Microwave-Assisted Synthesis of Magnetic Molecularly Imprinted Polymer Beads for The Rapid Determination of Diclofenac in Aqueous Samples Using HPLC-PAD

雙氯氛酸 (Diclofenac) 為一種常用非類固醇類之陣痛解熱藥劑，廣泛被應用在市售酸痛貼布和藥膏等。近年來，世界各國陸續發現此類藥物在水中造成嚴重的污染，因此紛紛對於此類新興污染物提出公告方法或相關之分析技術。為了快速了解環境排放水中此藥物的殘留，本研究利用微波輔助合成磁性分子印模為吸附劑並結合 HPLC-PAD 進行雙氯氛酸分析之研究。 研究中以正交表方式探討影響本技術的因素，以獲得最佳化分析操作條件，並應用於河水分析上。 本研究探討因素包括影響微波輔助合成磁性分子印模聚合物的預反應時間、微波功率及微波時間等合成條件，與在影響樣品前處理效率的樣品 pH 值、沖洗溶劑、鹽類影響等。研究結果顯示，以微波輔助合成磁性分子印模聚合物，只需要 15 分鐘即可完成聚合反應，相較於傳統方法的 12 至 24 小時，省時又方便。將此聚合物作為分析樣品前處理之吸附劑，可提供高萃取選擇性、降低樣品基質干擾，可為快速之前處理方法。，磁性分子印模聚合物不同於一般分子印模聚合物，在萃取過程只需要外加磁場，便可以快速將吸付劑與溶液分離，減少前處理之時間。 研究結果顯示，以最佳化之合成、萃取及沖提條件對水中雙氯氛酸 (Diclofenac) 含量進行分析，其線性範圍為 0.1-50 μg.mL-1 ，最低偵測極限為 0.07 μg.mL-1 。本技術為一快速、簡單且低成本之前處理技術，成功應用於河水樣品之分析。本技術可望應用在各種不同複雜基質樣品中雙氯氛酸 (Diclofenac) 的檢測與分析。Diclofenac (DFC) is one of the most frequently used non-steroidal anti-inflammatory drugs with analgesic, antipyretic and anti-inflammatory effect. Due to its extensive use and bioaccumulation effect, DFC has been considered as one of the most commonly detected pharmaceutical residues in water bodies thus far. In order to realize the contamination level of DFC residues in the water sample, we have developed a rapid and sensitive sample preparation method using microwave (MW) assisted synthesized magnetic molecularly imprinted polymer (MMIP) beads as sorbents for dispersive solid phase microextaction (DSPME) coupled with HPLC-PAD analysis. The optimum conditions for MW assisted synthesized MMIP such as the ratio of reagents, microwave irradiation power and time, as well as the mircoextraction and chromatographic conditions were investigated. Under the optimal conditions, linear range was ranged from 0.1-50 μg.mL-1 with the correlation coefficient of 0.9953. Detection limit was 0.07 μg.mL-1. The MMIP-DSPME-HPLC/PAD method was applied to river water samples successfully and the relative recovery was ranged from 96.9-99.5 % with precision (RSD) of 1.5-4.3 % (n=3) when spiked with 0.25-25 μg.mL-1 of DFC in real water samples. The reproducibility of the MW assisted MMIP synthesis was 1.6 % for intra-batch (n=3) and 3.2 % for inter-batch (n=3). The result indicated that the MMIP obtained by the MW-assisted synthesis was with satisfactory reproducibility and high durability. The proposed MMIP-DSPME -HPLC/PAD method is a simple, rapid, selective, and cost-less method for the determination of DFC in water samples. Moreover, the proposed method reduces the interference of the substrate/water sample matrix and provides high selectivity. Thus, this method is proven to be an alternative method to analyze the DFC residue in the field of environmental water analysis in the future.摘要 i Abstract ii 目錄 iv 圖目錄 vii 表目錄 ix 壹、 緒論 1 1.1 前言 1 1.1.1 雙氯氛酸之概述 1 1.1.2 雙氯氛酸之相關技術分析回顧 7 1.2 分子印模聚合物之概述 10 1.2.1 分子印模聚合物原理 10 1.2.2 分子印模聚合物吸附之作用力 15 1.2.3 分子印模聚合物效能評估 18 1.3 磁性分子印模聚合物概述 20 1.4 微波輔助合成原理 22 1.5 光二極體列陣偵測器概述 34 1.6 正交設計原理之概述 35 1.7 研究目的 40 貳、 研究方法 42 2.1 藥品、實驗器材與儀器設備 42 2.1.1 藥品 42 2.1.2 儀器設備與實驗器材 43 2.2 藥品配置 45 2.2.1 高效能液相層析儀動相配置 45 2.2.2 雙氯氛酸標準品儲存溶液之配製 45 2.2.3 評估磁性分子印模聚合物之雙氯芬酸標準儲存溶液之配製 46 2.2.4 經磁性分子印模聚合物萃取進樣之含真實樣品之配製 46 2.3 玻璃器具之矽烷化 47 2.4 儀器操作參數 47 2.4.1 高效能液相層析儀之參數 47 2.4.2 聚焦式微波反應儀之參數 47 2.5 實驗方法 48 2.5.1 磁性分子印模聚合物合成與條件 48 2.5.2 磁性分子印模聚合物之特性測試 50 2.5.3 磁性分子印模聚合物合成最佳化條件之探討 51 2.6 磁性分子印模聚合物實驗流程 51 2.6.1 實驗預處理 51 2.6.2 磁性分子印模聚合物萃取 51 2.6.3 磁性分子印模聚合物沖提 (脫附) 52 2.6.4 儀器分析 52 2.7 方法可行性評估測試與真實樣品之分析 52 2.7.1 直接注入校正曲線 52 2.7.2 經磁性分子印模聚合物萃取法校正曲線 52 2.7.3 Batch-to-batch 54 2.7.4 真實樣品之測定 54 參、 結果與討論 56 3.1 磁性分子印模聚合物合成條件與特性測試 56 3.1.1 磁性分子印模聚合物合成之最佳化 56 3.1.2 磁性分子印模聚合物與磁性非分子印模聚合物之吸附量比較 58 3.1.3 磁性分子印模聚合物之 IR 光譜 60 3.1.4 磁性分子印模聚合物之 SEM 圖 60 3.2 磁性分子印模聚合物樣品前處理之分析最佳化 63 3.2.1 磁性分子印模聚合物之萃取條件最佳化 63 3.2.2 磁性分子印模聚合物沖提 (脫附) 條件最佳化 66 3.3 方法可行性評估與真實樣品之測定 69 3.3.1 磁性分子印模聚合物之穩定性與再現性 69 3.3.2 直接注入之校正曲線與偵測極限 72 3.3.3 經方法之校正曲線與偵測極限 72 3.3.4 真實樣品之測定 73 3.3.5 真實樣品質譜鑑定 78 肆、 結論 83 伍、 參考文獻 8