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来自西安交通大学的研究人员开发出包覆磁性分子印迹聚合物（cMIPs）检测全氟辛烷磺酸（PFOS），应用前景良好。
全氟烷基和多氟烷基物质（PFAS）作为一类合成化合物，因其广泛存在、独特的理化性质以及与不良健康影响的潜在联系，受到科学家、政府部门和公众的高度关注。在 PFAS 中，全氟辛烷磺酸（PFOS）作为一种持久性有机污染物（POP），最近被《综合环境反应、赔偿和责任法案》（CERCLA）列为有害物质。PFOS 是在包括海水、地表水、地下水甚至饮用水在内的水生环境中最常检测到的 PFAS 之一。PFOS 可在人体中生物累积超过五年，对公众健康构成严重威胁，包括免疫毒性、甲状腺毒性以及潜在致癌性。为此，美国环境保护署（EPA）和中国（GB 5749 - 2022）都对饮用水中的 PFOS 设定了严格的允许限值（以万亿分之一，ppt 为单位计量）。然而，全球某些地区报告的 PFOS 浓度高达这些限值的 3000 倍，令人担忧。鉴于 PFOS 的广泛分布和潜在健康风险，对环境水样中的 PFOS 实施有效的监测措施至关重要。
液相色谱 - 质谱联用技术（LC - MS）是检测 PFOS 的常用方法。但是，由于水样基质成分复杂且 PFOS 含量极低，分析面临巨大挑战，需要有效的样品预处理来富集目标分析物并减少干扰。固相萃取（SPE）是一种常用的预处理方法，因其使用方便、溶剂用量少和重现性高而受到重视。萃取吸附剂的选择对 SPE 的效率至关重要。分子印迹聚合物（MIPs）是一类创新的 SPE 吸附剂，它设计有特定的空腔，能够模仿抗体，与模板分子的大小、形状和功能基团相匹配。与传统的 SPE 吸附剂相比，MIPs 具有定制的选择性。此外，其制备简单、稳定性好、可重复使用且能抵抗恶劣条件，使其特别适合从环境水样中提取 PFOS。研究人员已经开发出能够选择性吸附 PFOS 和全氟辛酸（PFOA）的 MIPs。然而，这些 MIPs 通常需要诸如离心等繁琐的预处理步骤，或者多次进样和洗脱步骤，限制了它们的实际应用。
为了解决这些限制，磁性 MIPs 通过表面印迹技术将超顺磁性材料和 MIPs 结合，形成以 Fe3O4纳米颗粒为核心、印迹层为外壳的核壳结构，实现了快速便捷的磁性分离。到目前为止，已经提出了几种提高 MIPs 印迹效果的策略，包括表位印迹、硼酸亲和印迹、金属亲和印迹、后印迹修饰、双功能单体印迹等。其中，前三种策略针对特定分子，并不适用于所有分子。例如，表位印迹和金属亲和印迹适用于蛋白质，而硼酸亲和印迹仅适用于具有顺式二醇结构的分子。相比之下，后印迹修饰和双功能单体印迹更具通用性。双功能单体印迹比后印迹修饰更简单直接，后印迹修饰需要将功能基团费力地接枝到空腔中。研究团队广泛探索了双功能单体印迹策略，发现印迹性能有显著提升，尤其是在吸附容量方面。然而，双功能单体引入的大量功能基团不可避免地会产生更多非印迹区域，降低了特异性。吸附容量和特异性之间的这种权衡给双功能单体印迹带来了挑战。幸运的是，名为表面包覆法的可控工程策略提供了可行的解决方案。这种方法是在聚合后在印迹层上形成一个惰性包覆层，覆盖由暴露的功能基团产生的非印迹区域。去除模板后，构建出印迹位点，同时大大减少表面非印迹区域，从而获得同时具有高吸附容量和特异性的包覆 MIPs（cMIPs）。
在这项研究中，研究人员制备了同时具有高吸附容量和特异性的包覆磁性 MIPs，能够从环境水样中选择性富集和快速提取 PFOS。cMIPs 由 Fe3O4纳米颗粒（NP）、印迹层和惰性层组成。根据 PFOS 具有疏水长链和阴离子磺酸根基团的独特化学结构，研究人员选择了双功能单体，即具有氨基的（3 - 氨丙基）三乙氧基硅烷（APTES）和具有疏水链及 C - F 键的全氟辛基三乙氧基硅烷（PFOTES）。这些单体通过静电吸引、疏水相互作用和选择性 F - F 相互作用与 PFOS 相互作用，利用 PFOS 中存在的化学基团显著增强了印迹效果。为了尽量减少非特异性吸附，研究人员通过四乙氧基硅烷（TEOS，不含功能基团）的可控溶胶 - 凝胶聚合形成惰性包覆层。正如预期的那样，磁性 cMIPs 同时展现出高吸附容量（101.60 mg g?1）和特异性（IF = 3.19，SC > 1.3），并且在至少六个吸附 - 解吸循环中具有令人满意的可重复使用性。最后，研究人员开发了一种利用合成的 mag - PFOS@cMIPs 作为 SPE 吸附剂结合 LC - MS 选择性富集和检测 PFOS 的新方法，并成功将该方法应用于测量实际环境水样中的 PFOS 浓度，证明了其实际适用性。
