基于离子液体的生物相容性分子印迹聚合物合成及其在丙烯酰胺去除中的应用研究

【编辑推荐】针对热加工食品中致癌物丙烯酰胺(AM)的去除难题，研究人员创新性地采用胆碱衍生物等生物基离子液体(IL)单体，设计出具有高选择性的分子印迹聚合物(MIP)。通过UHPLC/DAD分析证实，基于2-(二甲基铵)乙基甲基丙烯酸酯乙酸酯([H-DMAEMA][Ace])的MIP吸附量达12.10 mg?g?1，60分钟达到平衡，其吸附行为符合Langmuir模型。该研究为食品工业提供了一种低毒性、高效率的AM去除方案，兼具生物医学应用潜力。

　　

丙烯酰胺（AM）作为2A类致癌物，自2002年在油炸食品中被发现以来，一直是食品安全领域的重大挑战。这种由美拉德反应生成的神经毒性化合物，不仅会破坏中枢神经系统，其代谢产物缩水甘油酰胺还具有遗传毒性。尽管欧盟已对咖啡等食品设定AM含量限制（焙炒咖啡400 μg/kg、速溶咖啡850 μg/kg），但现有去除技术往往影响食品风味或面临技术瓶颈。

为解决这一难题，来自哥伦比亚安蒂奥基亚大学的研究团队在《European Polymer Journal》发表创新成果，首次将生物基离子液体（IL）与分子印迹技术（MIP）结合，开发出兼具高选择性和生物相容性的AM吸附材料。研究采用计算模拟指导的理性设计策略，以营养剂胆碱和食品级乙酸为原料合成IL单体，通过模板法构建具有精确识别空腔的聚合物。

关键技术包括：1）基于¹H NMR表征的IL单体合成；2）以丙酰胺为虚拟模板、乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）为交联剂的MIP制备；3）超高效液相色谱-二极管阵列检测（UHPLC/DAD）定量分析；4）Langmuir和伪一级动力学模型拟合。

【材料与试剂】
研究选用2-(二甲基氨基)乙基甲基丙烯酸酯（DMAEMA）、胆碱氯化物等为原料，设计出[H-DMAEMA][Ace]等四种新型IL单体。核磁共振证实其结构正确性，其中乙酸根阴离子和可聚合阳离子的协同作用为关键创新点。

【结论】
吸附实验显示，IL基MIP的AM捕获能力显著优于传统MAA基聚合物。特别值得注意的是，[H-DMAEMA][Ace]型MIP展现出12.10 mg?g^?1的饱和吸附量，且60分钟即达平衡。动力学分析揭示其遵循伪一级模型，表明化学吸附主导过程。与无模板的NIP相比，IL-MIP的选择性提高证实了印迹空腔的有效性。

【意义讨论】
该研究突破性地将食品级原料转化为功能材料：1）胆碱衍生物单体降低环境风险，符合绿色化学原则；2）质子型IL简化合成步骤，提升工业化可行性；3）双重可聚合的[H-DMAEMA][Acr]能防止离子渗漏。这种"塑料抗体"不仅可用于食品工业AM脱毒，其生物相容性设计更为医疗领域的毒素清除开辟新途径。Robinson Monsalve-Atencio等强调，这是首例针对AM去除的IL-MIP研究，其理性设计策略对开发其他有害物质吸附剂具有范式意义。