用于保健品中选择性提取二甲双胍的分子印迹磁性共价有机框架

【字体: 时间:2026年02月13日 来源:Journal of Chromatography A 4

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  针对健康产品中未申报甲福明掺杂物检测难题,本研究开发MIPs@MCOFs级联吸附剂,通过磁性共价有机框架(MCOFs)高比表面积(55.49 mg/g)与分子印迹聚合物(MIPs)特异性结合,实现快速吸附(40分钟平衡)与高效磁分离。联用HPLC方法检测限1.1 μg/L,线性5-10000 μg/L,日内/日间RSD分别<2.2%/6.5%,有效提升复杂基质中痕量甲福明检测效率。

  
王楠|齐浩|季世雷|王路亮
中国聊城大学生物制药研究所蛋白质与肽类药物应用技术山东省重点实验室,聊城252059

摘要

在保健品中选择性检测未声明的掺杂物二甲双胍(Met)受到样品基质复杂性和传统吸附剂局限性的阻碍。虽然分子印迹聚合物(MIPs)具有高选择性,但它们通常具有较低的吸附容量和缓慢的质量传递速率。为了解决这些问题,研究人员将MIPs接枝到磁性共价有机框架(MCOFs)上,制备出了一种分级吸附剂。MIPs@MCOFs载体为高密度印迹提供了较大的表面积,而磁性核心则便于样品的分离。实验表明,MIPs@MCOFs对二甲双胍的吸附容量为55.49 mg/g,吸附速率为40分钟。基于这种材料,建立了一种可靠的MSPE-HPLC方法,该方法具有宽线性范围(5–10000 μg/L)、低检测限(1.1 μg/L),以及良好的精度(日内和日间RSD分别低于2.2%和6.5%)。该方法已用于实际样品分析,为打击保健品中的非法药品掺假提供了有效手段。

引言

二甲双胍(Met)作为一线抗糖尿病药物,因其能显著改善血糖控制和胰岛素敏感性而被广泛用于2型糖尿病的治疗[1,2]。然而近年来,在多种保健品(包括用于调节血糖的功能食品和膳食补充剂)中越来越多地检测到其作为未声明的掺杂物,这主要归因于其强大的降糖作用[3]。这种非法添加行为引发了严重的公共卫生问题,因为不当摄入二甲双胍可能导致乳酸酸中毒、维生素B12缺乏和胃肠道紊乱等严重不良反应[4,5]。因此,迫切需要建立可靠的检测方法来监测保健品中的二甲双胍非法添加情况。
目前已有多种分析技术可用于二甲双胍的检测,包括高效液相色谱(HPLC)[6, [7], [8](单独使用或与其他技术结合),以及电化学传感[9,10]和荧光光谱[11,12]。尽管取得了这些进展,但在复杂样品基质中准确量化二甲双胍仍然具有挑战性[13,14]。结构类似物、高背景干扰以及二甲双胍通常的微量浓度常常影响检测的可靠性。因此,有效的样品预处理至关重要。常用的预处理方法包括固相萃取(SPE)[15,16]、磁性固相萃取(MSPE)[17]和固相微萃取(SPME)[18]。其中,MSPE因其易于分离样品相、操作简单和重复性好而特别吸引人。作为MSPE的核心组成部分,吸附剂从根本上决定了整个萃取过程的性能[19]。然而,传统吸附剂往往选择性差、灵敏度低,这凸显了开发新型萃取材料以高效识别和分离复杂样品中二甲双胍的必要性。
分子印迹聚合物(MIPs)因其高度选择性的分子识别能力而受到广泛关注,这种能力源于其针对模板分子定制的 cavities[20]。这些合成识别位点对模板分子具有显著的特异性,使得MIPs在SPE[21,22]和传感应用[23,24]中得到广泛应用。然而,传统MIPs通常受到结合位点可及性差、吸附容量低和质量传递动力学慢的限制,从而影响了其萃取效率和实用性。为克服这些缺点,人们使用了多种支撑材料(如氧化石墨烯[25,26]和磁性纳米颗粒[27]作为分子印迹的载体。然而,这些载体的表面积相对较小,导致结合位点密度不足。
共价有机框架(COFs)是一类新型结晶多孔聚合物,近年来作为分子印迹的载体显示出巨大潜力[28, [29], [30]]。COFs具有高表面积、均匀且可调的孔隙率以及优异的化学/热稳定性[31, [32], [33], [34]]。基于这些特性,分子印迹COFs在食品和环境分析中的样品预处理领域越来越受到关注。将分子印迹COFs作为MSPE中的新型吸附剂,为从保健品中选择性识别和高效提取二甲双胍提供了有前景的策略。
在本研究中,我们开发了一种新型的分子印迹磁性COF复合材料(MIPs@MCOFs),用于从保健品中选择性提取二甲双胍。首先通过一步法在磁性纳米颗粒上生长COFs制备磁性COFs(MCOFs),然后将MIPs接枝到MCOFs上得到MIPs@MCOFs。COFs的有序孔隙结构、MIPs的选择性识别能力以及纳米颗粒的磁响应性相结合,使得该复合材料具有高吸附容量、快速的动力学性能和优异的选择性。对制备的MIPs@MCOFs进行了系统表征,并优化了关键萃取参数。该材料成功应用于实际保健品样品的提取,随后通过HPLC进行分析。这种方法为监测保健品中的药品掺假提供了一种稳健、高效且环保的替代方案。

化学试剂与材料

所有使用的化学试剂均至少为分析级。2,5-双(烯丙氧基)对苯二甲醛(Ba)、1,3,5-三(4-氨基苯基)苯(Tab)购自吉林省延申科技有限公司。聚(4-苯乙烯磺酸-马来酸,SS:MA=3:1)钠盐(PSSMA,Mw约20000)、无水乙酸钠、正丁醇(n-BuOH)、2,2'-偶氮异丁腈(AIBN)、乙酸(HAc)和二甲双胍购自Aladdin Chemistry有限公司。乙二醇(EG)、FeCl3·6H2

MIPs@MCOFs的合成与表征

图1展示了MIPs@MCOFs的制备过程,主要包括先合成MCOFs再引入MIPs的步骤。鉴于BaTab明确的结晶性和内在的乙烯基官能团[36],选择将其接枝到Fe3O4纳米颗粒上制备MCOFs。随后使用二甲双胍作为模板分子,将MIPs引入MCOFs中。为了提高复合材料的结合能力和生物相容性,还添加了其他成分...

结论

我们开发了一种新型的MIPs@MCOFs吸附剂,用于从复杂保健品样品中选择性提取二甲双胍。通过将MIPs接枝到磁性COFs上的分级工程策略,实现了高吸附容量和快速的动力学性能。制备的MIPs@MCOFs具有较大的表面积,便于高效印迹和磁性分离,表现出优异的选择性和吸附性能。

作者贡献声明

王楠:方法学设计、实验研究、数据管理、初稿撰写。齐浩:方法学设计、实验研究、数据管理。季世雷:概念构思、实验指导、方法学设计、数据管理、撰写-审稿与编辑、资源协调。王路亮:方法学设计、方法验证、资源支持。

数据获取

数据可应要求提供。

作者贡献声明

王楠:初稿撰写、方法学设计、实验研究、数据管理。齐浩:方法学设计、实验研究、数据管理。季世雷:审稿与编辑、实验指导、资源协调、方法学设计、数据管理、概念构思。王路亮:方法验证、资源支持。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了山东省自然科学基金(ZR2021QB198和ZR2023MB107)和聊城大学科学基金(318052029)的支持。
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