CN103880721B - 一种基于功能化的金纳米通道分离手性药物青霉胺对映体的方法 - Google Patents
一种基于功能化的金纳米通道分离手性药物青霉胺对映体的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于功能化的金纳米通道分离手性药物青霉胺对映体的方法，以聚碳酸酯膜（PC）为模板，采用化学沉积法制备金（Au）纳米通道膜，利用Au-S键作用将L-半胱氨酸（L-Cys）修饰在Au纳米通道中，得到有手性位点选择性的纳米通道。由于修饰物L-半胱氨酸对D-青霉胺（D-Pen）有选择性吸附作用，而对L-青霉胺（L-Pen）有排斥作用，在含D-Pen和L-Pen的混合溶液中，L-青霉胺可优先通过修饰了L-半胱氨酸的纳米通道，利用这种性质实现青霉胺对映体的完全分离。本发明的方法分离青霉胺对映体，装置简单，操作简便易行，具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域和纳米技术领域，具体地说，是一种基于纳米通道膜材料膜的制备及手性分子的分离技术。
背景技术
纳米通道技术作为生物纳米技术研究的重要内容之一和新的生长点，为有机物质和生物组分的有效分离和检测提供了一个新的手段。纳米通道技术涉及到的学科包括分子生物学、生物化学、电子学、材料科学和信息学等多个学科。
金纳米通道由于Au原子能与很多物质共价结合的特殊性质，可以将不同性质的化学或生物物质修饰在通道内，大大的增强了纳米通道的选择性，并且纳米通道的孔径简单可控，使其在物质分离与传感方面具有很高的应用前景。
手性是自然界的特征之一，是一切生命的基础，现代人类对疾病的抵抗主要依赖于药物，很多重要的药物都是手性物，因此生命现象依赖于手性的存在和手性的识别。手性分子是具有对映异构体的外消旋混合物，它们在结构上、物理化学性质上极其相似，但是在药力、毒性方面却存在很大的差异。有的药物是具有L型和D型的外消旋体，两者在人体内的活性差异很大，因此研究新的对映体药物的拆分方法对人类健康，社会发展具有很深远的意义。如沙利多胺（又名反应停，thalidomide）是一种镇静剂，其有效成分是R-异构体，而S-异构体却有强烈的胎儿致畸作用。正是由于手性药物一对对映体的生物活性往往具有很大的差异，目前国内外发展的趋势是生产和使用光学纯药物。目前主要有以下三种方法获得单一对映体的手性化合物：手性源合成法、不对称合成法、外消旋体拆分法、化学拆分法、酶或微生物法、色谱拆分法。
常用分离手性对映体的方法主要有高效毛细管电泳(HPCE)法、高效液相色谱(HPIC)法、薄层色谱(TLC)法和气相色谱(GC)法等。但是这些方法检测复杂、费时，仪器不易携带，在连续监测及现场测定中受到限制。因此，快速准确而有效的分离、分析手性对映体组分在当代药物化学、农业化学、食品化学和生物化学等领域的研究中具有非常重要的意义，对于进一步了解生命活动的本质也具有重要的意义。
纳米通道对其分离研究还比较少，本专利尝试基于金纳米通道膜技术，将纳米通道技术与对映体拆分结合，对对映体的拆分进行新的探索，实现手性药物的分离与测定。
发明内容
本发明的目的在于发明基于功能性的金纳米通道阵列实现手性药物青霉胺对映体的分离方法，提供手性物质分离的新方法。
本发明的技术方案为：
一种基于功能化的金纳米通道分离手性药物青霉胺对映体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）Au纳米通道阵列：
聚碳酸酯膜在无水甲醇中清洗干净,将清洗后的聚碳酸脂膜浸入SnCl2溶液，在浸泡过程中不断摇动溶液；在N2气保护下将膜浸入Ag(NH3)2 ＋溶液中，清洗干净，浸入镀金溶液，取出洗净，用硝酸浸泡10-12h，干燥后得到Au纳米通道阵列；
（2）L-半胱氨酸修饰Au纳米通道阵列：
将Au纳米通道浸入L-cys溶液中,浸泡过程中持续通入N2气，修饰物通过巯基自组装到Au的表面,修饰后的Au纳米通道在空气中晾干即得到L-半胱氨酸修饰的金纳米通道膜；
（3）分离青霉胺对映体：
将L-半胱氨酸修饰的金纳米通道膜置于U形池的进样池和透过池之间，在进样池中加入青霉胺对映体溶液，透过池中放入等体积的水，维持两边液体高度一致，对青霉胺对映体进行分离。
本发明将L-半胱氨酸通过Au-S键修饰金纳米通道孔壁上，由于青霉胺对映体与L-半胱氨酸的作用力（立体选择性）不同，L-半胱氨酸对D-青霉胺有选择性吸附作用，对L-青霉胺有排斥作用，而且吸附作用比排斥作用强；本发明的方法分离青霉胺对映体，装置简单，操作简便易行，具有较好的应用前景。
附图说明
图1纳米通道膜分离迁移装置示意图。
图2纳米通道的场效应扫描电镜（FESEM）图，其中a为内径为50nm的PC膜未沉积金的纳米通道膜FESEM图，b为内径为50nm的PC膜为基底的沉积金5h后得到的金纳米通道膜FESEM图，通过比较可以发现，金纳米粒子均匀的分布在膜内。
图3A为10-3mol/L青霉胺对映体在修饰前的纳米通道内的迁移量随时间变化；图3B为10-3mol/L青霉胺对映体在功能化的金纳米通道内的迁移量随时间变化。
具体实施方式
下面结合具体实例，进一步阐述本发明。应该指出的是，这些实例仅用于说明本发明而不限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明描述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
下列实例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，如操作手册，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例：
（1）金纳米通道膜的制备
采用化学沉积法，在内径为50nm聚碳酸酯膜上沉积金。具体过程为：将聚碳酸酯膜浸入无水甲醇中,超声震荡5min,以洗去基膜上吸附的杂质并将膜活化；清洗后的聚碳酸脂膜浸入SnCl2溶液45min,并且在浸泡过程中不断轻微摇动溶液使Sn2＋均匀地吸附在基膜及膜孔表面；在N2气保护下将膜浸入Ag(NH3)2 ＋溶液中10min,用甲醇洗3次,再用水洗3次,浸入浓度为7.9×10－3mol/L镀金溶液(pH＝10.0)中。在4℃下镀金,取出用水洗3次,用25%HNO3浸12h,最后吹干或者晾干后得到Au纳米通道阵列，备用。
（2）L-半胱氨酸的修饰
将Au纳米通道浸入浓度为10-3mol/L的L-cys溶液中24h,浸泡过程中持续通入N2气。修饰物通过巯基自组装到Au的表面,修饰后的Au纳米通道在空气中晾干即得到孔道内部有修饰物的纳米通道。
（3）分离装置
以功能化的金纳米通道膜作为分离载体，采用U型池(材料为聚四氟乙烯，图1)作为青霉胺对映体分离的装置，将膜置于流通池的中间，膜的有效透过面积为0.196cm2(由装置中O形孔的面积决定)在进样池中加入待测溶液，透过池中放入等体积的水，维持两边液体高度一致。
（4）青霉胺对映体分离效果的测定方法
将L-半胱氨酸修饰的金纳米通道膜置于U形池的进样池和透过池之间，在进样池中加入10-3mol/L青霉胺对映体溶液，透过池中放入等体积的水，维持两边液体高度一致，渗透规定时间后，用旋光仪测定透过池中D-青霉胺和L-青霉胺含量。
图3为D-青霉胺和L-青霉胺浓度随过膜时间变化关系图。作渗透池中D-青霉胺和L-青霉胺浓度随时间变化曲线，所得直线斜率之比定义为两种待测物的分离度。
D-Pen和L-Pen的分离度S定义为：
S=KL-Pen/KD-Pen
其中KL-Pen为L-Pen的过膜速率，KD-Pen为D-Pen的过膜速率。
实验得到分离度为4.3，表明青霉胺对映体与L-半胱氨酸的作用力（立体选择性）不同而导致其在纳米通道中的迁移速率不同，利用这种性质可以实现青霉胺对映体的完全分离。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的原理下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。
Claims (3)
1.一种基于功能化的金纳米通道分离手性药物青霉胺对映体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)Au纳米通道阵列：
聚碳酸酯膜在无水甲醇中清洗干净,将清洗后的聚碳酸脂膜浸入SnCl2溶液，在浸泡过程中不断摇动溶液；在N2气保护下将膜浸入Ag(NH3)2 +溶液中，清洗干净，浸入镀金溶液，取出洗净，用硝酸浸泡10-12h，干燥后得到Au纳米通道阵列；
(2)L-半胱氨酸修饰Au纳米通道阵列：
将Au纳米通道浸入L-cys溶液中,浸泡过程中持续通入N2气，修饰物通过巯基自组装到Au的表面,修饰后的Au纳米通道在空气中晾干即得到L-半胱氨酸修饰的金纳米通道膜；所述L-cys溶液的浓度为10-3mol/L；
(3)分离青霉胺对映体：
将L-半胱氨酸修饰的金纳米通道膜置于U形池的进样池和透过池之间，在进样池中加入青霉胺对映体溶液，透过池中放入等体积的水，维持两边液体高度一致，对青霉胺对映体进行分离。
2.根据权利要求1所述的基于功能化的金纳米通道分离手性药物青霉胺对映体的方法，其特征在于，步骤(1)中镀金溶液的浓度为7.9×10－3mol/L，pH＝10.0。
3.根据权利要求1所述的基于功能化的金纳米通道分离手性药物青霉胺对映体的方法，其特征在于，步骤(1)中硝酸的质量浓度为25％。
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