CN102463102B - 一种表面键合黄芩苷磁性纳米粒子及其制备方法和用途 - Google Patents
一种表面键合黄芩苷磁性纳米粒子及其制备方法和用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于植物化学技术领域，具体公开了一种表面键合黄芩苷磁性纳米粒子及其制备方法和用途。本发明表面键合黄芩苷磁性纳米粒子是将黄芩苷与磁性纳米材料反应而制得。利用这种磁性纳米材料可以高效地富集植物提取物中的黄酮类化合物，并且在外磁场存在的条件下可以方便而快速地从植物提取物的复杂体系中分离出来。本发明利用磁性纳米粒子易于进行磁分离的性质，和黄芩苷分子与芳环类物质的电荷转移作用及氢键作用性质，将制备的复合纳米材料用于植物提取物中黄酮类成分的富集与分离，在天然药物工业生产上具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于植物化学技术领域，具体公开了一种表面键合黄芩苷的磁性纳米粒子及其制备方法和应用。
技术背景
黄酮类化合物广泛存在于植物界尤其是高等植物中，药理学研究表明其具有良好的抗氧化、抗癌、抗炎、抗增殖等作用以及类雌激素作用，同时动物实验和流行病学研究都表明摄入高黄酮含量的食物可以有效降低癌症、心血管疾病、慢性炎症和骨质疏松症等疾病的发生率。
虽然液-液萃取作为常规的黄酮前处理手段，已大规模地应用于工业生产(比如：将提取液酸化后使用乙酸乙酯进行萃取)，但是该方法不仅需要消耗大量的有机溶剂，而且对低含量黄酮的处理效率低下。其它的一些前处理方法，诸如超临界流体萃取、高速逆流色谱、微波辅助萃取和C18柱固相萃取等，同样需要大量的有机溶剂，而且也有大量相同极性的其它天然产物成分的干扰。因此，目前无论是工业界还是实验室都急需一种简单、快速而不失高选择性的黄酮类化合物的分离、富集手段。
已有文献报道将中草药分子固定在硅胶表面用作色谱固定相，如陈雄泉制备了一种黄芩苷(baicalin)键合硅胶固定相，评价了其高效液相色谱性能。由于黄芩苷分子中芳环和羟基的存在，与芳环类物质有较强的电荷转移作用；若芳环类物质上有酚羟基时还可与其产生氢键作用，因而对黄酮类化合物有很强的特异性相互作用。该新型的分离材料用于柱层析分离，在黄酮类化合物的分离纯化上显示了良好的选择性和效率，但是不能解决快速从植物提取物复杂体系中富集、分离总黄酮的难题。
近年来方兴未艾的纳米技术极大地推动了样品前处理技术在固相萃取领域的进步。纳米粒子巨大的比表面积使其具有异常高效的吸附性，还可进一步对其表面进行修饰从而赋予其吸附的选择性。在众多的纳米粒子中，超顺磁性的磁性纳米粒子，尤其是纳米四氧化三铁或/和γ-三氧化二铁由于具有独特的理化性质而成为生物医药材料领域的研究热点。吸附在磁性纳米粒子表面的物质可以通过外磁场与磁性纳米粒子本身一起被方便地分离出来，大大提高样品制备的选择性和速率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单、效率高、选择性好，能对植物提取物中黄酮类化合物进行分离富集的表面键合黄芩苷的磁性纳米粒子及其制备方法和应用。
本发明提供的表面键合黄芩苷磁性纳米粒子，是将磁性纳米材料与黄芩苷反应，生成表面键合黄芩苷的磁性纳米粒子，其结构如附图1所示。
本发明所述磁性纳米粒子为超顺磁的纳米四氧化三铁或/和γ-三氧化二铁。上述表面键合黄芩苷磁性纳米粒子的制备方法如下：
首先合成氨基末端磁性纳米粒子：将Fe2+和Fe3+按1∶2的体积比溶于去氧高纯水中，高速搅拌下滴加氨水至pH 8～14，反应0.5～2h；用磁铁吸附分离后再加入1倍量的原硅酸四乙酯，高速搅拌下滴加氨水至pH 8～14，反应1～8h；用磁铁吸附分离并用纯水洗至中性后，以乙醇为溶剂，加入0.5～2倍量的3-氨丙基三甲氧基硅氧烷，高速搅拌8～24h，用磁铁吸附分离即得氨基末端磁性纳米粒子。
然后合成表面键合黄芩苷磁性纳米粒子：将黄芩苷和氨基末端磁性纳米粒子以1∶1～1∶100的体积比混于非质子有机溶剂中，然后加入1∶1～1∶10倍黄芩苷量的二环己基碳二亚胺，氮气保护并脱水蒸气，回流1～24h；用磁铁吸附分离得到的磁性纳米粒子并用甲醇或乙醇或丙酮等溶剂重新分散清洗3～5次，干燥即得表面键合黄芩苷磁性纳米粒子。
也可通过如下方法制备表面键合黄芩苷磁性纳米粒子：将黄芩苷在氯化亚砜溶液中回流1～24h，除去氯化亚砜后，加入50-500倍黄芩苷量的非质子有机溶剂和1～20倍黄芩苷量的氨基末端磁性纳米粒子，氮气保护并脱水蒸气，回流1～24h；用磁铁吸附分离得到的磁性纳米粒子并用溶剂重新分散清洗3～5次，干燥即得表面键合黄芩苷磁性纳米粒子。
本发明表面键合黄芩苷磁性纳米粒子用于黄酮类化合物分离富集的使用方法如下：
1)将表面键合黄芩苷磁性纳米粒子分散于含有黄酮类化合物的植物水提液中，充分混合，用力振摇1～10min，使黄酮类化合物充分吸附在磁性纳米粒子的表面。
2)使用外磁场吸附分离得到磁性纳米粒子后，加入洗脱溶剂将黄酮类化合物从磁性纳米粒子表面洗脱下来，洗脱溶剂的用量为磁性纳米粒子体积的10-20倍。
所述的洗脱溶剂为甲醇或乙醇或乙腈或乙酸乙酯或二甲亚砜或N，N-二甲基甲酰胺。
本发明与现有技术相比具有的有益效果：
1)对黄酮类化合物具有高度选择性。
2)可利用外磁场方便快捷地进行操作。
3)磁性纳米粒子可回收重复使用。
4)仅需要极少量的有机试剂，绿色环保。尤其是制药工业中，可使用乙醇作为溶剂，避免了药品的有毒溶剂残留问题。
附图说明
图1为表面键合黄芩苷磁性纳米粒子结构示意图。
图2为表面键合黄芩苷磁性纳米粒子用于黄酮类化合物分离富集的过程示意图。
图3为表面键合黄芩苷磁性纳米粒子用于月季花黄酮类化合物分离富集的电喷雾质谱分析图(A为药材提取液，B为所富集的黄酮溶液)。
图4-1-4-7为使用电喷雾——串联质谱对图3B所示的黄酮化合物结构确定。
图5为表面键合黄芩苷磁性纳米粒子用于射干黄酮类化合物分离富集的电喷雾质谱分析图(A为药材提取液，B为所富集的黄酮溶液)。
图6-1-6-6为使用电喷雾——串联质谱对图5B所示的黄酮化合物结构确定。
图7为表面键合黄芩苷磁性纳米粒子用于雪莲花黄酮类化合物分离富集的电喷雾质谱分析图(A为药材提取液，B为所富集的黄酮溶液)。
图8-1-8-7为使用电喷雾——串联质谱对图7B所示的黄酮化合物结构确定。
具体实施方式
通过实例对本发明所公开的表面键合黄芩苷磁性纳米粒子及其制备方法和用途作进一步说明。
实施例1表面键合黄芩苷磁性纳米粒子的制备
氨基末端磁性纳米粒子的制备：将Fe2+和Fe3+按1∶2的比例溶于去氧高纯水中，高速搅拌下滴加氨水至pH 10，反应1.5h；用磁铁吸附分离后再加入1倍量的原硅酸四乙酯，高速搅拌下滴加氨水至pH 10，反应2h；用磁铁吸附分离并用纯水洗至中性后，以乙醇为溶剂，加入2倍量的3-氨丙基三甲氧基硅氧烷，高速搅拌10h，用磁铁吸附分离即得氨基末端磁性纳米粒子。
取0.5g氨基末端磁性纳米粒子和0.1g黄芩苷置于250mL圆底烧瓶中，用50mL无水二氯甲烷分散，加入0.1g二环己基碳二亚胺，氮气保护隔水蒸气，回流12h。用磁铁吸附分离得到的磁性纳米粒子并用甲醇重新分散清洗3次，真空减压干燥即得表面键合黄芩苷磁性纳米粒子。
实施例2表面键合黄芩苷磁性纳米粒子的制备
取0.1g黄芩苷置于250mL圆底烧瓶中，加入15mL氯化亚砜，回流2h，加压蒸除过量氯化亚砜，然后加入50mL无水甲苯溶解制得酰氯黄芩苷，搅拌下向瓶中加入0.5g氨基末端磁性纳米粒子，氮气保护隔水蒸气，回流12h。用磁铁吸附分离得到的磁性纳米粒子并用甲醇重新分散清洗3次，真空减压干燥即得表面键合黄芩苷磁性纳米粒子。
实施例3表面键合黄芩苷磁性纳米粒子的应用
称取0.2g月季花粉末，加500mL水后超声提取45min即得月季花的水提液(溶液A)；向溶液A中加入15mg表面键合黄芩苷磁性纳米粒子，用力振摇5min后磁分离倾去上清液，然后加入1mL甲醇并用力振摇1min，磁分离甲醇液(溶液B)即将月季花中的黄酮类成分富集，流程如图2所示。
使用电喷雾质谱分别检测溶液A和B，如附图3所示，结果表明：溶液A中无黄酮准分子离子峰出现，而在经表面键合黄芩苷磁性纳米粒子富集后的溶液B中可检测出月季花中所含的7个黄酮类化合物，经电喷雾串联质谱对其裂解碎片的分析并结合月季花化学成分的生源关系可分别鉴定为：山奈酚(m/z 285→267，257[M-H]-，图4-1)、槲皮素(m/z 301→283，272，256[M-H]-，图4-2)、山奈酚-3-O-α-L-鼠李糖苷(m/z 431→285[M-H]-，图4-3)、槲皮素-3-O-α-L-阿拉伯糖苷(m/z 433→301[M-H]-，图4-4)、槲皮素-3-O-α-L-鼠李糖苷(m/z 447→301[M-H]-，图4-5)、槲皮素-3-O-β-D-半乳糖苷(m/z 463→301[M-H]-，图4-6)和槲皮素-3-O-(6’-香豆酰基)-β-D-葡萄糖苷(m/z 609→463，301[M-H]-，图4-7)。
实施例4表面键合黄芩苷磁性纳米粒子的应用
称取0.2g射干粉末，加500mL水后超声提取45min即得射干的水提液(溶液A)；向溶液A中加入15mg表面键合黄芩苷磁性纳米粒子，用力振摇5min后磁分离倾去上清液，然后加入1mL乙腈并用力振摇1min，磁分离乙腈液(溶液B)即将射干中的黄酮类成分富集，流程如图2所示。
使用电喷雾质谱分别检测溶液A和B，如附图5所示，结果表明：溶液A中无黄酮准分子离子峰出现，而在经表面键合黄芩苷磁性纳米粒子富集后的溶液B中可检测出射干中所含的6个黄酮类化合物，经电喷雾串联质谱对其裂解碎片的分析并结合射干化学成分的生源关系可分别鉴定为：鸢尾苷元(m/z 299→284，271[M-H]-，图6-1)、6-甲氧基-3’，4’，5，7-四羟基异黄酮(m/z 315→300，287[M-H]-，图6-2)、鸢尾甲黄素A(m/z 329→314，301[M-H]-，图6-3)、野鸢尾苷元(m/z 359→344，331[M-H]-，图6-4)、鸢尾苷(m/z 461→456，299[M-H]-，图6-5)和鸢尾甲黄素-7-O-β-D-葡萄糖苷(m/z 491→476，329[M-H]-，图6-6)。
实施例5表面键合黄芩苷磁性纳米粒子的应用
称取0.2g雪莲花粉末，加500mL水后超声提取45min即得雪莲花的水提液(溶液A)；向溶液A中加入15mg表面键合黄芩苷磁性纳米粒子，用力振摇5min后磁分离倾去上清液，然后加入1mL丙酮并用力振摇1min，磁分离丙酮液(溶液B)即将雪莲花中的黄酮类成分富集，流程如图2所示。
使用电喷雾质谱分别检测溶液A和B，如附图7所示，结果表明：溶液A中无黄酮准分子离子峰出现，而在经表面键合黄芩苷磁性纳米粒子富集后的溶液B中可检测出雪莲花中所含的7个黄酮类化合物，经电喷雾串联质谱对其裂解碎片的分析并结合雪莲花化学成分的生源关系可分别鉴定为：芹菜素(m/z 269→241，225[M-H]-，图8-1)、木犀草素(m/z 285→257，241[M-H]-，图8-2)、高车前素(m/z 299→284，271[M-H]-，图8-3)、芹菜素-7-O-β-D-葡萄糖苷(m/z 431→269[M-H]-，图8-4)、木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷(m/z 447→285[M-H]-，图8-5)、高车前苷(m/z 463→301[M-H]-，图8-6)、芹菜素-3-O-β-D-芦丁糖苷(m/z577→269[M-H]-，图8-7)。
Claims (6)
1.一种表面键合黄芩苷磁性纳米粒子，其特征在于：将氨基末端磁性纳米粒子与黄芩苷反应，生成表面键合黄芩苷磁性纳米粒子；所述磁性纳米粒子为超顺磁的纳米四氧化三铁或/和γ-三氧化二铁，整个纳米粒子的粒度在1nm～100nm之间。
2.一种如权利要求1所述的表面键合黄芩苷磁性纳米粒子的制备方法，其方法为：
氨基末端磁性纳米粒子的制备：将Fe2+和Fe3+按1:2的比例溶于去氧高纯水中，高速搅拌下滴加氨水至pH8～14，反应0.5～2h；用磁铁吸附分离后再加入1倍量的原硅酸四乙酯，高速搅拌下滴加氨水至pH8～14，反应1～8h；用磁铁吸附分离并用纯水洗至中性后，以乙醇为溶剂，加入0.5～2倍量的3-氨丙基三甲氧基硅氧烷，高速搅拌8～24h，用磁铁吸附分离即得氨基末端磁性纳米粒子；
表面键合黄芩苷磁性纳米粒子的制备：将黄芩苷和氨基末端磁性纳米粒子按1:1～1:100的体积比混于非质子有机溶剂中，然后加入1:1～1:10倍黄芩苷量的二环己基碳二亚胺，氮气保护并脱水蒸气，回流1～24h；用磁铁吸附分离得到的磁性纳米粒子并用甲醇或乙醇或丙酮重新分散清洗3～5次，干燥即得表面键合黄芩苷磁性纳米粒子。
3.一种如权利要求1所述的表面键合黄芩苷磁性纳米粒子的制备方法，其方法为：
氨基末端磁性纳米粒子的制备：将Fe2+和Fe3+按1:2的比例溶于去氧高纯水中，高速搅拌下滴加氨水至pH8～14，反应0.5～2h；用磁铁吸附分离后再加入1倍量的原硅酸四乙酯，高速搅拌下滴加氨水至pH8～14，反应1～8h；用磁铁吸附分离并用纯水洗至中性后，以乙醇为溶剂，加入0.5～2倍量的3-氨丙基三甲氧基硅氧烷，高速搅拌8～24h，用磁铁吸附分离即得氨基末端磁性纳米粒子；
表面键合黄芩苷磁性纳米粒子的制备：将黄芩苷在氯化亚砜溶液中回流1～24h，除去氯化亚砜后，加入50～500倍黄芩苷量的非质子有机溶剂和1～20倍黄芩苷量的氨基末端磁性纳米粒子，氮气保护并脱水蒸气，回流1～24h；用磁铁吸附分离得到的磁性纳米粒子并用溶剂重新分散清洗3～5次，干燥即得表面键合黄芩苷磁性纳米粒子。
4.根据权利要求2或3所述的一种表面键合黄芩苷磁性纳米粒子的制备方法，其特征在于：所述的非质子有机溶剂为苯或甲苯或二氯甲烷或氯仿或四氢呋喃。
5.一种如权利要求1所述的表面键合黄芩苷磁性纳米粒子在黄酮类化合物的分离富集中的用途，其特征是：分离富集黄酮类化合物的方法为：
1)将表面键合黄芩苷磁性纳米粒子分散于含有黄酮类化合物的植物水提液中，充分混合，用力振摇1～10min，使黄酮类化合物充分吸附在表面键合黄芩苷磁性纳米粒子的表面；
2)使用外磁场吸附分离得到表面键合黄芩苷磁性纳米粒子后，加入洗脱溶剂将黄酮类化合物从表面键合黄芩苷磁性纳米粒子表面洗脱下来。
6.权利要求5所述的表面键合黄芩苷的磁性纳米粒子在黄酮类化合物的分离富集中的用途，其特征在于：所述的洗脱溶剂为甲醇或乙醇或乙腈或丙酮或乙酸乙酯或二甲亚砜或N,N-二甲基甲酰胺，洗脱溶剂的用量为表面键合黄芩苷磁性纳米粒子体积的10-20倍。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Gao Rong Document name: Notification that Application Deemed not to be Proposed |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20161125 Address after: 610031 Sichuan City, Qingyang Province District, floor street, No. 1, building 3, unit 610, No., No. 17 Patentee after: Chengdu new Biotechnology Co.,Ltd. Address before: 610041 Chengdu South Road, Sichuan, No. four, No. nine Patentee before: CHENGDU INSTITUTE OF BIOLOGY, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180705 Address after: No. 9, four section of people south road, Chengdu, Sichuan Province Patentee after: CHENGDU INSTITUTE OF BIOLOGY, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Address before: 610031 610 unit 3, 1 building 17, cross building street, Qingyang District, Chengdu, Sichuan. Patentee before: CHENGDU XINGONG BIOTECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130904 |