CN105440211B - 分子印迹膜的功能单体筛选方法及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及膜分离技术领域，具体说是一种分子印迹膜的功能单体筛选方法及制备方法。本发明运用分子动力学模拟技术，通过分子模型的建立和参数的计算，研究选定的模板分子与功能单体之间的相互作用能ΔE及空间构象的关系，确定用于分子印迹聚合物合成的功能单体，指导分子印迹膜的设计与制备。以聚合物微孔滤膜为支撑膜，葛根素为模板分子，用紫外光引发表面修饰聚合制备分子印迹膜。本发明制备的分子印迹膜具有优越的葛根素分子识别性能，具有节约时间与资金、预测能力强的优势，所制备的葛根素分子印迹膜分离选择性好。

Description

分子印迹膜的功能单体筛选方法及制备方法

技术领域

本发明涉及膜分离技术领域，具体说是分子印迹膜的功能单体筛选方法及制备方法。尤指基于计算机分子模拟技术进行功能单体筛选并用筛选出的功能单体制备分子印迹膜的方法，是一种制备分子印迹膜的新方法。

背景技术

分子印迹技术是近十几年来发展起来的高分子功能化的新方法，分子印迹过程主要是使功能单体在模板分子周围进行聚合，形成一个主体结构后，再将模板分子提取出去得到聚合物(分子识别聚合物)。这样，该聚合物中就形成了与模板分子的形状和功能相对应的可进行识别的空穴，当该聚合物用于分离包含有模板分子的混合物(例如：由模板分子与其他物质组成的混合物)时，就能够有效地识别并分离出这些模板分子。

分子识别聚合物就是采用分子印迹技术制备的、能够根据模板分子的形状和特征，对分子量接近、结构类似的化合物进行有效分离的高分子聚合物。分子印迹聚合物膜(分子印迹膜)是将制备分子识别聚合物的分子印迹技术应用到膜制备过程中，使所制备的膜具有在分子层次上对化合物进行识别分离的功能。

分子印迹聚合物膜为将特定目标分子从其结构类似物的混合物中分离出来提供了可行且有效的解决途径，因其便于连续操作、易于放大、能耗低、能量利用率高等优点，被看作一种“绿色化学”的典型，也是膜科学目前研究的热点，但制备过程中针对特定模板分子需进行功能单体、溶剂等分子印迹体系的选择，以及亲和选择性的预测，以往针对新的功能单体的选择，一般只依靠经验进行，盲目性较大，需要通过大量试验获得，在具体实验工作中往往消耗大量的人力物力。

分子模拟技术是一种计算机实验，是从原子水平上的相互作用出发，借助计算机数值模拟的方法得到分子的结构、动力学、热力学等方面的信息，以研究这些信息与功能之间的关系。具体地说，就是先在计算机屏幕上构建分子模型，包括对所研究对象的原子位置的详细描述和建立分子间相互作用力方程，然后用恰当的统计力学关系对分子的位置和运动情况进行统计平均以求算所需的宏观性质。它不仅可以对许多宏观物理化学现象作出微观上的解释，而且可以对目前真实试验中各种极端条件下无法获得的许多信息给出可靠的预测。近年来随着计算机能力的提升、分子模拟技术的发展，它已经提供了设计分子合成、进行机理解释、预测分离行为等无试剂消耗的实验方法。计算模拟可以处理由成百上千个原子组成的体系，只要算法、计算模型可靠，可用计算机模拟取代部分常规试验，减少实验次数，节省不必要的物力和人力，大大提高研发效率。

GROMACS是由Groningen University开发的用于研究生物分子体系的分子动力学程序包。它可以用分子动力学、随机动力学或者路径积分方法模拟溶液或晶体中的任意分子，进行分子能量的最小化，分析构象等。GROMACS是一个功能强大的分子动力学的模拟软件，其在模拟大量分子系统的牛顿运动方面具有极大的优势，GROMACS支持几乎所有当前流行的分子模拟软件的算法。

葛根素(葛根素的化学结构如图1所示)是葛根中的主要成分，也是传统中药葛根发挥药效作用的主要活性成分，它具有扩张外周血管、改善缺血区的血流、增加冠状动脉的血流量、促进冠状动脉侧枝循环的开放和形成、降低心肌耗氧量、对β-肾上腺素能受体的阻滞作用以及抑制血小板聚集等药理作用。目前葛根素的提取方法主要有溶剂法、酸水解法，盐析法、络合萃取法、大孔吸附树脂法等，基于分子模拟技术制备的分子印迹膜用于分离纯化葛根素尚未见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供分子印迹膜的功能单体筛选方法及制备方法，本发明的制膜方法简单、不需特殊设备、生产成本低，易于工业化放大。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

分子印迹膜的功能单体筛选方法，运用分子动力学模拟技术，通过分子模型的建立和参数的计算，研究选定的模板分子与功能单体之间的相互作用能ΔE及空间构象的关系，确定用于分子印迹聚合物合成的功能单体，指导分子印迹膜的设计与制备。

在上述方案的基础上，具体包括如下步骤：对功能单体的计算、模拟、筛选，

通过计算得到GROMACS软件的模拟输入文件，

使用GROMACS软件进行模拟计算，得到模板分子与功能单体的相互作用能，

筛选与模板分子有最大相互作用能的功能单体作为分子印迹体系的功能单体。

在上述方案的基础上，采用PRODRG软件运算生成功能单体及模板分子的坐标和拓扑文件并将其作为GROMACS软件的模拟输入文件。

在上述方案的基础上，使用GROMACS软件进行模拟计算的条件为：

模拟在水环境中进行，

对于所有的分子均采用GMX模型，

采用NPT系综，

所有的体系均在GROMACS87力场中进行模拟计算；

首先生成形为八面体的模拟盒子，设定盒子后，将模板分子和功能单体分子放到盒子中心，之后将盒子充满水；

当获得分子初始构象后，进行能量最小化，然后进行分子动力学模拟以便选择与模板分子有最大相互作用能的功能单体，设定模拟步长，系统记录每一步的轨迹和能量，模拟计算模板分子与功能单体的相互作用能。

在上述方案的基础上，通过模拟计算得到的模板分子与功能单体的相互作用能，筛选与模板分子有最大相互作用能的功能单体作为分子印迹体系的功能单体，此种筛选功能单体的目的是为了使制备的分子印迹聚合物对选定的模板分子有良好的分子识别性。

在上述方案的基础上，所述GROMAC软件选用GROMACS3.2。

在上述方案的基础上，所述模板分子为葛根素，

所述功能单体包括甲基丙烯酸羟乙酯HEMA、丙烯酸ACA、甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA、苯乙烯STY和乙烷基苯乙烯ESTY。

在上述方案的基础上，在GROMAC软件中设定盒子时，盒子的边长均为5.0nm。

在上述方案的基础上，设定模拟步长为0.002ps。

分子印迹膜的制备方法，具体包括以下步骤：

1基膜预处理：

以聚合物微孔滤膜为基膜，将聚合物微孔滤膜浸入光引发剂的乙醇或甲醇溶液中，一段时间后取出自然晾干，获得膜表面覆盖有光引发剂的聚合物微孔滤膜；

2分子印迹膜的制备：

以葛根素为模板分子，通过上述任意所述分子印迹膜的功能单体筛选方法得到与葛根素有最大相互作用能的功能单体，

将模板分子、功能单体以及交联剂按摩尔比为1:(1～6)：(10～20)的比值分别称取，然后与光引发剂的乙醇或甲醇溶液混合均匀制成均相溶液体系，再将膜的表面覆盖有光引发剂的聚合物微孔滤膜浸入均相溶液体系中，置于波长为365nm的紫外光下照射6～10小时，得到分子印迹膜；

3分子印迹膜的清洗：

将分子印迹膜用甲醇-乙酸的混合溶剂反复洗涤，洗掉模板分子葛根素和未反应的功能单体及未反应的交联剂，直到检测不到模板分子葛根素和杂质为止，得到葛根素分子印迹膜，晾干后保存备用。

在上述方案的基础上，所述聚合物微孔滤膜为聚砜微孔滤膜、聚醚砜微孔滤膜、聚偏氟乙烯微孔滤膜或聚丙烯腈微孔滤膜。

在上述方案的基础上，所述光引发剂均为引发剂二苯甲酮、引发剂127、引发剂1173、引发剂184中的一种。

在上述方案的基础上，步骤1中所述光引发剂的乙醇或甲醇溶液中，光引发剂的浓度为0.1～1.0mol/L。

在上述方案的基础上，步骤1中所述聚合物微孔滤膜在光引发剂的乙醇或甲醇溶液中浸泡的时间为1～4小时。

在上述方案的基础上，步骤2中所述交联剂为三烯丙基异氰尿酸酯或二乙烯基苯。

在上述方案的基础上，步骤2中所述光引发剂的乙醇或甲醇溶液中光引发剂的浓度为0.01～0.1mol/L。

在上述方案的基础上，步骤2中光引发剂的乙醇或甲醇溶液的用量按所述模板分子与光引发剂的乙醇或甲醇溶液的摩尔体积比为1mmol:(15～25)ml控制。

在上述方案的基础上，步骤3中所述甲醇-乙酸混合溶剂中甲醇与乙酸的体积比为5～9:1。

本发明所述的分子印迹膜的功能单体筛选方法及制备方法，具有以下有益效果：

(1)本发明是基于分子模拟软件对模板分子与几种待选择的功能单体的相互作用能进行计算，利用分子动力学模拟计算方法筛选出功能单体，具有预测效果好、节约时间和资金的优势；

(2)本发明利用筛选出的功能单体所制备的分子印迹膜，膜中产生与模板分子相匹配的孔穴，形成可以使模板分子连续、快速、顺利通过的传递通道，从而在相同的分离条件下，利用本发明所述方法制备的分子印迹膜的分离选择性强，而且制膜方法简单、不需特殊设备、生产成本低，易于工业化放大。

附图说明

本发明有如下附图：

图1是葛根素(P)的化学结构；

图2是模板分子与功能单体STY-P(苯乙烯与模板分子葛根素)形成的稳定构象图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明所述的分子印迹膜的功能单体筛选方法，包括如下的步骤：

运用分子动力学模拟技术，通过分子模型的建立和参数的计算，研究选定的模板分子与功能单体之间的相互作用能ΔE及空间构象的关系，确定用于分子印迹聚合物合成的功能单体，指导分子印迹膜的设计与制备。

在上述方案的基础上，具体包括如下步骤：对功能单体的计算、模拟、筛选，

1计算并得到模拟输入文件：

分子模拟体系包括：功能单体和模板分子(P)，采用PRODRG软件运算生成功能单体及模板分子的坐标和拓扑文件并将其作为GROMACS软件的模拟输入文件；

2模拟：

使用GROMACS软件进行模拟计算，模拟计算条件为：

模拟在水环境中进行，

对于所有的分子均采用GMX模型，

采用NPT系综，

所有的体系均在GROMACS87力场中进行模拟计算；

首先生成形为八面体的模拟盒子，设定盒子后，将模板分子和功能单体分子放到盒子中心，之后将盒子充满水，插入的水分子为3000个；

当获得分子初始构象后，进行能量最小化，然后进行分子动力学模拟以便选择与模板分子有最大相互作用能的功能单体，设定模拟步长，系统记录每一步的轨迹和能量，模拟计算模板分子与功能单体的相互作用能；

3筛选：

通过模拟计算得到的模板分子与功能单体的相互作用能，筛选与模板分子有最大相互作用能的功能单体作为分子印迹体系的功能单体，

将该功能单体(指与模板分子有最大相互作用能的功能单体)作为分子印迹体系的功能单体，此种筛选功能单体的目的是为了使制备的分子印迹聚合物对选定的模板分子有良好的分子识别性。

在上述方案的基础上，所述GROMAC软件选用GROMACS3.2。

在上述方案的基础上，在分子模拟体系中，所述模板分子(P)为葛根素，所述功能单体包括甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸(ACA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、苯乙烯(STY)和乙烷基苯乙烯(ESTY)。

在上述方案的基础上，在GROMAC软件中设定盒子时，盒子的边长均为5.0nm。

在上述方案的基础上，设定模拟步长为0.002ps。

在上述方案的基础上，本发明给出了如下所述的分子印迹膜的制备方法，具体包括以下步骤：

1基膜预处理：

以聚合物微孔滤膜为基膜，将聚合物微孔滤膜浸入光引发剂的乙醇或甲醇溶液中，一段时间后取出自然晾干，获得膜表面覆盖有光引发剂的聚合物微孔滤膜；

2分子印迹膜的制备：

以葛根素为模板分子，通过分子印迹膜的功能单体筛选方法得到与葛根素有最大相互作用能的功能单体，

将模板分子、功能单体以及交联剂按摩尔比为1:(1～6)：(10～20)的比值分别称取，然后与光引发剂的乙醇或甲醇溶液中混合均匀制成均相溶液体系，再将膜的表面覆盖有光引发剂的聚合物微孔滤膜浸入均相溶液体系中，置于波长为365nm的紫外光下照射6～10小时，得到分子印迹膜；

3分子印迹膜的清洗：

将分子印迹膜用甲醇-乙酸的混合溶剂反复洗涤，洗掉模板分子葛根素和未反应的功能单体及未反应的交联剂，直到检测不到模板分子葛根素和杂质为止，得到葛根素分子印迹膜，晾干后保存备用。

在上述方案的基础上，所述聚合物微孔滤膜为聚砜微孔滤膜、聚醚砜微孔滤膜、聚偏氟乙烯微孔滤膜或聚丙烯腈微孔滤膜，均为市售。

在上述方案的基础上，所述光引发剂均为引发剂二苯甲酮、引发剂127、引发剂1173、引发剂184中的一种，均为市售。基膜预处理中选用的光引发剂与分子印迹膜的制备中选用的光引发剂相同为宜。

在上述方案的基础上，步骤1中所述光引发剂的乙醇或甲醇溶液中光引发剂的浓度为0.1～1.0mol/L。

在上述方案的基础上，步骤1中所述聚合物微孔滤膜在光引发剂的乙醇或甲醇溶液中浸泡的时间为1～4小时。

在上述方案的基础上，步骤2中所述交联剂为三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC)或二乙烯基苯(DVB)。

在上述方案的基础上，步骤2中所述光引发剂的乙醇或甲醇溶液中光引发剂的浓度为0.01～0.1mol/L。

在上述方案的基础上，步骤2中光引发剂的乙醇或甲醇溶液的用量按所述模板分子与光引发剂的乙醇或甲醇溶液的摩尔体积比为1mmol:(15～25)ml控制。

在上述方案的基础上，步骤3中所述甲醇-乙酸混合溶剂中甲醇与乙酸的体积比为5～9:1。

本发明给出的分子印迹膜的功能单体筛选方法及制备方法，可以用于葛根素分子印迹膜的制备，借助计算机分子模拟技术进行功能单体筛选并制备分子印迹膜，是一种制备分子印迹膜的新方法。

本发明以葛根素为模板分子，以五种物质分别作为待筛选的功能单体，使用GROMACS软件模拟模板分子与不同功能单体的分子印迹聚合物预组装体系的构型及相互作用能(ΔE)，以考察不同功能单体对分子印迹聚合物识别性能的影响，筛选印迹效应最好的作为功能单体。

本发明以聚合物微孔滤膜为基膜，葛根素为模板分子，用紫外光引发表面修饰聚合制备分子印迹膜。渗透选择性实验表明，本发明制备的分子印迹膜具有优越的葛根素分子识别性能，基于计算机分子模拟技术的制备方法具有节约时间与资金、预测能力强的优势，所制备的葛根素分子印迹膜分离选择性好。

按本发明所述方法制备的分子印迹膜，其性能测试通过以下步骤进行：

(a)自制两个相同的带有磨口支管的玻璃池，将制备的葛根素分子印迹膜用夹子固定于两个玻璃池中间，组成底部连通的H型密封渗透性装置，保证两池没有渗漏；

(b)池1中加入葛根素的乙醇溶液，池2中加入乙醇溶剂，将两池密封，在电磁搅拌下定时取样，用高压液相色谱法(HPLC)测定葛根素透过分子印迹膜后池2中的底物浓度。其中，所述葛根素的乙醇溶液中葛根素的浓度为30mg/L。

下面为具体的实施例。

实施例1

(1)对功能单体的计算、模拟、筛选

1.1计算并得到模拟输入文件：

分子模拟体系包括功能单体和模板分子葛根素，选择五种单体作为待筛选的功能单体，包括丙烯酸类的甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸(ACA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，和苯乙烯类的苯乙烯(STY)，乙烷基苯乙烯(ESTY)；

1.2模拟：

采用PRODRG软件运算生成功能单体及葛根素的坐标和拓扑文件作为模拟输入文件，模拟计算的条件为：

模拟在水环境中进行，

对于所有的分子均采用GMX模型，

使用GROMACS3.2进行模拟计算，

采用NPT系综，

所有的体系均在GROMACS87力场中进行模拟计算；

首先生成形为八面体的模拟盒子，模拟盒子的边长统一取5.0nm，设定盒子后，分别将模板分子和五种功能单体分子放到盒子中心，之后将盒子充满水，插入的水分子大约为3000个；

当获得分子初始构象后，进行能量最小化，然后进行分子动力学模拟；模拟的步长设定为0.002ps，系统记录每一步的轨迹和能量，模拟计算模板分子葛根素与五种单体的相互作用能，结果见图2与表1；

1.3筛选：

通过模拟计算模板分子葛根素与待筛选的功能单体的相互作用能，筛选出与模板分子有最大相互作用能的功能单体苯乙烯(STY)做为分子印迹体系的功能单体，使制备的分子印迹聚合物对选定的模板分子有良好的分子识别性。

表1功能单体分子模拟计算结果

(2)分子印迹膜的制备

2.1基膜预处理：

以聚偏氟乙烯微孔滤膜为基膜，将聚偏氟乙烯微孔滤膜浸入浓度为1.0mol/L的光引发剂二苯甲酮的甲醇溶液中，1小时后取出自然晾干，获得膜表面覆盖有光引发剂的聚偏氟乙烯微孔滤膜；

2.2葛根素分子印迹膜的制备：

将步骤1筛选出来的苯乙烯作为分子印迹体系中的功能单体，葛根素作为分子印迹体系中的模板分子；

取0.1mmol的葛根素、0.2mmol苯乙烯、2.0mmol三烯丙基异氰尿酸酯与2.0ml摩尔浓度为0.01mol/L的二苯甲酮的甲醇溶液混合均匀，制成均相溶液体系，再将表面覆盖有光引发剂的聚偏氟乙烯微孔滤膜浸入该溶液体系中，置于波长为365nm的紫外光下照射8小时；

2.3膜清洗：

将步骤2.2中制得的膜用甲醇与乙酸的体积比为9:1的甲醇-乙酸的混合溶剂反复洗涤，洗掉模板分子葛根素和未反应的功能单体及未反应的交联剂，直到用紫外分光光度计检测不到模板分子和杂质为止得到基于分子模拟技术制备的分子印迹膜，晾干后保存备用。

(3)膜性能测试

自制两个相同的带有磨口支管的玻璃池，将基于分子模拟技术制备的分子印迹膜用夹子固定于两个玻璃池中间，组成底部连通的H型密封渗透性装置，保证两池没有渗漏；

池1中加入葛根素浓度为30mg/L的葛根素乙醇溶液，池2中加入乙醇溶剂，将两池密封，在电磁搅拌下定时取样，平衡时用HPLC测定葛根素透过分离膜后池2中的葛根素浓度为14.5mg/L。

对比例1

(1)分子印迹膜的制备

1.1基膜预处理：

以聚偏氟乙烯微孔滤膜为基膜，将聚偏氟乙烯微孔滤膜浸入浓度为1.0mol/L的光引发剂二苯甲酮的甲醇溶液中，1小时后取出自然晾干，获得膜表面覆盖有光引发剂的聚偏氟乙烯微孔滤膜；

1.2葛根素分子印迹膜的制备：

将甲基丙烯酸羟乙酯作为分子印迹体系中的功能单体，葛根素作为分子印迹体系中的模板分子；

取0.1mmol的葛根素、0.2mmol甲基丙烯酸羟乙酯、2.0mmol三烯丙基异氰尿酸酯与2.0ml摩尔浓度为0.01mol/L的二苯甲酮的甲醇溶液混合均匀，制成均相溶液体系，再将表面覆盖有光引发剂的聚偏氟乙烯微孔滤膜浸入该溶液体系中，置于波长为365nm的紫外光下照射8小时；

1.3膜清洗：

将步骤1.2中制得的膜用甲醇与乙酸的体积比为9:1的甲醇-乙酸的混合溶剂反复洗涤，洗掉模板分子葛根素和未反应的功能单体及未反应交联剂，直到用紫外分光光度计检测不到模板分子和杂质为止，得到分子印迹膜，晾干后保存备用。

(2)膜性能测试

自制两个相同的带有磨口支管的玻璃池，将制备的分子印迹膜用夹子固定于两个玻璃池中间，组成底部连通的H型密封渗透性装置，保证两池没有渗漏；

池1中加入葛根素浓度为30mg/L的葛根素乙醇溶液，池2中加入乙醇溶剂，将两池密封，在电磁搅拌下定时取样，平衡时用HPLC测定葛根素透过分离膜后池2中的葛根素浓度为10.1mg/L。

实施例2

(1)此步骤与实施例1相同，使用实施例1中筛选出的功能单体作为分子印迹体系中的功能单体。

(2)分子印迹膜的制备

2.1基膜预处理：

以聚砜微孔滤膜为基膜，将聚砜微孔滤膜浸入浓度为0.1mol/L的光引发剂127的乙醇溶液中，4小时后取出自然晾干，获得膜表面覆盖有光引发剂的聚砜微孔滤膜；

2.2葛根素分子印迹膜的制备：

将步骤1筛选出来的苯乙烯作为分子印迹体系中的功能单体，葛根素作为分子印迹体系中的模板分子；

取0.1mmol的葛根素、0.6mmol苯乙烯、1.0mmol三烯丙基异氰尿酸酯与1.5ml摩尔浓度为0.1mol/L的光引发剂127的甲醇溶液混合均匀，制成均相溶液体系，再将表面覆盖有光引发剂的聚砜微孔滤膜浸入该溶液体系中，置于波长为365nm的紫外光下照射6小时；

2.3膜清洗：

将步骤2.2中制得的膜用甲醇与乙酸的体积比为5:1的甲醇-乙酸的混合溶剂反复洗涤，洗掉模板分子葛根素和未反应的功能单体及未反应的交联剂，直到用紫外分光光度计检测不到模板分子和杂质为止，得到基于分子模拟技术制备的分子印迹膜，晾干后保存备用。

(3)膜性能测试

自制两个相同的带有磨口支管的玻璃池，将基于分子模拟技术制备的分子印迹膜用夹子固定于两个玻璃池中间，组成底部连通的H型密封渗透性装置，保证两池没有渗漏；

池1中加入葛根素浓度为30.0mg/L的葛根素乙醇溶液，池2中加入乙醇溶剂，将两池密封，在电磁搅拌下定时取样，平衡时用HPLC测定葛根素透过分离膜后池2中的葛根素浓度为16.8mg/L。

对比例2

(1)分子印迹膜的制备

1.1基膜预处理：

以聚砜微孔滤膜为基膜，将聚砜微孔滤膜浸入浓度为0.1mol/L的光引发剂127的乙醇溶液中，4小时后取出自然晾干，获得膜表面覆盖有光引发剂的聚砜微孔滤膜；

1.2葛根素分子印迹膜的制备：

将丙烯酸作为分子印迹体系中的功能单体，葛根素作为分子印迹体系中的模板分子；

取0.1mmol的葛根素、0.6mmol丙烯酸、1.0mmol三烯丙基异氰尿酸酯与1.5ml摩尔浓度为0.1mol/L的光引发剂127的甲醇溶液混合均匀，制成均相溶液体系，再将表面覆盖有光引发剂的聚砜微孔滤膜浸入该溶液体系中，置于波长为365nm的紫外光下照射6小时；

1.3膜清洗：

将步骤1.2中制得的膜用甲醇与乙酸的体积比为5:1的甲醇-乙酸的混合溶剂反复洗涤，洗掉模板分子葛根素和未反应的功能单体及未反应的交联剂，直到用紫外分光光度计检测不到模板分子和杂质为止，得到分子印迹膜，晾干后保存备用。

(2)膜性能测试

自制两个相同的带有磨口支管的玻璃池，将制备的分子印迹膜用夹子固定于两个玻璃池中间，组成底部连通的H型密封渗透性装置，保证两池没有渗漏；

池1中加入葛根素浓度为30mg/L的葛根素乙醇溶液，池2中加入乙醇溶剂，将两池密封，在电磁搅拌下定时取样，平衡时用HPLC测定葛根素透过分离膜后池2中的葛根素浓度为8.0mg/L。

实施例3

(1)此步骤与实施例1相同，使用实施例1中筛选出的功能单体作为分子印迹体系中的功能单体。

(2)分子印迹膜的制备

2.1基膜预处理：

以聚醚砜微孔滤膜为基膜，将聚醚砜微孔滤膜浸入浓度为0.5mol/L的光引发剂1173的甲醇溶液中，3小时后取出自然晾干，获得膜表面覆盖有光引发剂的聚醚砜微孔滤膜；

2.2葛根素分子印迹膜的制备：

将步骤1筛选出来的苯乙烯作为分子印迹体系中的功能单体，葛根素作为分子印迹体系中的模板分子；

取0.1mmol的葛根素、0.1mmol苯乙烯、1.5mmol二乙烯基苯与2.5ml摩尔浓度为0.06mol/L的光引发剂1173的乙醇溶液混合均匀，制成均相溶液体系，再将表面覆盖有光引发剂的聚醚砜微孔滤膜浸入该溶液体系中，置于波长为365nm的紫外光下照射10小时；

2.3膜清洗：

将步骤2.2中制得的膜用甲醇与乙酸的体积比为8:1的甲醇-乙酸的混合溶剂反复洗涤，洗掉模板分子葛根素和未反应的功能单体及未反应的交联剂，直到用紫外分光光度计检测不到模板分子和杂质为止，得到基于分子模拟技术制备的分子印迹膜，晾干后保存备用。

(3)膜性能测试

自制两个相同的带有磨口支管的玻璃池，将基于分子模拟技术制备的分子印迹膜用夹子固定于两个玻璃池中间，组成底部连通的H型密封渗透性装置，保证两池没有渗漏；

池1中加入葛根素浓度为30.0mg/L的葛根素乙醇溶液，池2中加入乙醇溶剂，将两池密封，在电磁搅拌下定时取样，平衡时用HPLC测定透过分离膜的葛根素浓度为13.2mg/L。

对比例3

(1)分子印迹膜的制备

1.1基膜预处理：

以聚醚砜微孔滤膜为基膜，将聚醚砜微孔滤膜浸入浓度为0.5mol/L的光引发剂1173的甲醇溶液中，3小时后取出自然晾干，获得膜表面覆盖有光引发剂的聚醚砜微孔滤膜；

1.2葛根素分子印迹膜的制备：

将甲基丙烯酸缩水甘油酯作为分子印迹体系中的功能单体，葛根素作为分子印迹体系中的模板分子；

取0.1mmol的葛根素、0.1mmol甲基丙烯酸缩水甘油酯、1.5mmol二乙烯基苯与2.5ml摩尔浓度为0.06mol/L的光引发剂1173的乙醇溶液混合均匀，制成均相溶液体系，再将表面覆盖有光引发剂的聚醚砜微孔滤膜浸入该溶液体系中，置于波长为365nm的紫外光下照射10小时；

1.3膜清洗：

将步骤1.2中制得的膜用甲醇与乙酸的体积比为8:1的甲醇-乙酸的混合溶剂反复洗涤，洗掉模板分子葛根素和未反应的功能单体及未反应的交联剂，直到用紫外分光光度计检测不到模板分子和杂质为止，得到分子印迹膜，晾干后保存备用。

(2)膜性能测试

自制两个相同的带有磨口支管的玻璃池，将制备的分子印迹膜用夹子固定于两个玻璃池中间，组成底部连通的H型密封渗透性装置，保证两池没有渗漏；

池1中加入葛根素浓度为30mg/L的葛根素乙醇溶液，池2中加入乙醇溶剂，将两池密封，在电磁搅拌下定时取样，平衡时用HPLC测定葛根素透过分离膜后池2中的葛根素浓度为8.7mg/L。

实施例4

(1))此步骤与实施例1相同，使用实施例1中筛选出的功能单体作为分子印迹体系中的功能单体。

(2)分子印迹膜的制备

2.1基膜预处理：

以聚丙烯腈微孔滤膜为基膜，将聚丙烯腈微孔滤膜浸入浓度为0.8mol/L的光引发剂184的甲醇溶液中，2小时后取出自然晾干，获得膜表面覆盖有光引发剂的聚丙烯腈微孔滤膜；

2.2葛根素分子印迹膜的制备：

将步骤1筛选出来的苯乙烯作为分子印迹体系中的功能单体，葛根素作为分子印迹体系中的模板分子；

取0.1mmol的葛根素、0.4mmol苯乙烯、1.6mmol二乙烯基苯与1.8ml摩尔浓度为0.08mol/L的光引发剂184的甲醇溶液混合均匀，制成均相溶液体系，再将表面覆盖有光引发剂的聚丙烯腈微孔滤膜浸入该溶液体系中，置于波长为365nm的紫外光下照射7小时；

2.3膜清洗：

将步骤2.2中制得的膜用甲醇与乙酸的体积比为7:1的甲醇-乙酸的混合溶剂反复洗涤，洗掉模板分子葛根素和未反应的功能单体及未反应的交联剂，直到用紫外分光光度计检测不到模板分子和杂质为止，得到基于分子模拟技术制备的分子印迹膜，晾干后保存备用。

(3)膜性能测试

自制两个相同的带有磨口支管的玻璃池，将制备的分子印迹膜用夹子固定于两个玻璃池中间，组成底部连通的H型密封渗透性装置，保证两池没有渗漏；

池1中加入葛根素浓度为30.0mg/L的葛根素乙醇溶液，池2中加入乙醇溶剂，将两池密封，在电磁搅拌下定时取样，平衡时用HPLC测定葛根素透过分离膜后池2中的葛根素浓度为15.7mg/L。

对比例4

(1)分子印迹膜的制备

1.1基膜预处理：

以聚丙烯腈微孔滤膜为基膜，将聚丙烯腈微孔滤膜浸入浓度为0.8mol/L的光引发剂184的甲醇溶液中，2小时后取出自然晾干，获得膜表面覆盖有光引发剂的聚丙烯腈微孔滤膜；

1.2葛根素分子印迹膜的制备：

将乙烷基苯乙烯作为分子印迹体系中的功能单体，葛根素作为分子印迹体系中的模板分子；

取0.1mmol的葛根素、0.4mmol乙烷基苯乙烯、1.6mmol二乙烯基苯与1.8ml摩尔浓度为0.08mol/L的引发剂184的甲醇溶液混合均匀，制成均相溶液体系，再将表面覆盖有光引发剂的聚丙烯腈微孔滤膜浸入该溶液体系中，置于波长为365nm的紫外光下照射7小时；

1.3膜清洗：

将步骤1.2中制得的膜用甲醇与乙酸的体积比为7:1的甲醇-乙酸的混合溶剂反复洗涤，洗掉模板分子葛根素和未反应的功能单体及未反应的交联剂，直到用紫外分光光度计检测不到模板分子和杂质为止，制得分子印迹膜，晾干后保存备用。

(2)膜性能测试

自制两个相同的带有磨口支管的玻璃池，将基于分子模拟技术制备的分子印迹膜用夹子固定于两个玻璃池中间，组成底部连通的H型密封渗透性装置，保证两池没有渗漏；

池1中加入葛根素浓度为30.0mg/L的葛根素乙醇溶液，池2中加入乙醇溶剂，将两池密封，在电磁搅拌下定时取样，平衡时用HPLC测定葛根素透过分离膜后池2中的葛根素浓度为11.0mg/L。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (14)

1.分子印迹膜的功能单体筛选方法，其特征在于：运用分子动力学模拟技术，通过分子模型的建立和参数的计算，研究选定的模板分子与功能单体之间的相互作用能ΔE及空间构象的关系，确定用于分子印迹聚合物合成的功能单体，指导分子印迹膜的设计与制备；

具体包括如下步骤：对功能单体的计算、模拟、筛选，

通过计算得到GROMACS软件的模拟输入文件，

使用GROMACS软件进行模拟计算，得到模板分子与功能单体的相互作用能，

筛选与模板分子有最大相互作用能的功能单体作为分子印迹体系的功能单体；

采用PRODRG软件运算生成功能单体及模板分子的坐标和拓扑文件并将其作为GROMACS软件的模拟输入文件；

使用GROMACS软件进行模拟计算的条件为：

模拟在水环境中进行，

对于所有的分子均采用GMX模型，

采用NPT系综，

所有的体系均在GROMACS87力场中进行模拟计算；

首先生成形为八面体的模拟盒子，设定盒子后，将模板分子和功能单体分子放到盒子中心，之后将盒子充满水；

当获得分子初始构象后，进行能量最小化，然后进行分子动力学模拟以便选择与模板分子有最大相互作用能的功能单体，设定模拟步长，系统记录每一步的轨迹和能量，模拟计算模板分子与功能单体的相互作用能；

所述模板分子为葛根素，

所述功能单体包括甲基丙烯酸羟乙酯HEMA、丙烯酸ACA、甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA、苯乙烯STY和乙烷基苯乙烯ESTY。

2.根据权利要求1所述的分子印迹膜的功能单体筛选方法，其特征在于：通过模拟计算得到的模板分子与功能单体的相互作用能，筛选与模板分子有最大相互作用能的功能单体作为分子印迹体系的功能单体，此种筛选功能单体的目的是为了使制备的分子印迹聚合物对选定的模板分子有良好的分子识别性。

3.根据权利要求1所述的分子印迹膜的功能单体筛选方法，其特征在于：所述GROMACS软件选用GROMACS3.2。

4.根据权利要求1所述的分子印迹膜的功能单体筛选方法，其特征在于：在GROMACS软件中设定盒子时，盒子的边长均为5.0nm。

5.根据权利要求1所述的分子印迹膜的功能单体筛选方法，其特征在于：设定模拟步长为0.002ps。

6.分子印迹膜的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1基膜预处理：

以聚合物微孔滤膜为基膜，将聚合物微孔滤膜浸入光引发剂的乙醇或甲醇溶液中，一段时间后取出自然晾干，获得膜表面覆盖有光引发剂的聚合物微孔滤膜；

2分子印迹膜的制备：

以葛根素为模板分子，通过权利要求1至5任意之一所述分子印迹膜的功能单体筛选方法得到与葛根素有最大相互作用能的功能单体，

将模板分子、功能单体以及交联剂按摩尔比为1:(1～6)：(10～20)的比值分别称取，然后与光引发剂的乙醇或甲醇溶液混合均匀制成均相溶液体系，再将膜的表面覆盖有光引发剂的聚合物微孔滤膜浸入均相溶液体系中，置于波长为365nm的紫外光下照射6～10小时，得到分子印迹膜；

3分子印迹膜的清洗：

将分子印迹膜用甲醇-乙酸的混合溶剂反复洗涤，洗掉模板分子葛根素和未反应的功能单体及未反应的交联剂，直到检测不到模板分子葛根素和杂质为止，得到葛根素分子印迹膜，晾干后保存备用。

7.根据权利要求6所述的分子印迹膜的制备方法，其特征在于：所述聚合物微孔滤膜为聚砜微孔滤膜、聚醚砜微孔滤膜、聚偏氟乙烯微孔滤膜或聚丙烯腈微孔滤膜。

8.根据权利要求6所述的分子印迹膜的制备方法，其特征在于：所述光引发剂均为引发剂二苯甲酮、引发剂127、引发剂1173、引发剂184中的一种。

9.根据权利要求6所述的分子印迹膜的制备方法，其特征在于：步骤1中所述光引发剂的乙醇或甲醇溶液中，光引发剂的浓度为0.1～1.0mol/L。

10.根据权利要求6所述的分子印迹膜的制备方法，其特征在于：步骤1中所述聚合物微孔滤膜在光引发剂的乙醇或甲醇溶液中浸泡的时间为1～4小时。

11.根据权利要求6所述的分子印迹膜的制备方法，其特征在于：步骤2中所述交联剂为三烯丙基异氰尿酸酯或二乙烯基苯。

12.根据权利要求6所述的分子印迹膜的制备方法，其特征在于：步骤2中所述光引发剂的乙醇或甲醇溶液中光引发剂的浓度为0.01～0.1mol/L。

13.根据权利要求6所述的分子印迹膜的制备方法，其特征在于：步骤2中光引发剂的乙醇或甲醇溶液的用量按所述模板分子与光引发剂的乙醇或甲醇溶液的摩尔体积比为1mmol:(15～25)ml控制。

14.根据权利要求6所述的分子印迹膜的制备方法，其特征在于：步骤3中所述甲醇-乙酸混合溶剂中甲醇与乙酸的体积比为5～9:1。