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索环技术在分离与测定中的应用研究

智慧芽 | 2023-06-06 |

  导言

  现代科学技术的快速发展,使得越来越多的化学样品需要精确、快速地分离与测定。传统的色谱技术多数存在着分离效率低、分析时间长等缺点。近年来,随着胶体、纳米科学及化学生物学的发展,吸附剂的表面化学性质、内部结构等的研究取得了长足进步,这促进了超分子化学的发展。索环技术作为新型超分子化学结构的代表之一,因具有良好的选择性、灵敏度以及分离效率高的特点而备受研究人员的关注。

  一、索环技术的基本原理

  (一)索环化学及其基本结构与性质

  索环化学是指在化学的胶体领域中,采用分子自组装和自组装-交联策略,利用特定的化学作用将有机或无机基质(其物化表征,如大小、结构形态、特殊功能等对被吸附分子的识别与浓缩贡献)选殖于一定的空间局限内,其主要策略分为两种:①利用在体系中识别特定物质的分子团与靶分子选择性作用构建索环化学结构;②实现化学动态控制构建索环化学结构。基于此,不同大小孔径相互连接的进退堆积结构被称作索环结构。

  另外索环化学在工程材料界或医学生物化学可利用这种策略控制小分子对大分子的作用,也可控制大分子对小分子的作用。比如人工酶的构建中,可以通过构建表面积不规则小分子(氨基酸、小分子等)和相对规则的大分子(蛋白质、酶等)相互界面的索环结构,从而导致小分子与大分子接触面积增大,大分子对小分子的作用力量加大,具有更好的催化效率。

  (二)索环技术的原理

  索环技术是一种新型化学分离技术,采用了分子自组装、自组装和交联等策略,将有机或无机基质有选择地选殖于一定的空间范围内,其基本原理是利用吸附剂的特异性与被分离物的选择性作用,将被分离物从样品中剔除出来。索环技术成功地克服了传统技术中存在的很多问题,如:分离效率不高,耗时长等问题。

  索环技术的主要特点是其在吸附剂与被分离物分子间形成了一种非弹性分子团簇的机制,即分子力量因被吸附固定而变弱,因此,其分离效率高、分析时间短、选择性好、灵敏度高。

  二、索环技术在分离中的应用研究

  (一)索环技术在天然产物中的应用

  近年来,通过对分离纯化和分析样品进行了扩展,不仅仅局限于分析化学,而是广泛应用于其他领域,例如天然产物中。针对天然产物的复杂性和对目标化合物的需求,研究人员通过开发不同类型的吸附剂,对天然产物样品中的目标化合物进行高效分离和测定。以奇异苷为例,研究人员构建了一种新型的氧化铝纳米粒子(OPDAC)的索环吸附剂,将其应用于奇异苷的提取分离工作中,采用高效液相色谱-UV-MS方法进行了奇异苷的测定,得到的结果在天然产物的定量分析方面具有广阔应用前景。

  (二)索环技术在有机污染物中的应用

  有机污染物是存在于环境中的严重污染物之一,其尿毒症等多种恶性肿瘤的发病率与日俱增。在有机污染物的分离和测定中,索环技术非常适合。例如,PCBs、PAHs等有机污染物在索环技术方面的应用,以PCBs为例,使用新型的链段选择性改性介孔字环硅氧烷(TEOS-算米loxane-Si(SH)2)吸附剂,在高效液相色谱分析法(HPLC)-荧光检测器进行检测,结果表明,该法对PCBs的测定具有优异的选择性和特异性。

  (三)索环技术在食品中的应用

  食品中的添加物是日常生活中不可避免的部分,但往往会影响到人体健康。例如环境激素、农药残留等,在食品中检测中需要非常敏感、高效的方法。索环技术因具有良好的选择性和灵敏度而被广泛应用于食品中的添加物检测。以番茄中的氨基甲酸为例,使用3-氨基甲酸甲酯(AOHQ)交联的碳纳米管作为索环吸附剂进行提取,使得在食品中氨基甲酸的检测极为方便高效。同时,此方法能有效地消除对食品的干扰,具有优异的检测性能。

  三、总结与展望

  总之,索环技术是一种快速、高效、灵敏、选择性好的分离测定技术,具有广泛的应用前景。未来,通过不断地对各类索环吸附剂的探索和研发,索环技术将进一步得到完善和提升。同时,需要进一步优化索环技术的分离效率、样品容量和检测器的检测能力等相关参数,从而更好地满足不同领域的需要。

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