CN102764598A

CN102764598A - 一种分离色氨酸异构体的分子印迹复合膜的制备方法

Info

Publication number: CN102764598A
Application number: CN2012102473871A
Authority: CN
Inventors: 孟晓荣; 杨琴; 张楠; 杨青翠; 张海珍
Original assignee: Xian University of Architecture and Technology
Current assignee: Shaanxi Membrane Separation Technology Research Institute Co Ltd
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2032-07-17
Also published as: CN102764598B

Abstract

本发明公开了一种分离色氨酸异构体的分子印迹复合膜的制备方法。该方法以聚偏氟乙烯/聚乙烯醇共混膜为基膜，在基膜表面交联涂覆壳聚糖为功能基聚合物的分子印迹涂敷液，溶剂挥发至干后，洗脱去除模板分子，即获得对模板分子具有特异性识别能力的分子印迹复合膜。利用本发明的方法制备的复合膜可以连续、快速的实现色氨酸异构体分离，且分离操作简单、高效节能、易于产业化。

Description

一种分离色氨酸异构体的分子印迹复合膜的制备方法

技术领域

本发明属于膜手性分离技术领域，具体涉及一种分离色氨酸异构体的分子印迹复合膜的制备方法。

背景技术

壳聚糖较早被用于氨基酸手性分离功能材料，CN00122948.6公布了一种以壳聚糖/二氧化硅杂化膜进行氨基酸手性分离的分子印迹膜制备方法，说明借用壳聚糖的手性识别功能，通过膜印迹技术进行氨基酸分离有其独特的作用。但壳聚糖在酸性溶液中发生溶解行为，容易造成膜机械性能受损和分子印迹位点发生形变。

CN200810220537公布了通过对多糖进行化学衍生成为耐溶剂性功能基，用于分离手性物质的方法，这种方法说明多糖类物质如壳聚糖、环糊精、纤维素等可以作为天然手性分离材料，但化学衍生操作手续繁琐，分离后处理复杂，影响了分离效果。

文献（功能高分子学报，2007，9（19~20），262~266.）公布了用壳聚糖交联膜分离手性脯氨酸的膜制备方法和分离结果，但壳聚糖基体膜遇酸易溶解而降低膜机械性能，并使分子印迹位点发生变化而影响分离效果。

CN200510030958.6公布了一种用纤维素膜为支撑层的分子印迹复合膜的制备方法，用于分离手性氨基酸，用以解决壳聚糖本体膜在机械性能和稳定性方面的问题。但由于常用的合成高聚物膜材料如尼龙、聚砜、聚偏氟乙烯等一般是疏水性材质，与亲水性的壳聚糖间相容性差，因而此类复合膜往往存在基膜与功能基间的结合稳定性问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种分离色氨酸异构体的分子印迹复合膜的制备方法。

为实现上述技术任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种分离色氨酸异构体的分子印迹复合膜的制备方法，其特征在于，方法按下述步骤进行：

步骤一，制备聚偏氟乙烯(PVDF)/聚乙烯醇(PVA)共混超滤基膜：

（1）配制铸膜液：将16~20质量份的PVDF/PVA混合树脂材料与3~5质量份的无水氯化锂加入68~77质量份的有机溶剂中，于90℃条件下混匀后放置12h得铸膜液；

（2）制备初生态基膜：将铸膜液倾倒于平整洁净的玻璃板上，刮制初生态基膜；或采用平板刮膜机刮制初生态基膜；

（3）凝胶分相：将初生态基膜在空气中停留10~30s后，浸入40℃的去离子水中凝胶分相成形，清洗待干后得到PVDF/PVA共混超滤基膜；

所述PVDF/PVA混合树脂材料中的PVDF与PVA的质量比为：（4～6）：1；其中PVDF的分子量范围为400~600KDa，PVA的分子量范围为30~15KDa，且PVA的羟基水解度≥98%；

所述有机溶剂为二甲基乙酰胺（DMAC）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基甲酰胺（DMF）和二甲基亚砜（DMSO）中的一种或两种以上的组合物；

步骤二，制备壳聚糖分子印迹复合前驱膜：

（1）配制壳聚糖分子印迹化涂敷液：向体积百分比浓度为2%的醋酸水溶液中加入壳聚糖和模板分子，混匀后用盐酸调pH至2，得壳聚糖分子印迹化涂敷液，其中：壳聚糖的质量百分比浓度为2%~5%，模板分子的质量百分比浓度为0.5%~1.25%；

（2）制备化学交联分子印迹涂敷液：于壳聚糖分子印迹化涂敷液中加入化学交联剂，混匀后得到化学交联分子印迹涂敷液，其中：化学交联剂的质量百分比浓度为0.1%~0.3%；

（3）制备壳聚糖分子印迹复合前驱膜：将步骤一所制得的PVDF/PVA共混超滤基膜浸泡于化学交联分子印迹涂敷液中，静置脱泡后，将浸泡过的PVDF/PVA共混超滤基膜于50℃条件下挥发溶剂至干，得到壳聚糖分子印迹复合前驱膜；

所述壳聚糖的分子量在10~50万之间，且壳聚糖的脱乙酰化程度≥85%；

所述化学交联剂为戊二醛和乙二醛中的一种或两者的混合物；

所述模板分子为L-色氨酸或D-色氨酸；

步骤三，模板洗脱：

先用质量浓度为1g/L的氢氧化钠溶液冲洗壳聚糖分子印迹复合前驱膜中的残余酸和杂质；

接着用溶液A或溶液B反复冲洗壳聚糖分子印迹复合前驱膜，同时收集每次冲洗后的清洗液，并对各清洗液中的模板分子进行检测，当清洗液中检测不到模板分子时停止冲洗，即得用于分离色氨酸异构体的分子印迹复合膜；

所述溶液A为质量百分比浓度为10%的甲酸溶液；

所述溶液B为含有甲酸和十二烷基磺酸钠（SDS）的水溶液，其中：甲酸的质量百分浓度为10%，十二烷基磺酸钠的质量百分比浓度为1%。

步骤三中采用分光光度计法检测清洗液中的模板分子。

与现有的技术相比较，本发明所提供的方法具有如下的技术特点：

（1）本发明的方法中采用对氨基酸有特异识别作用的壳聚糖为功能聚合物，不需要通过聚合物合成技术合成新的功能聚合物，利用该方法所制备的分子印迹复合膜有利于模板的洗脱、去除以及印迹位点的良好保持，且操作简便、机械性能好、分离效率高。

（2）本发明所开发的分子印迹复合膜与以往只以一种疏水性聚合物作为支撑层膜材料的分子印迹复合膜的不同在于，采用的支撑层基膜表面含有丰富的羟基官能团，可以通过化学交联反应与壳聚糖发生键合作用，从而将基膜与复合功能层材料壳聚糖间紧密结合，能避免功能层在应用过程中出现与基膜的脱落等现象；同时，基膜的亲水性能较其它单一疏水性聚合物膜好，能大大增强膜渗透性能。

（3）本发明提供的技术，可以在水相条件下进行分子印迹，对氨基酸模板分子在膜中的均匀分布非常有利。适用于一些可溶于水相溶剂中的手性氨基酸物质分离，简化了化学衍生法制备氨基酸类分子印迹膜的操作过程，经济实用。分离速度快，生物相容性好，且分离效果显著。

附图说明

图1（a）为实施例1中制备的壳聚糖分子印迹复合前驱膜的SEM图；图1（b）为实施例1中制备的用于分离色氨酸异构体的分子印迹复合膜的SEM图；

图2为采用高效液相色谱法对实施例4中色氨酸分离因子的检测评价分析结果图。

具体实施方式

以下结合具体实例对本发明进行进一步的说明，但是所述实例并不构成对本发明的限制。

实施例1：

步骤一，制备聚偏氟乙烯(PVDF)/聚乙烯醇(PVA)共混超滤基膜：

（1）配制铸膜液：将20质量份的PVDF/PVA混合树脂材料（其中PVDF与PVA的质量比为4/1，其中PVDF的分子量范围为400~600KDa，PVA的分子量范围为30~15KDa，且PVA的羟基水解度≥98%）与3质量份的无水氯化锂加入77质量份的二甲基甲酰胺中，于90℃条件下混匀后放置12h得铸膜液；

（2）制备初生态基膜：将铸膜液倾倒于平整洁净的玻璃板上，用两侧固定了0.3mm铜丝的均匀光滑圆棒形钢制构件，刮制初生态基膜；

（3）凝胶分相：将初生态基膜在空气中停留30s后，浸入40℃的去离子水中凝胶分相成形，清洗待干后得到PVDF/PVA共混超滤基膜，该膜的纯水通量为238L/h·m²，BSA截留率为92.5%

步骤二，制备壳聚糖分子印迹复合前驱膜：

（1）配制壳聚糖分子印迹化涂敷液：向体积百分比浓度为2%的醋酸水溶液中加入壳聚糖和L-色氨酸，混匀后用盐酸调pH至2，得壳聚糖分子印迹化涂敷液，其中：壳聚糖的质量百分比浓度为3%，L-色氨酸的质量百分比浓度为0.5%；

（2）制备化学交联分子印迹涂敷液：于壳聚糖分子印迹化涂敷液中加入戊二醛，混匀后得到化学交联分子印迹涂敷液，其中：戊二醛的质量百分比浓度为0.1%；

其中壳聚糖的分子量在10~50万之间，且壳聚糖的脱乙酰化程度≥85%；

步骤三，模板洗脱：

先用质量浓度为1g/L的氢氧化钠溶液冲洗壳聚糖分子印迹复合前驱膜中的残余酸和杂质；接着用溶液B反复冲洗壳聚糖分子印迹复合前驱膜，同时收集每次冲洗后的清洗液，并对各清洗液中的L-色氨酸进行检测，当清洗液中检测不到L-色氨酸时停止冲洗，即得用于分离色氨酸异构体的分子印迹复合膜；溶液B为含有甲酸和十二烷基磺酸钠（SDS）的水溶液，其中：甲酸的质量百分浓度为10%，十二烷基磺酸钠的质量百分比浓度为1%，其中采用分光光度计法检测清洗液中的L-色氨酸。

以pH=5.5，浓度为2mmol/L的外消旋色氨酸溶液为分离原液进行选择性透过，透析时间10h，分离因子为2.15，该分离因子值高于文献（功能高分子学报，2007，9（19~20），262~266.）公布的用壳聚糖交联膜分离手性脯氨酸的膜制备方法和分离结果中所报道的分离因子（1.31和1.43）。

图1（a）为该实施例中的壳聚糖分子印迹复合前驱膜的SEM图，图中显示其表面平整光滑；图1（b）为该实施例中的用于分离色氨酸异构体的分子印迹复合膜的SEM图，图中显示膜表面局部出现凹凸痕迹，显示有一定的印迹位点。

实施例2：

与实施例1不同的是，将质量份数为16的偏氟乙烯和聚乙烯醇树脂材料（其中PVDF/PVA=6/1（质量比），和质量份数为5的氯化锂，与质量份数为68的有机溶剂二甲基甲酰胺共混溶解，制备PVDF/PVA共混超滤膜，膜纯水通量128L/h·m²，BSA截留率99.5%。

以2%（v/v）醋酸水溶液为溶剂，配制含壳聚糖3%（w/w）、D-色氨酸0.75%（w/w）、戊二醛0.3%（w/w）的涂敷液，用盐酸调pH=2，将涂覆液倾倒于底部铺有聚偏氟乙烯/聚乙烯醇（PVDF/PVA）共混基膜的四氟乙烯盘中浸过膜表面约为0.2mm，室温静置脱泡后，于50°C烘箱中至膜基本干燥，揭下膜后先用质量浓度为1g/L的氢氧化钠溶液冲洗壳聚糖分子印迹复合前驱膜中的残余酸和杂质，接着用质量百分比浓度为10%的甲酸溶液反复冲洗去除D-色氨酸，直至用紫外分光光度计检测不出D-色氨酸模板分子和杂质为止，得D-色氨酸壳聚糖分子印迹复合膜。

以pH=5.5，浓度为2mmol/L的外消旋色氨酸溶液为分离原液进行选择性透过，透析时间10h，分离因子为2.95。

实施例3：

该实施例中的基膜条件与实施例1相同。涂敷液中的壳聚糖浓度为5%（w/w），模板L-色氨酸1.25%（w/w），戊二醛浓度0.2%（w/w），pH=2，膜制备及洗脱方法同实例1。

在与实例1相同的渗透条件下，所得壳聚糖分子印迹复合膜的渗透分离因子为2.21。

实施例4：

基膜条件与实施例1相同。涂敷液中的壳聚糖浓度为3%（w/w），模板L-色氨酸0.75%（w/w），乙二醛浓度0.3%（w/w），pH=2，膜制备及洗脱方法同实例1。

在与实施例1相同的渗透条件下，采用HPLC（色谱柱：Regis Chirosil，流动相：0.05mol·L^-1，pH=7.6（磷酸缓冲），柱长：25cm，流速：1.0mL·min^-1，检测波长：280nm）对透过侧溶液中的色氨酸对映体D体和L体各自的出峰时间和相对含量，结果如图2所示，其中优先出峰为D-色氨酸，后出峰为L-色氮酸，所得壳聚糖分子印迹复合膜的渗透分离因子为2.97。

Claims

1.一种分离色氨酸异构体的分子印迹复合膜的制备方法，其特征在于，方法按下述步骤进行：

步骤一，制备聚偏氟乙烯(PVDF)/聚乙烯醇(PVA)共混超滤基膜：

步骤二，制备壳聚糖分子印迹复合前驱膜：

（1）配制壳聚糖分子印迹化涂敷液：向体积百分比浓度为2%的醋酸水溶液中加入壳聚糖和模板分子，混匀后用盐酸调pH至2，得壳聚糖分子印迹化涂敷液，其中：壳聚糖的质量百分比浓度为2%~5%，模板分子的质量百分比浓度为0.5%～1.25%；

所述模板分子为L-色氨酸或D-色氨酸；

步骤三，模板洗脱：

所述溶液A为质量百分比浓度为10%的甲酸溶液；

2.如权利要求1所述的分离色氨酸异构体的分子印迹复合膜的制备方法，其特征在于，步骤三中采用分光光度计法检测清洗液中的模板分子。