CN101962420B

CN101962420B - 一种沙丁胺醇分子印迹聚合物及其制备方法

Info

Publication number: CN101962420B
Application number: CN201010279590.8A
Authority: CN
Inventors: 杨敏莉; 沈蕊莲; 储晓刚; 王大宁
Original assignee: Chinese Academy of Inspection and Quarantine CAIQ
Current assignee: Chinese Academy of Inspection and Quarantine CAIQ
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-09-10
Also published as: CN101962420A

Abstract

本发明公开了一种沙丁胺醇分子印迹聚合物及其制备方法，具体地讲涉及一种具有良好的识别能力和选择特性的沙丁胺醇分子印迹聚合物及其制备方法。所述聚合物颗粒粒径为30nm-150nm，孔径为15-30nm，比表面积为30-120m²/g；最大结合量Q_max为200-700mg/g，解离常数K_d为70-500mg/L；静态吸附分配系数K为0.5-1.0，识别因子β为5-10。该聚合物颗粒大小均匀，对沙丁胺醇具有良好的识别能力和选择特性，并且有良好的结合能力和分离能力；其制备方法简单、重现性好、过程容易控制且聚合物粒径大小可控。

Description

一种沙丁胺醇分子印迹聚合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种沙丁胺醇分子印迹聚合物，具体地讲涉及一种对沙丁胺醇具有良好识别能力和选择特性的分子印迹聚合物。

本发明还涉及一种沙丁胺醇分子印迹聚合物的制备方法。

背景技术

沙丁胺醇(Salbutamol，SAL)由于具有支气管扩张作用，被应用于支气管哮喘治疗。另外，由于该药物还可以促进肌肉组织的生长，也被应用于肉牛产业增加牛体内瘦肉的比例，用以代替常用的盐酸克伦特罗，同时可以作为兴奋剂提高运动员的体能和表现力。但是，长期或过量的服用这些药物是违法的，而且对生理有害，服用药物积累到一定量时会产生严重的毒性反应。因此，这些药物禁止运动员服用和应用于牛肉的生产。通常来说，在停止喂食此类添加物两周后，这些物质在可食用动物组织中的残留量就会降到1.0mg/kg以下。因此，动物组织或体液中这些化合物的痕量检测非常重要。这些方法可以监控β2-受体激动剂在治疗中的使用，并控制非法使用β2-受体激动剂的情况。为了对这些β2-受体激动剂的药用情况进行监控，同时控制它们的非法使用，研究对沙丁胺醇有特异性作用的前处理材料显得至关重要。要彻底避免这种情况的发生，除了从源头上控制兽药的生产和使用之外，及时准确地检测和有效富集畜禽产品中兽药残留一直以来都是研究热点。

分子印迹技术(Molecular Imprinting Technology)的迅速发展始于上世纪90年代，用于制备具有高亲和性和选择性的可以识别和结合目标分子的特定受体，即分子印迹聚合物(Molecularly Imprinted Polymers，MIPs)。由于孔穴对模板分子的记忆功能，MIPs对模板分子的亲和力大大增强，表现出分子识别的能力。MIPs依靠形状、大小和化学功能基的分布对模板分子进行识别，类似于生物体系中酶对底物、抗体对抗原、受体对激素的作用，具有专一选择性。而且分子印迹聚合物具有制备简单、成本低廉、使用寿命长等优点，且比天然的生物分子具有更高的稳定性、更良好的机械性能和高度的交联性。更重要的是，对于那些天然受体不存在或难以得到的目标分子，用这种方法都可以量身定做。到目前为止，有机小分子包括药物分子、杀虫剂、氨基酸、肽、核苷酸碱基、甾族化合物及糖等的印迹已经取得成功；金属和其他离子也可用作模板以使功能基具有特定的排布；而体积较大的分子如蛋白质、细胞等的印迹也已经有报道。可以应用到分子印迹技术中的目标分子非常多，这也是其发展如此迅速的原因之一。分子印迹聚合物以其优越的分子识别性能被广泛应用于分离领域，包括高效液相色谱(HPLC)、毛细管电色谱(CEC)以及生物传感器、模拟抗体、模拟酶等方面。分子印迹聚合物的识别过程具有预定性、特异性和实用性这三大特点。而目前市场上的固定相大都不具有特异性，不能够识别特定分子。目前，关于沙丁胺醇分子印迹聚合物及其制备方法尚未见有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种沙丁胺醇分子印迹聚合物及其制备方法，该聚合物颗粒大小均匀，对沙丁胺醇具有良好的识别能力和选择特性，并且有良好的结合能力和分离能力。其制备方法简单，重现性好，过程容易控制，聚合物的颗粒大小可控。

本发明的技术方案如下：

一种沙丁胺醇分子印迹聚合物，所述聚合物用扫描电镜来进行表征，经10000倍放大后可以检测出颗粒粒径约为30nm-150nm，优选为50-100nm；经BET氮气吸附法进行测定，孔径为15-30nm，比表面积为30-120m²/g。

所述沙丁胺醇分子印迹聚合物对模板分子及结构类似物的结合作用通过平衡吸附实验来进行评价。首先配制不同浓度的沙丁胺醇溶液，分别加入一定量的分子印迹聚合物进行结合研究，得到结合量随浓度的变化曲线后用Scatchard方程可以计算出最大结合量Q_max及解离常数K_d，其中Q_max表示结合位点的最大表观结合量，可以表明聚合物的结合能力，数值越大，结合能力越强；而K_d表示结合位点的平衡离解常数，可以表明聚合物的动力学性质。具体计算方法如下：

根据吸附前后溶液浓度的变化计算吸附量及静态吸附分配系数。作Q对C的曲线：

Q＝(C₁-C₂)Vs·1000/m

式中：Q——键合容量，mg·g^-1；

C₁——模板分子的初始浓度，mg·L^-1；

C₂——模板分子的最终浓度，mg·L^-1；

Vs——实验溶液的体积，mL；

m——分子印迹聚合物的质量，mg。

由聚合物的结合量绘制出等温吸附曲线，聚合物的Q值随着沙丁胺醇浓度的增大均有不同程度的增大。

用于Scatchard方程：

Q/C＝(Q_max-Q)/K_d

式中：Q——键合容量，mg·g^-1；

C——模板分子的平衡浓度，mg·L^-1；

K_d——结合位点的平衡离解常数，mg·mL^-1；

Q_max——结合位点的最大表观结合量，mg·g^-1。

分别计算出沙丁胺醇分子印迹聚合物的线性回归方程。根据曲线的斜率和截距求出，所述沙丁胺醇分子印迹聚合物的最大结合量Q_max为200-700mg/g，解离常数K_d为70-500mg/L；

所述沙丁胺醇分子印迹聚合物对模板分子的选择性能通过以下方法得出：将分子印迹聚合物置于聚四氟乙烯离心管中，分别加入沙丁胺醇、丙酸睾酮、17α-羟孕酮、诺龙、孕酮、甲孕酮的乙腈溶液，放入振荡器室温下结合，高速离心后取上清液，经滤膜过滤，用高效液相色谱(HPLC)测定所得溶液中各底物的含量，根据吸附前后溶液浓度的变化可以计算得出静态吸附分配系数K及识别因子β，据此可以对该分子印迹聚合物的结合性能及选择性进行评价。其中K表示不同底物在聚合物上的浓度(相当于吸附量)与其在溶液中的浓度的比值，K值越大，表明聚合物的选择性结合能力越强；而β表示沙丁胺醇分子印迹聚合物的静态分配系数与空白聚合物的静态分配系数的比值，数值越大，表明聚合物的特异性越强。

计算方法如下：

K＝C_P/C_S

式中：C_P——底物在聚合物上的浓度(相当于吸附量)，μmol/g；

C_S——底物在溶液中的浓度，mM。

β＝K_MIP/K_BP

式中，K_MIP——沙丁胺醇分子印迹聚合物的静态分配系数；

K_BP——空白聚合物的静态分配系数。

由上可得，静态吸附分配系数K为0.5-1.0，识别因子β为5-10。

一种沙丁胺醇分子印迹聚合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)将模板分子沙丁胺醇与聚合单体以1∶3-1∶8的比例，加入与沙丁胺醇的比例为50-500ml/mmol的致孔剂中，搅拌后于2-8℃放置；其中，聚合单体为甲基丙烯酸、丙烯酰胺或三氟甲基丙烯酸等；致孔剂为乙腈、甲醇或丙酮等中一种或几种的溶液。

(2)在步骤(1)的产物中加入与沙丁胺醇比例为1∶10-1∶30的交联剂和与沙丁胺醇比例为40-100mg/mmol的引发剂，50-65℃下热引发聚合16-24h；高速离心取其沉淀，为颗粒状；

(3)步骤(2)中沉淀经酸性有机溶剂提取以去除沙丁胺醇后，再用纯有机溶剂提取以去除残留的酸性物质，即得产物；

所述步骤(2)中交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯或三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯等中的一种或其混合物。

所述步骤(2)中引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)或偶氮二异庚腈(ABVN)。

所述步骤(3)中的酸性有机溶剂为甲酸、乙酸或三氟乙酸中的一种或几种与甲醇的混合溶液，沉淀提取时间为12-24h，纯有机溶剂为甲醇、乙醇、乙腈或丙酮等中的一种或几种。

本发明的沙丁胺醇分子印迹聚合物及其制备方法，该聚合物颗粒大小均匀，具有较高的最大结合量Q_max和解离常数K_d，因此有良好的结合能力和分离能力；同时其静态吸附分配系数K和识别因子β也较高，因而有良好的识别能力和选择特性。其制备方法简单，重现性好，过程容易控制，聚合物的颗粒大小可控。

附图说明

图1为本发明的一种沙丁胺醇分子印迹聚合物的扫描电镜(SEM)图。

具体实施方式

通过下述实施例将有助于理解本发明，但不限制本发明的内容。

实施例1

一种沙丁胺醇分子印迹聚合物，如图1所示，颗粒粒径约为50nm-100nm，经BET氮气吸附法进行测定，孔径为24.6nm，比表面积为88.7m²/g，总孔体积为0.519cm³/g。

称取20mg的沙丁胺醇分子印迹聚合物于聚四氟乙烯离心管中，分别加入5ml沙丁胺醇的乙腈溶液，放入振荡器中室温下震荡12h，10000r/min下离心20min，取上清液，经0.45μm滤膜过滤，用HPLC测定所得溶液中沙丁胺醇的含量，根据吸附前后溶液浓度的变化计算得出该分子印迹聚合物的最大吸附量Q_max和平衡离解常数K_d分别为641.33mg/g和414.94mg/L。

将该分子印迹聚合物置于聚四氟乙烯离心管中，分别加入5ml浓度为1.00mmol/L的沙丁胺醇、丙酸睾酮、17α-羟孕酮、诺龙、孕酮、甲孕酮的乙腈溶液，放入振荡器室温下结合12h，10000r/min下离心20min，取上清液，经0.45μm滤膜过滤，用高效液相色谱(HPLC)测定所得溶液中各底物的含量，根据吸附前后溶液浓度的变化可以计算得出静态吸附分配系数K为0.59，识别因子β为9.1。

其制备方法包括如下步骤：

(1)将模板分子沙丁胺醇与聚合单体甲基丙烯酸以1∶5的比例，加入与沙丁胺醇的比例为500ml/mmol的致孔剂乙腈溶液中，于2℃搅拌4h；

(2)在步骤(1)的产物中加入与沙丁胺醇比例为1∶20的交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯和与沙丁胺醇比例为70mg/mmol的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，60℃热引发聚合20h；聚合后将聚合产物高速离心取其沉淀部分；

(3)步骤(2)中聚合产物沉淀经乙酸与甲醇的混合溶液提取18h后，再用纯甲醇提取以去除残留的乙酸，即得产物。

实施例2

一种沙丁胺醇分子印迹聚合物，颗粒粒径约为30nm-100nm，经BET氮气吸附法进行测定，孔径为15nm，比表面积为126m²/g。

分子印迹聚合物的最大吸附量Q_max和平衡离解常数K_d分别为203mg/g和71mg/L，测定和计算方法同实施例1。

该分子印迹聚合物的静态吸附分配系数K为0.5，识别因子β为5.2，测定和计算方法同实施例1。

其制备方法包括如下步骤：

(1)将模板分子沙丁胺醇与聚合单体丙烯酰胺以1∶3的比例，加入与沙丁胺醇的比例为300ml/mmol的致孔剂甲醇溶液中，于8℃搅拌0.5h；

(2)在步骤(1)的产物中加入与沙丁胺醇比例为1∶10的交联剂三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯和与沙丁胺醇比例为40mg/mmol的引发剂偶氮二异庚腈(ABVN)，65℃热引发聚合24h；聚合后将聚合产物高速离心取其沉淀部分；

(3)步骤(2)中聚合产物沉淀经三氟乙酸与甲醇的混合溶液提取12h后，再用纯乙醇提取以去除残留的三氟乙酸，即得产物。

实施例3

一种沙丁胺醇分子印迹聚合物，颗粒粒径约为80nm-150nm，经BET氮气吸附法进行测定，孔径为30nm，比表面积为30.8m²/g。

分子印迹聚合物的最大吸附量Q_max和平衡离解常数K_d分别为689mg/g和507.9mg/L，测定和计算方法同实施例1。

该分子印迹聚合物的静态吸附分配系数K为1.0，识别因子β为10，测定和计算方法同实施例1。

其制备方法包括如下步骤：

(1)将模板分子沙丁胺醇与聚合单体三氟甲基丙烯酸以1∶8的比例，加入与沙丁胺醇的比例为70ml/mmol的致孔剂丙酮溶液中，于5℃搅拌2.5h；

(2)在步骤(1)的产物中加入与沙丁胺醇比例为1∶30的交联剂和与沙丁胺醇比例为40mg/mmol的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，55℃热引发聚合16h；聚合后将聚合产物高速离心取其沉淀部分。其中，交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯和三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯的混合物；

(3)步骤(2)中聚合产物沉淀经甲酸与甲醇的混合溶液提取24h后，再用纯乙腈提取以去除残留的乙酸，即得产物。

实施例4

一种沙丁胺醇分子印迹聚合物，颗粒粒径约为50nm-100nm，经BET氮气吸附法进行测定，孔径为25nm，比表面积为68m²/g。

分子印迹聚合物的最大吸附量Q_max和平衡离解常数K_d分别为580mg/g和343mg/L，测定和计算方法同实施例1。

该分子印迹聚合物的静态吸附分配系数K为0.56，识别因子β为7.8，测定和计算方法同实施例1。

其制备方法包括如下步骤：

(1)将模板分子沙丁胺醇与聚合单体甲基丙烯酸以1∶5的比例，加入与沙丁胺醇的比例为100ml/mmol的致孔剂丙酮溶液中，于5℃搅拌2.5h；

(2)在步骤(1)的产物中加入与沙丁胺醇比例为1∶20的交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯和与沙丁胺醇比例为40mg/mmol的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，65℃热引发聚合24h；将聚合产物高速离心取其沉淀部分；

(3)步骤(2)中聚合产物沉淀经乙酸和三氟乙酸的混合物与甲醇的混合溶液提取24h后，再用纯丙酮提取以去除残留的乙酸和三氟乙酸，即得产物。

实施例5

一种沙丁胺醇分子印迹聚合物，颗粒粒径约为50nm-100nm，经BET氮气吸附法进行测定，孔径为28nm，比表面积为59m²/g。

分子印迹聚合物的最大吸附量Q_max和平衡离解常数K_d分别为601mg/g和353mg/L，测定和计算方法同实施例1。

该分子印迹聚合物的静态吸附分配系数K为0.52，识别因子β为6.9，测定和计算方法同实施例1。

其制备方法包括如下步骤：

(1)将模板分子沙丁胺醇与聚合单体甲基丙烯酸以1∶5的比例，加入与沙丁胺醇的比例为50ml/mmol的致孔剂中，于5℃搅拌2.5h；其中，致孔剂为丙酮和甲醇的混合溶液；

(2)在步骤(1)的产物中加入与沙丁胺醇比例为1∶20的交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯和与沙丁胺醇比例为100mg/mmol的引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，65℃热引发聚合24h；将聚合产物高速离心取其沉淀部分；

(3)步骤(2)中聚合产物沉淀经乙酸与甲醇的混合溶液提取24h后，再用纯丙酮和纯甲醇的混合物提取以去除残留的乙酸，即得产物。

Claims

1.一种沙丁胺醇分子印迹聚合物，其特征在于所述聚合物颗粒粒径为30 nm-150 nm，孔径为15-30 nm，比表面积为30-120 m²/g；最大结合量Q_max为200-700 mg/g，解离常数K_d为70-500 mg/L；静态吸附分配系数K为0.5-1.0，识别因子β为5-10。

2.根据权利要求1所述的沙丁胺醇分子印迹聚合物，其特征在于所述聚合物颗粒粒径为50 nm-100 nm。

3.一种沙丁胺醇分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将模板分子沙丁胺醇与聚合单体以1:3-1:8的比例，加入与沙丁胺醇的比例为50-500 ml/mmol的致孔剂中，于2-8 ℃搅拌0.5-3 h；

（2）在步骤（1）的产物中加入与沙丁胺醇比例为1:10-1:30的交联剂和与沙丁胺醇比例为40-100 mg/mmol的引发剂，热引发聚合，高速离心取其沉淀；

（3）步骤（2）中沉淀经酸性有机溶剂提取后，再用纯有机溶剂提取，即得产物。

4.根据权利要求3所述的沙丁胺醇分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于所述步骤（1）中聚合单体为甲基丙烯酸、丙烯酰胺或三氟甲基丙烯酸。

5. 根据权利要求3所述的沙丁胺醇分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于所述步骤（1）中致孔剂为乙腈、甲醇或丙酮中一种或几种的溶液。

6. 根据权利要求3所述的沙丁胺醇分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于所述步骤（2）中交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯或三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种或其混合物。

7. 根据权利要求3所述的沙丁胺醇分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于所述步骤（2）中引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。

8. 根据权利要求3所述的沙丁胺醇分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于所述步骤（2）中热引发聚合的温度为50-65 ℃，时间为16-24 h。

9. 根据权利要求3所述的沙丁胺醇分子印迹聚合物的制备方法，其特征在于所述步骤（3）中的酸性有机溶剂为甲酸、乙酸或三氟乙酸中的一种或几种与甲醇的混合溶液，沉淀提取时间为12-24 h，纯有机溶剂为甲醇、乙醇、乙腈或丙酮中的一种或几种。