CN103055831A - 无机核-壳型槲皮素分子印迹聚合物微球的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无机核-壳型槲皮素分子印迹聚合物微球的制备方法。本发明首先将功能单体、交联剂和模板分子在硅胶小球表面发生自组装，然后发生溶胶-凝胶反应在硅胶小球表面形成无机聚合物膜，最后除去产物中残留的槲皮素分子即得到槲皮素的分子印迹聚合物。静态吸附曲线、吸附等温线以及竞争性吸附实验表明该聚合物对槲皮素快速选择性吸附能力。

Description

无机核-壳型槲皮素分子印迹聚合物微球的制备方法

技术领域

本发明属于一种无机核-壳型槲皮素分子印迹聚合物微球的制备方法。

背景技术

槲皮素是一种天然黄酮类化合物，具有抗肿瘤、抗血小板聚集、抗氧化、保护心血管功能以及抗病毒等作用(J.Agric.Food Chem.，51(2003)，6445)。药理试验表明它是多种中药比如侧柏叶、三七、银杏等的主要有效成分。对槲皮素进行分离提取研究一方面可以为后续的工业化生产提供参考，另一方面可以作为分析中药中槲皮素的前处理方法。

目前从中药中提取槲皮素主要采用两个步骤，一是总黄酮的提取；二是槲皮素单体的制备纯化。由于中药组成比较复杂，结构类似成分很多，而在实际的提取过程中多使用普适性的分离方法与分离材料，过程繁琐、价格昂贵，并且选择性低，使得在大量杂质存在时对槲皮素的分离过程变得低效、繁琐并且花费较大。分子印迹技术的出现使对槲皮素进行快速选择性提取分离成为可能。

分子印迹技术的雏形形成于20世纪80年代初，它是在模拟自然界中酶-底物及受体-抗体作用的基础之上发展起来的一项合成具有预选择性功能材料的技术。利用分子印迹技术可以制备出孔穴具有固定大小和形状，并且功能基团具有一定排列顺序的交联聚合物，即分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymers，MIPs)。MIPs对模板分子具有“记忆性”识别功能，并且制备简单、稳定性好、使用寿命长、应用范围广，已广泛用于化学催化、固相萃取、色谱分离、缓控释给药和化学传感器等领域。

MIPs的制备过程一般分为三步，即功能单体在模板周围的自组装、功能单体的交联聚合和模板的去除。在传统的制备方法中，首先将目标分析物(即模板)、功能单体、交联剂和引发剂按一定配比溶解在溶剂中，在适当条件下引发聚合得到块状高度交联的刚性聚合物；然后经粉碎、筛选而得到尺寸符合要求的粒子。

利用传统方法制备MIPs所需装置简单，普适性强，在应用中显示出许多优点。但是随着研究的深入，其不足之处也渐渐显现出来，主要有以下几个方面的缺点：

1)粉碎过程可控性差，在粉碎过程中不可避免地产生一些不规则粒子，同时部分作用位点被破坏。经过筛分后获得的合格粒子得率一般都较低，造成材料的浪费。

2)由于所制备的是高度交联的聚合物网络，使其内部模板分子的洗脱比较困难。残留的模板分子在使用过程中发生缓慢脱吸，给痕量分析等应用带来较大误差。

3)聚合物中结合位点分布不均，部分位点包埋在聚合物的本体之中，使得目标分子难以接近结合位点，结合的速率慢，从而降低了印迹位点的利用率。

4)高分子聚合物机械强度低，容易发生溶胀，使空穴形状和识别位点发生改变。

近年来，随着分子印迹技术的发展，为了解决上述问题，许多新的制备方法和策略被提了出来，比如表面分子印迹技术、无机基质分子印迹技术等。

所谓表面分子印迹技术，就是通过一定的方法把分子识别位点建立在某种基质材料的表面上。根据基质形状的不同可以获得不同形状(如球形、棒状、膜状等)的核-壳型MIPs材料，从而避免了研磨过程造成的粒度不均和材料的浪费。另一方面，由于结合位点被限制在基质表面，所以模板的洗脱效率以及结合速度都将大幅提高。

针对有机分子印迹聚合物机械强度低，使用时在溶剂易发生溶胀的缺点，研究表明采用制备无机基质分子印迹聚合物的方法可以避免。

因此，综合考虑表面分子印迹和无机印迹聚合物的优点，制备出对槲皮素分子具有快速选择性的分子印迹材料对于中药中槲皮素成分的开发利用以及分离分析具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种在硅胶小球表面通过溶胶-凝胶法制备出对槲皮素具有快速选择性功能的核-壳型无机分子印迹材料的方法。

本发明通过如下措施来实现：

本发明以中药活性成分槲皮素为模板，硅烷试剂为功能单体和交联剂，在硅胶小球表面采用溶胶-凝胶法制备出对槲皮素具有高选择性的无机核-壳型分子印迹材料的方法。

本发明首先将功能单体、交联剂和模板分子在硅胶小球表面发生自组装，然后发生溶胶-凝胶反应在硅胶小球表面形成无机聚合物膜，最后除去产物中残留的槲皮素分子即得到槲皮素的分子印迹聚合物。

一种无机核-壳型槲皮素分子印迹聚合物微球的制备方法，其特征在于该方法依次包括以下三个步骤：

A硅胶的活化

将球形多孔硅胶在浓盐酸中加热回流4～6h，然后用蒸馏水洗涤至中性，再经过真空干燥得到活化的硅胶；

B聚合物的制备

将氨丙基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷和槲皮素加入到甲醇溶液中，充分搅拌，加入活化的硅胶和乙酸溶液，回流反应12～15h；反应结束后过滤产物，经过干燥，得到含槲皮素的分子印迹聚合物；

C槲皮素的去除

将含槲皮素的分子印迹聚合物置入索氏提取器中，采用由氨水甲醇组成的混合溶液(氨水的体积分数为5％)反复提取直至从索氏提取器中流下的溶液没有槲皮素，干燥产物得到无机核-壳型分子印迹聚合物。

在步骤B中，槲皮素、氨丙基三乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷的质量比为1∶2-4∶8-10。

不加槲皮素，重复以上过程所得产物即为非分子印迹聚合物(NIPs)。

本发明中的分子印迹聚合物与传统的分子印迹聚合物相比有以下优点：

以球形硅胶为基质，克服了传统分子印迹形状不一，所填充的萃取柱柱效不高的问题；分子印迹聚合物在硅小球表面成膜，可以实现对槲皮素的快速吸附与洗脱。

采用溶胶-凝胶法制备分子印迹聚合物，制备条件简单，价格便宜；制备的产物机械强度高，在溶剂中不会出现溶胀现象。

方法普适性强，在本发明中可以采用其他硅胶代替硅胶小球，成本低。

附图说明

图1.MIPs和NIPs吸附动力学研究。该图表明所制备的MIPs在吸附槲皮素时可以快速达到平衡，在1h时，所吸附的槲皮素量已接近最大吸附量。

图2.25℃时MIPs和NIPs吸附等温线。该图表明所制备的MIPs对槲皮素有较大的吸附容量。MIPs与NIPs的吸附容量之比达到2.

图3.MIPs和NIPs对槲皮素和染料木素的选择性吸附。该图表明所制备的MIPs对槲皮素有较高的选择性，可以识别槲皮素与其结构类似物染料木素。

具体实施方式

实施例1：

将5g球形多孔硅胶在浓盐酸中加热回流8h，然后用蒸馏水洗涤至中性，干燥即得到活化的硅胶；

将6mmol的氨丙基三乙氧基硅烷、18mmol的四乙氧基硅烷和2mmol的槲皮素加入到30mL甲醇溶液中。充分搅拌，加入1.0g活化的硅胶和1.0mL浓度为10％(v/v)的乙酸水溶液，回流反应15h；反应结束后过滤产物，干燥，得到含槲皮素的分子印迹聚合物；

将上一步的干燥产物装到索氏提取器中，用氨水甲醇混合溶液反复提取直至索氏提取器中流出液中不含槲皮素。干燥产物即为无机核-壳型分子印迹聚合物。

实施例2：

将3g多孔硅胶在浓盐酸中回流加热6h，然后用蒸馏水洗涤至中性，干燥即得到活化的硅胶；

将3mmol的氨丙基三乙氧基硅烷、9mmol的四乙氧基硅烷和1mmol的槲皮素加入到15mL甲醇溶液中。充分搅拌，加入0.5g活化的硅胶和0.5mL浓度为10％(v/v)的乙酸/水溶液，回流反应12h；反应结束后过滤产物，干燥后即为含槲皮素的分子印迹聚合物；

将上一步的干燥产物装到索氏提取器中，采用氨水甲醇混合溶液反复提取直到从索氏提取器中流下的溶液没有槲皮素为至。干燥产物即为无机核-壳型分子印迹聚合物。

Claims (2)

1.一种无机核-壳型槲皮素分子印迹聚合物微球的制备方法，其特征在于该方法依次包括以下三个步骤：

A硅胶的活化

将球形多孔硅胶在浓盐酸中加热回流4～6h，然后用蒸馏水洗涤至中性，再经过真空干燥得到活化的硅胶；

B聚合物的制备

将氨丙基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷和槲皮素加入到甲醇溶液中，充分搅拌，加入活化的硅胶和乙酸溶液，回流反应12～15h；反应结束后过滤产物，经过干燥，得到含槲皮素的分子印迹聚合物；

C槲皮素的去除

将含槲皮素的分子印迹聚合物置入索氏提取器中，采用由氨水甲醇组成的混合溶液(氨水的体积分数为5％)反复提取直至从索氏提取器中流下的溶液没有槲皮素，干燥产物得到无机核-壳型分子印迹聚合物。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于槲皮素、氨丙基三乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷的质量比为1∶2-4∶8-10。

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