CN104804133A

CN104804133A - 异鼠李素分子印迹聚合物微球的制备

Info

Publication number: CN104804133A
Application number: CN201410038113.0A
Authority: CN
Inventors: 贠延滨; 张志苗; 张品; 纪静雯; 高严
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2014-01-26
Filing date: 2014-01-26
Publication date: 2015-07-29

Abstract

本发明是采用沉淀聚合法制备一种高效率、高寿命、低成本、方便制备的异鼠李素分子印迹聚合物，该方法操作简单，制备所得多孔结构聚合物对异鼠李素具有高选择性、高分离性能，可作为吸附材料用于从银杏黄酮粗提物中选择性提取、分离、富集异鼠李素。采用本发明方法得到的异鼠李素分子印迹聚合物微球的颗粒球状规则，大小均一，没有团聚现象，增加了异鼠李素分子印迹聚合物微球的比表面积，从而提高了吸附性。本发明解决了采用本体聚合法得到的分子印迹聚合物需要经过研磨、过筛等过程，费时费力收率不高，且颗粒形状不规则从而导致印迹分子难以进入吸附位点，吸附容量较低的问题。

Description

异鼠李素分子印迹聚合物微球的制备

技术领域

本发明是采用沉淀聚合法制备一种高效率、高寿命、低成本、方便制备的异鼠李素分子印迹聚合物。

背景技术

异鼠李素为一种黄酮类化合物，是中草药中重要的活性成分，具有止咳祛痰、消食化滞、活血散瘀的作用，多用于咳嗽痰多、消化不良、食积腹痛、跌扑瘀肿、瘀血经闭。目前，异鼠李素等黄酮类化合物的提取主要有超声波提取法、酶提取法、超临界流体萃取法、大孔树脂吸附法等，但采用这些方法不仅加工工艺繁琐、能耗高、选择性不理想，而且这些工艺对温度和压力有特殊要求，容易在操作过程中发生危险，易造成资源的浪费和环境的污染。

分子印迹技术仿照抗体形成机理，即一个高交联的刚性高分子在模板分子周围形成，在除去模板分子后的聚合物的网络结构中留下仍具有结合能力的反应基团，对模板客体分子表现出高度识别选择性能。由于分子印迹聚合物（Molecular Imprinting Polymer,MIP）具备强特异性和高选择性等优点，可将一些低含量的药物有效成分直接从粗提物中筛选出来，具有良好的应用前景。空白印迹聚合物（Nonimprinted Polymer,NIP）是指未添加模板分子而合成的聚合物。沉淀聚合法是在均相的模板分子、功能单体、交联剂和引发剂的混合溶液中，引发剂由于激发分解产生自由基，使模板分子、功能单体和交联剂聚合形成线型或分支型的低聚物，并通过交联成核从介质中析出，这些核又相互聚结而形成聚合物粒子，并逐渐通过捕捉低聚物和单体最终形成高交联的微球状聚合物。该方法无需特殊分散剂在反应体系中也不需加入任何稳定剂，能够一步制备，且聚合物微球表面洁净，可避免又稳定剂或表面活性剂对模板分子的非选择性吸附。本发明解决了采用本体聚合法得到的分子印迹聚合物需要经过研磨、过筛等过程，费时费力收率不高，且颗粒形状不规则从而导致印迹分子难以进入吸附位点，吸附容量较低的问题。

发明内容

本发明采用沉淀聚合法制备异鼠李素分子印迹聚合物，该方法操作简单，制备所得多孔结构聚合物对异鼠李素具有高选择性、高分离性能，可作为吸附材料用于从银杏黄酮粗提物中选择性提取、分离、富集异鼠李素。

本发明通过以下技术方案实现，其步骤为：

（1）将模板分子和功能单体按摩尔比1:2-1:10溶解到致孔剂中，密封，搅拌混合（转速150-300转/分钟）2-4h；

（2）在步骤1的混合液中加入交联剂，通氮脱氧，再加入引发剂偶氮二异丁腈（AIBN），真空状态下于60-70℃恒温油浴中反应10-50h，最终得到粉末状固体聚合物；

（3）以甲醇：乙酸（V/V，9:1-5:5）为提取液，索氏提取72h以上，洗脱除去模板分子，后用甲醇平衡除去乙酸；

（4）将所得聚合物真空干燥，即得到异鼠李素分子印迹聚合物。

在步骤（1）中，功能单体为丙烯酰胺（AM）、2-乙烯基吡啶（2-VP）、4-乙烯基吡啶（4-VP）、甲基丙烯酸（MAA）或1-乙烯基咪唑，致孔剂选用二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃THF、乙腈，模板分子与致孔剂的量比为：1:4-1:16[n(mmol):V(ml)]。

在步骤（2）中，交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，交联剂物质的量为功能单体的2-8倍。

本发明的优点是：异鼠李素分子印迹聚合物微球的颗粒球状规则，大小均一，没有团聚现象，增加了异鼠李素分子印迹聚合物微球的比表面积，从而提高了吸附性。通过吸附平衡实验及特异吸附性实验表明：该聚合物含有与模板分子空间结构相匹配、官能团相互作用的三维孔穴，具有显著的分子“记忆”功能。

附图说明

图1是实施例1制得异鼠李素分子印迹聚合物与空白印迹聚合物的吸附等温线图。

图2是实施例1制得异鼠李素分子印迹聚合物与空白印迹聚合物的吸附动力学曲线。

图3是实施例2制得异鼠李素分子印迹聚合物与空白印迹聚合物的吸附平衡等温线图。

具体实施方式

实施例1

（1）对分子印迹聚合物的制备

将1mmol模板分子异鼠李素和5mmol功能单体MAA溶解到40ml致孔剂乙腈中，搅拌混合2h，加入交联剂EDMA25mmol，通氮脱氧40min，加入引发剂AIBN100mg，真空状态下密封，于65℃油浴中反应24h，得粉末状固体聚合物。用甲醇：乙酸（V/V，9:1）为提取液，对聚合物颗粒索氏提取72h，后再用纯甲醇索氏提取24h，平衡除去乙酸。将所得聚合物置于真空干燥箱中60℃干燥24h，即得到异鼠李素分子印迹聚合物MIP。NIP的制备不加入模板分子异鼠李素，其他条件与MIP相同。

（2）对分子印迹聚合物的吸附平衡性实验：

①分别配制2、4、6、8、10、12、14mg/L异鼠李素乙醇溶液100ml；

②分别加入MIP（NIP）60mg于7种不同浓度溶液中；

③置于摇床30℃振荡24h，后离心沉降，取上清液，用孔径为0.45μm的微孔滤膜过滤，所得溶液用紫外可见分光光度计分别测定其吸光度。

④采用差减法计算聚合物对底物的吸附量Q。

计算公式为：Q=(C₀-C_e)V/M

Q——聚合物的吸附量，mg/g;

C₀——平衡吸附实验中原始底物浓度，mg/ml;

C_e——吸附平衡后上清液所测得的底物浓度，mg/ml;

V——吸附液体积，ml；

M——加入的聚合物质量，mg。

对MIP及NIP不同浓度的异鼠李素溶液的等温吸附结果如图1所示。

由图1可知，在不同浓度范围内，MIP均比NIP对异鼠李素有较高的吸附量，表明两种聚合物在空间结构上存在不同的吸附机理：NIP只是由MAA和EDMA的聚合产物，没有特定空间结构，对异鼠李素的吸附没有选择性，主要是非特异性吸附，从而吸附能力相对较弱；MIP含有与异鼠李素官能团相匹配的印迹点位及空间结构，因而对异鼠李素分子具有较强的吸附能力。

（3）对分子印迹聚合物的吸附动力学实验

①配制60mg/L异鼠李素乙醇溶液；

②称取100mg洗脱后的MIP(NIP)置于磨口锥形瓶中，再加入浓度为60mg/L的异鼠李素乙醇溶液；

③置于30℃恒温摇床密闭振荡24h，从振荡开始时计时，分别在1min、3min、5min、15min、30min、1h、3h、5h时抽取滤液，过0.45μm有机系滤膜，所得溶液用紫外可见分光光度计分别测定其吸光度；

④采用差减法计算聚合物对底物的吸附量Q。

计算公式为：Q=(C₀-C_e)V/M

Q——聚合物的吸附量，mg/g;

C₀——平衡吸附实验中原始底物浓度，mg/ml;

C_e——吸附平衡后上清液所测得的底物浓度，mg/ml;

V——吸附液体积，ml；

M——加入的聚合物质量，mg。

对MIP及NIP不同浓度的异鼠李素溶液的吸附动力学结果如图2所示。

由图2可知，MIP（NIP）对异鼠李素的吸附量在短时间内增加很快，然而随着振荡时间延长，吸附速率降低，最终吸附量接近饱和。这是因为模板分子通过印迹和洗脱过程在聚合物表面和内部形成了具有固定形态和大小的印迹“孔穴”，在吸附开始阶段，较浅的“孔穴”有利于聚合物对异鼠李素的快速吸附，吸附速率较快，当表面“孔穴”达到吸附饱和后，底物向聚合物内部“孔穴”的传质受到一定的阻力，吸附速率变慢。然而NIP的吸附量明显低于MIP，这表明两种聚合物在空间结构上存在明显差异：非印迹聚合物由于对底物的吸附没有选择性且吸附能力较弱，因此表现为非特异性吸附；印迹聚合物由于含有特定官能团的“孔穴”，其空间结构与功能基团与底物结构互补，因此具有“记忆”功能，故吸附能力较强，选择性较高。

实施例2

（1）对分子印迹聚合物的制备

将1mmol模板分子异鼠李素和6mmol功能单体AM溶解到10ml致孔剂二氯甲烷：DMF（V/V，8:2）中，机械搅拌2h，加入交联剂EDMA30mmol，通氮脱氧20min，加入引发剂AIBN50mg，真空状态下密封，于65℃油浴中反应24h得粉末状聚合物。用甲醇：乙酸（V/V，9:1）为提取液，对聚合物颗粒索氏提取72h，后再用纯甲醇索氏提取24h，平衡除去乙酸。将所得聚合物置于真空干燥箱中60℃干燥24h，即得到异鼠李素分子印迹聚合物MIP。NIP的制备不加入模板分子异鼠李素，其他条件与MIP相同。

（2）对分子印迹聚合物的吸附平衡性实验：

①分别配制2、4、6、8、10、12、14mg/L异鼠李素乙醇溶液100ml；

②分别加入MIP（NIP）20mg于7种不同浓度溶液中；

④采用差减法计算聚合物对底物的吸附量Q。

对MIP及NIP不同浓度的异鼠李素溶液的等温吸附结果如图3所示。

由图3可知，在不同浓度范围内，MIP均比NIP对异鼠李素有较高的吸附量，结构相似的两种聚合物在空间结构上存在明显差异：MIP包含有特定排列功能基团的“孔穴”，其空间大小和功能基团的作用点位与异鼠李素分子结构互补，因此具有“记忆”功能，故吸附能力强；而NIP只是由AM和EDMA的聚合产物，没有特定空间结构，对异鼠李素的吸附没有选择性，主要是非特异性吸附，从而吸附能力相对较弱

实施例3

（1）对分子印迹聚合物的制备

将1mmol模板分子异鼠李素和6mmol功能单体2-VP溶解到20ml致孔剂乙腈中，搅拌混合2h，加入交联剂EDMA25mmol，通氮脱氧20min，加入引发剂AIBN100mg，真空状态下密封，于60℃油浴中反应24h得粉末状聚合物。用甲醇：乙酸（V/V，9:1）为提取液，对聚合物颗粒索氏提取72h，后再用纯甲醇索氏提取24h，平衡除去乙酸。将所得聚合物置于真空干燥箱中60℃干燥24h，即得到异鼠李素分子印迹聚合物MIP。非印迹聚合物NIP的制备不加入模板分子异鼠李素，其他条件与MIP相同。

（2）对分子印迹聚合物的吸附选择性实验：

①分别配制50mg/L山奈素、异鼠李素、芦丁乙醇溶液100ml；

②分别加入MIP（NIP）80mg于3种不同溶液中；

④采用结合位点平衡解离常数K_D及分离因子α评价特异吸附性能。

K_D=C_p/C_e

K_D——结合位点平衡解离常数，ml/g；

C_p——聚合物吸附底物的浓度，即聚合物对底物的吸附量Q，mg/g;

C_e——吸附平衡时溶液中底物的浓度，mg/ml。

α=K_Di/K_Dj

α——分离因子，一般α>1时，才表示聚合物对模板分子具有特异吸附性能；

K_Di——模板分子的结合位点平衡解离常数，ml/g；

K_Dj——干扰分子的结合位点平衡解离常数，ml/g。

MIP和NIP对不同底物的K_D及α，见表1、表2。

表1聚合物对不同底物的结合位点平衡解离常数K_D（ml/g）

表2聚合物对不同底物的分离因子α

由表1、表2数据可看出，MIP对异鼠李素的K_D明显大于两种干扰底物，说明MIP对异鼠李素具有显著的特异吸附性能，且MIP的分离因子大于1，可在干扰存在条件下实现对异鼠李素的有效分离而且大于NIP。

Claims

1.异鼠李素分子印迹聚合物微球的制备，其特征在于：将模板分子和功能单体溶解到致孔剂中，密封，搅拌混合，然后加入交联剂、引发剂，真空状态下发生聚合反应，将得到的粉末状物质经过索式提取洗脱出模板分子，干燥，即得到分子印迹聚合物。

2.根据权利要求1所述的异鼠李素分子印迹聚合物微球的制备，其特征在于其制备方法中模板分子为异鼠李素。

3.根据权利要求1所述的异鼠李素分子印迹聚合物微球的制备，其特征在于其制备方法中功能单体为丙烯酰胺、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、甲基丙烯酸或1-乙烯基咪唑中的一种。

4.根据权利要求1所述的异鼠李素分子印迹聚合物微球的制备，其特征在于其制备方法中致孔剂为二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、乙腈中的一种。

5.根据权利要求1所述的异鼠李素分子印迹聚合物微球的制备，其特征在于其制备方法中交联剂为乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种。

6.根据权利要求1所述的异鼠李素分子印迹聚合物微球的制备，其特征在于其制备方法中引发剂为偶氮二异丁腈。

7.根据权利要求1所述的异鼠李素分子印迹聚合物微球的制备，其特征在于其制备方法中模板分子和功能单体的摩尔比为1:2-1:10，模板分子与致孔剂的量比为：1:4-1:16[n(mmol):V(ml)]，交联剂物质的量为功能单体的2-8倍。

8.根据权利要求1所述的异鼠李素分子印迹聚合物微球的制备，其特征在于其制备方法中搅拌混合（转速150-300转/分钟）2-4h。

9.根据权利要求1所述的异鼠李素分子印迹聚合物微球的制备，其特征在于其制备方法中需要60-70℃恒温油浴中反应10-50h。

10.根据权利要求1所述的异鼠李素分子印迹聚合物微球的制备，其特征在于其制备方法中以甲醇：乙酸（V/V，9:1-5:5）为提取液，索氏提取72h以上，后用甲醇平衡除去乙酸。

11.根据权利要求1所述的异鼠李素分子印迹聚合物微球的制备，其特征在于其制备方法中所得聚合物真空干燥。