述的双层水凝胶由一层分子印迹技术制备的敏感水凝胶和一层非敏感水凝胶粘合在一起构成。

本发明所述的三聚氰胺的可视化检测水凝胶的制备方法：

步骤1)将水凝胶的单体、交联剂、引发剂按摩尔比为100～10∶100～0.1∶10～0.1的比例溶于水中，得到非敏感水凝胶聚合液，水凝胶的单体、交联剂及引发剂的总重量与所得非敏感水凝胶聚合液的体积之比为2～25∶50(W/V，克/毫升)，再将非敏感水凝胶聚合液加到夹条厚度为25～1000μm的两层玻璃的模具中聚合形成厚度为25～1000μm的非敏感水凝胶膜，

所述的水凝胶的单体为含单烯基的分子，如丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸等；

步骤2)将上述制备的非敏感水凝胶膜平铺于一块玻璃上失水至非敏感水凝胶膜重量的10-80％，再由失水后的非敏感水凝胶膜、一块玻璃及厚度为50～2000μm的夹条组成模具；

步骤3)将印迹水凝胶的功能单体、交联剂、三聚氰胺、引发剂，按摩尔比为100～10∶100～0.1∶100～1∶1～0.1的比例溶于水中，得到印迹水凝胶聚合液，印迹水凝胶的功能单体、交联剂、三聚氰胺及引发剂的总重量与所得印迹水凝胶聚合液的体积之比为2～25∶50(W/V，克/毫升)，再将印迹水凝胶溶液加到由步骤2)得到的模具中，聚合形成三聚氰胺的敏感印迹水凝胶膜，同时与模具中原有的非敏感水凝胶膜共同形成双层水凝胶膜，

所述的印迹水凝胶的功能单体为含单烯基的分子，如丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸等；

步骤4)将制备好的双层水凝胶膜切割成条状，于pH值小于3的酸性溶液中洗涤去除三聚氰胺分子，在纯水中洗涤至形状不变，就可以用于三聚氰胺的分析，

所述的交联剂为含双烯基的分子：如甲叉丙烯酰胺、1，4-苯基双丙烯酰胺等，所述的引发剂为偶氮类引发剂、有机过氧化物类引发剂或无机过氧类引发剂。

可视化水凝胶检测方法，即将印迹水凝胶和非敏感水凝胶粘合在一起形成可视化双层水凝胶，再以待测样品处理这种双层水凝胶，即可以通过该双层水凝胶形变与否及形变的程度确定三聚氰胺的存在及浓度。

使用本发明可视化检测三聚氰胺方法是：

将制备好的双层水凝胶条加入待测的样品溶液中，震荡处理15min，如果样品中含有三聚氰胺分子，就会使双层水凝胶条发生弯曲形变。根据形变与否及形变的程度即可确定三聚氰胺的存在及其浓度范围。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1，本发明的可视化水凝胶的最大优点是对三聚氰胺响应产生的形变是发生弯曲变化，可以肉眼直观的观察，灵敏度高。与传统的检测方法相比本发明的成本低廉，操作简单，易于推广。

2，本发明的可视化水凝胶与Asher SA等智能晶体胶体凝胶相比，聚合单体可以是中性的单体，也可以不是中性的单体，而智能晶体胶体凝胶只能是中性聚合单体。敏感胶用印迹技术制备更适于建立检测包括三聚氰胺在内的多种分子的双胶制备。

附图说明

图1是三聚氰胺可视化水凝胶在系列三聚氰胺水溶液中的图。随三聚氰胺的浓度增加，水凝胶的弯曲度增大，即形变增大，当浓度到100ppm时，水凝胶反向弯曲。

图2是在鲜奶中15分钟后取出用蒸馏水洗涤后中可视化水凝胶照片，其中，a是对添加2ppm三聚氰胺的鲜奶的照片，b是不添加三聚氰胺鲜奶的照片。

具体实施方式

实施例1

一种三聚氰胺的可视化检测水凝胶，为相叠合的双层水凝胶，且所述的双层水凝胶由一层分子印迹技术制备的敏感水凝胶和一层非敏感水凝胶粘合在一起构成。

实施例2

一种三聚氰胺的可视化检测水凝胶的制备方法，采用如下步骤：

步骤1)将水凝胶的单体、交联剂、引发剂按摩尔比为100～10∶100～0.1∶10～0.1的比例溶于水中，得到非敏感水凝胶聚合液，水凝胶的单体、交联剂及引发剂的总重量与所得非敏感水凝胶聚合液的体积之比为2～25∶50(W/V，克/毫升)，再将非敏感水凝胶溶液加到夹条厚度为25～1000μm的两层玻璃的模具中聚合形成厚度为25～1000μm的非敏感水凝胶膜，

所述的水凝胶的单体为含单烯基分子，如丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸等；

在本实施例的上述步骤1)中，可选择将摩尔比为100∶100∶10、10∶0.1∶0.1或者65∶12∶7的水凝胶的单体、交联剂、引发剂溶于水中，并且，水凝胶的单体、交联剂及引发剂的总重量与所得非敏感水凝胶聚合液的体积之比为2∶50、25∶50或17∶50；(W/V，克/毫升)。

步骤2)将上述制备的非敏感水凝胶膜平铺于一块玻璃上失水至非敏感水凝胶膜重量的10-80％，本实施例可选择将非敏感水凝胶失水至非敏感水凝胶膜重量的10％、80％或65％，再由失水后的非敏感水凝胶膜、一块玻璃及厚度为50～2000μm的夹条组成模具；

步骤3)将印迹水凝胶的功能单体、交联剂、三聚氰胺、引发剂，按摩尔比为100～10∶100～0.1∶100～1∶1～0.1的比例溶于水中，得到印迹水凝胶聚合液，印迹水凝胶的功能单体、交联剂、三聚氰胺及引发剂的总重量与所得印迹水凝胶聚合液的体积之比为2～25∶50(W/V，克/毫升)，再将印迹水凝胶聚合液加到由步骤2)得到的模具中，聚合形成三聚氰胺的敏感印迹水凝胶膜，同时与模具中原有的非敏感水凝胶膜共同形成双层水凝胶膜，

所述的印迹水凝胶的功能单体为含单烯基的分子，如丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸等；

在本实施例的上述步骤3)中，可选择将摩尔比为100∶100∶100∶10、10∶0.1∶1∶0.1或者65∶12∶33∶7的水凝胶的单体、交联剂、三聚氰胺及引发剂溶于水中，并且，水凝胶的单体、交联剂、三聚氰胺及引发剂的总重量与所得非敏感水凝胶聚合液的体积之比为2∶50、25∶50或17∶50(W/V，克/毫升)；

步骤4)将制备好的双层水凝胶膜切割成条状，于pH值小于3的酸性溶液中洗涤去除三聚氰胺分子，在纯水中洗涤至形状不变，就可以用于三聚氰胺的分析，

所述的交联剂为含双烯基的分子：如甲叉丙烯酰胺、1，4-苯基双丙烯酰胺等，所述的引发剂为偶氮类引发剂、有机过氧化物类引发剂或无机过氧类引发剂。

在本实施例中，

含单烯基分子是丙烯酰胺、丙烯酸或甲基丙烯酸。

含双烯基分子是甲叉丙烯酰胺或1，4-苯基双丙烯酰胺。

偶氮类引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈；有机过氧化物类引发剂为过氧化二苯甲酰；无机过氧类引发剂为过硫酸盐。

形成非敏感水凝胶膜聚合条件或者形成三聚氰胺的敏感印迹水凝胶膜聚合条件因引发剂的而不同，具体来说，

采用偶氮类引发剂时的聚合条件是波长为365nm的光照20-80分钟或是60-80℃条件下20-80分钟；

采用有机过氧化物类引发剂时的聚合条件是波长为365nm的光照条件下20-80分钟；

采用无机过氧类引发剂时的聚合条件是4-40℃条件下20-80分钟。

实施例3

取充分洗涤后的双层水凝胶胶条浸泡于2ml的市售鲜奶中(其中一份添加2ppm的三聚氰胺，一份不添加三聚氰胺)，震荡15分钟，取出蒸馏水洗涤，观察其形状的变化，参照图2，可知含有三聚氰胺的鲜奶中的双层水凝胶胶条和空白样品比较，形状发生了变化。