磁性纳米材料Lip@Fe3O4的表征及应用于环境中THC的富集文献综述

 2022-12-03 19:21:45

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

一、课题解决的问题

我国毒品滥用态势较为严峻,引发的社会问题以及刑事案件不容忽视,严重危害人体健康及社会公共安全.为了避免相关部门的有力打击,多种新型毒品被不断合成,对物证技术部门检测生物检材中的毒品提出了新的挑战。目前,对于各类型毒品的检测主要应用气相色谱法(GC)、液相色谱法(LC)以及气相色谱-质谱联用法(GC-MS)、液相色谱-质谱联用法(LC-MS /MS)等技术。由于生物检材的复杂性、所含毒品的多样性以及毒品浓度分布范围较宽等特点,样品前处理技术成了生物检材中毒品分析的重要环节。但传统前处理技术,如液-液萃取、固相萃取等存在萃取效率低、耗人耗力、溶剂耗量大等问题,因此,需要更加快速、经济、环保和自动化程度高的样品前处理技术来提高当前毒品分析的效率。在现有新型前处理技术中,固相微萃取技术(solid phase microextraction,SPME)是将少量吸附材料通过物理或化学的方法固定于不锈钢丝、石英光纤等材质表面制备成萃取纤维,再将萃取纤维暴露于样品体系中,对待测物进行萃取、富集、进样和解析的一种适用于实验室和现场毒品分析的前处理技术,具有快速、简单、无溶剂萃取、绿色和自动化程度高等优点,得到了科技工作者的广泛关注,已在食品检测、环境监测和毒品分析等领域中得到广泛应用。

四氢大麻酚简称THC,是大麻中的主要精神活性物质,可化学合成制得。含有本品的大麻吸人后表现为既有兴奋又有抑制作用,长期服用精神堕落,严重丧失工作能力,是被严格管理的物质。由于四氢大麻酚丰度低,在质谱中响应弱,不经过富集纯化,很难对其进行研究,目前对于四氢大麻酚的精确检测方法尚有欠缺。大麻酚及其代谢物都是类脂溶性化合物,四氢大麻酚的化学性质不稳定,具有较强降解性,且被认为在环境中有较强的吸附性,而纳米材料具有大的比表面积、丰富的键合位点,适合进行四氢大麻酚检测分析。

我们拟利用其吸附性,设计亲脂性较强的脂质体包覆四氧化三铁的磁性纳米材料对目标化合物进行吸附与富集,以达到较为良好的检测检测限。

  1. 研究方法和技术路线

本课题拟制备脂质体包覆四氧化三铁的磁性纳米材料,用磁固相萃取方法对环境中四氢大麻酚进行富集,LC-MS法对其进行检测,并进行表征初步比较材料包覆程度、粒径大小等性质,研究其应用于环境中四氢大麻酚富集的效果。

  1. 文献综述

固相萃取(SPE)是利用吸附剂将待测组分从样品基质中分离、富集和纯化,是一种广泛应用的样品前处理技术,主要包括磁性固相萃取(MSPE)、分散固相萃取(DSPE)、微固相萃取(mu;- SPE)等[1]。与传统的萃取法相比,SPE可以提高待测样品的回收率,缩短回收时间,将待测样品与干扰组分更有效地分离。SPE的原理是通过固体吸附剂对液体样品中的目标化合物吸附,与样品分离后,再用洗脱液对目标化合物进行洗脱,从而达到富集和分离目标化合物的目的。

污水是检测四氢大麻酚的主要载体之一,近些年来,以 Fe3O4为代表的磁性纳米材料以其出色的性能(理化性质稳定、比表面积大、可修饰位点多等)在废水中物质吸附去除方面成为了研究热点[2],与传统的水污染处理材料相比,Fe3O4磁性纳米材料以其独特的顺磁性、易分离、吸附量大等优点被广泛应用于水处理方面,尤其是当Fe3O4粒子表面经过功能化改性后,这些磁性纳米材料的污染物吸附能力往往能表现出喜人的效果[3]。单一的Fe3O4磁性纳米粒子的粒径较小但却具有较强的磁性,因此在水中容易团聚,稳定性也会变差,导致其表面积减小,吸附性能降低。为了解决这些问题,有必要对磁性纳米颗粒进行功能化修饰以提高其分散性和稳定性。在纳米粒子表面引入化学稳定性强的活性基团,可改变其表面结构和状态。然而,不同的修饰材料往往会赋予Fe3O4磁性纳米粒子不同的理化性质 ,因此将表现出不同的优缺点。通常用来对磁性纳米颗粒的表面进行修饰的材料有无机材料、有机小分子材料、高分子材料和超分子材料[4]

磁性固相萃取(MSPE)是一种利用磁性材料为吸附剂,结合外加磁场实现固相和液相分离的样品前处理技术。磁性吸附剂材料是MSPE的核心,它可以根据富集目标物的特性进行针对性的修饰设计,从而使功能化的磁性材料具有官能团丰富、比表面积大、性能稳定、吸附能力强等优点。MSPE利用吸附剂的官能团与污染物之间的pi;-pi;相互作用、氢键、配位作用或范德华力等作用力,实现对目标物的吸附,然后结合洗脱和氮吹浓缩等过程,达到富集浓缩污染物的目的。目前常用的制备MNPs的方法有[5]共沉淀法、水热或溶剂热法、微乳液法、热解法等;对MNPs进行表面修饰的方法主要包括无机材料修饰和有机材料修饰。

如今合成毒品形式众多,且环境样品基质复杂、背景干扰大、检测对象在环境中的存在浓度很低,想要直接检测非常困难。本课题拟设计合成脂质体包覆四氧化三铁的磁性纳米材料,对材料的包覆形貌和理化性能进行表征,结合磁固相萃取样品前处理技术,旨在发现更多更有效的环境中四氢大麻酚的富集检测方法。相信随着对磁性纳米材料研究的深入,对环境中痕量毒品的检测必将日趋完善。

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