CN106046254B - 富集京尼平苷的亲水性分子印迹聚合物及制备方法和应用 - Google Patents

富集京尼平苷的亲水性分子印迹聚合物及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种富集京尼平苷的亲水性分子印迹聚合物及制备方法和应用，属于分离技术领域，在水性溶剂体系中，加入模板京尼平苷、烯基苷葡萄糖功能单体、交联剂、引发剂、致孔剂，所述烯基苷葡萄糖功能单体以及所述模板分子通过可逆的自组装形成一种非共价的模板‑单体络合物，除去所述模板京尼平苷即得，本发明首次以烯基苷葡萄糖功能单体，在水相中制备京尼平苷分子印迹聚合物，与传统脂溶性功能单体制备的分子印迹聚合物相比水相中制备的聚合物具有良好亲水性，在水介质中具有更好的吸附性能。

Description

富集京尼平苷的亲水性分子印迹聚合物及制备方法和应用
技术领域
本发明属于分离技术领域，具体涉及是一种富集京尼平苷的亲水性分子印迹聚合物及制备方法和应用。
背景技术
栀子为茜草科植物栀子Gardenia jasminoides Ellis的干燥成熟果实。据2015版《中国药典》Ⅰ部记载，其具有泻火除烦、清热利尿、凉血解毒的功效，主治热病心烦，黄疸尿赤，血淋涩痛，目赤肿痛，火毒疮疡，扭挫伤痛，是一味临床常用的中药。近年研究表明,京尼平苷是主要有效成分之一，其提取方法众多。一般采用有机溶剂在索氏提取器中提取，得到栀子总活性成分；再以活性炭脱色，有机溶剂脱脂，浓缩；然后硅胶柱分离，重结晶，滤过，即得京尼平苷晶体。最常用的提取剂或洗脱剂为乙醇，常用的预处理或后续处理方法包括大孔吸附树脂法、阳离子交换树脂和阴离子交换树脂连用、渗漉法、硅胶柱色谱法、重结晶等。近来又有新方法报道，如D-301树脂精制、固相萃取、HPLC制备、双水相系统(PE62、KH2PO4和乙醇)提取、纤维素酶预处理、膜技术耦合大孔吸附树脂、高速逆流色谱(HSCCC)等。传统工艺存在技术相对陈旧、生产周期长，过程繁琐，有机溶剂消耗大、非环境友好等问题。众所周知，中药药材本身基质非常复杂，结构相类似的化合物更是繁多，分离纯化较为困难，若能以高选择性填料对其提取液进行前处理，降低基质影响，建立新型的分离富集技术，将极利于京尼平苷的制备。
分子印迹技术能够制备“预构化”的分子印迹聚合物(MIPs)，MIPs对于目标分子具有特异识别性。因MIPs材料极高的选择性及卓越的分子识别性能，很快在固相萃取、手性拆分、生物传感器等方面得到了广泛的应用。分子印迹-固相萃取技术将MIPs用作固相萃取填料从样品中纯化、富集目标分子及其结构类似物，能够克服分析过程中因基质复杂所带来的内源性干扰难题，在中药药效物质靶向富集制备方向展现出极大应用前景。Hu等首次实现了直接从中药岑树皮水提物中进行有效成分七叶亭的固相萃取。何江川等以NIPA作为温度响应性单体,制备了热敏性甘草酸印迹凝胶,可以富集水溶液中的甘草酸，分配系数约为非模板聚合水凝胶的11倍。分子印迹对于在天然产物中含量低、药效高的成分的分离纯化提供了方法借鉴。
含京尼平苷的提取液以亲水介质做溶媒，必须制备亲水性的分子印迹聚合物才能实现对亲水介质中京尼平苷的高选择性吸附，继而对提取液进行京尼平苷靶向富集，目前，还没有用于富集京尼平苷的亲水性分子印迹聚合物及其制备方法的报道。
发明内容
一方面，提供一种富集京尼平苷的亲水性分子印迹聚合物的制备方法，另一方面，提供一种富集京尼平苷的亲水性分子印迹聚合物，再一方面，提供一种富集京尼平苷的亲水性分子印迹聚合物的应用，所述的制备方法以亲水性烯基苷葡萄糖为功能单体，通过亲水性功能单体在水相中制备分子印迹聚合物，通过研磨、筛选聚合物颗粒装填层析柱，制备的分子印迹聚合物特异选择性高、亲水性强、在水介质中具有较好的吸附性能，能够用于栀子京尼平苷的靶向富集制备。
一种富集京尼平苷的亲水性分子印迹聚合物的制备方法，在水性溶剂体系中，加入模板京尼平苷、烯基苷葡萄糖功能单体、交联剂、引发剂、致孔剂，所述烯基苷葡萄糖功能单体以及所述模板分子通过可逆的自组装形成一种非共价的模板-单体络合物，除去所述模板京尼平苷即得，所述的烯基苷葡萄糖的结构通式如下：
其中，R1与R2的组合为R1＝OH，R2＝OH，结构式为：R1＝OH，R2＝OCOCH3，结构式为R1＝OH，R2＝OCOCH＝CH2，结构式为R1＝NHCOCH3，R2＝OH，结构式为R1＝NH2，R2＝OH，结构式为
优选：所述交联剂为N,N-亚甲基二丙烯酰胺，优点：该交联剂为水性交联剂，消除了水相结合中产生的非特异吸附，该交联剂的使用能够得到强亲水性及高选择性的印迹聚合物。
优选，所述模板、功能单体、交联剂、引发剂、致孔剂的质量比为1～3:2～6:15～30:0.05～0.10:20～70。
优选：所述致孔剂为去离子水，所述引发剂为偶氮二异戊腈或偶氮二异丁腈，更优选为偶氮二异丁腈。
上述富集京尼平苷的亲水性分子印迹聚合物的制备方法，具体步骤如下：
(1)将模板京尼平苷、烯基苷葡萄糖功能单体、交联剂、引发剂、致孔剂按质量比为1～3:2～6:15～30:0.05～0.10:20～70加入到反应釜中充分混合；
(2)将步骤1)中的混合溶剂，超声10-15分钟，然后充氮气10-20分钟除氧；
(3)密封后于40～60℃条件下聚合18～24小时，得到带模板分子的聚合物；
(4)将步骤3)得到的聚合物研磨、筛分后用酸洗液洗脱除去模板分子；
(5)将除去模板分子的聚合物真空下50～65℃烘干干燥，即得。
优选：上述步骤(4)得到的聚合物研磨过150～200目筛。
优选：上述步骤(4)除去模板分子用酸洗液为体积分数10％～20％的乙酸乙醇溶液。
上述制备方法制备得到的亲水性分子印迹聚合物，所述亲水性分子印迹聚合物在栀子中京尼平苷靶向富集中的应用，所述应用的具体步骤如下：将所述的亲水性分子印迹聚合物作柱层析填料装柱，然后用栀子提取液(常规方法提取即可)上柱，再用体积比为10：1的环己烷/醇混合溶液淋洗，最后层析柱用醇洗脱，流出液为京尼平苷溶液。所述的醇为乙醇、异丙醇、正丙醇或正丁醇。分子印迹聚合物的再生重复利用：将分子印迹聚合物用95％乙醇洗脱后即可再生用于下一次纯化富集用。
上述技术方案中的一个技术方案的有益效果：
在水环境中进行分子识别，要求聚合物具有足够的亲水性。有机相合成通常采用丙烯酸衍生物(如甲基丙烯酸MAA)及乙烯基吡啶(4-VP)为单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)为交联剂；而在水相合成中，聚合前的预组织过程要求印迹分子与单体之间要有充分的接触机会和作用环境，以便各相关基团能为将来的特定识别作用取得必要的空间排列和组合方式，为此要求印迹分子在预聚溶剂体系中具有一定的溶解度。本发明经过摸索后发现：采用烯基苷葡萄糖功能单体与N,N-亚甲基二丙烯酰胺的组合时，制备的聚合物具有良好亲水性，在水中的识别性能大大提升，在水介质中具有更好的吸附性能。
首次以烯基苷葡萄糖功能单体，在水相中制备京尼平苷分子印迹聚合物，与传统脂溶性功能单体制备的分子印迹聚合物相比水相中制备的聚合物具有良好亲水性，在水介质中具有更好的吸附性能。
制备亲水性分子印迹聚合物方法操作简便、再生方法简单、重复利用率高。
制备的亲水性分子印迹聚合物用作柱层析填料，实现对基质复杂中药提取液进行富集，建立一种新型的中药药效物质靶向富集方法，降低中药复杂基质影响，快速纯化、富集栀子中的京尼平苷，为中药药效物质快速靶向富集制备建立了一种新的方法，展现出良好的应用前景。
附图说明
图1是实施例1制得的洗脱液高效液相色谱图，即经分子印迹-固相萃取柱纯化富集京尼平苷之后的液相色谱图；
图2是实施例1制得的京尼平苷的核磁共振氢谱。
图3是实施例1制得的京尼平苷分子印迹聚合物接触角测量图；
图4是对比实施例1制得的京尼平苷分子印迹聚合物接触角测量图；
图5是对比实施例2制得的京尼平苷分子印迹聚合物接触角测量图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
亲水性京尼平苷分子印迹聚合物的制备：
(1)备料
各原料组分按如下用量配比配料：模板分子京尼平苷0.91g，烯基苷葡萄糖(R1＝OH，R2＝OH)1.98g，交联剂N,N-亚甲基二丙烯酰胺16.17g，引发剂偶氮二异丁腈0.08g，制孔剂去离子水55.31g；
(2)制备带有模板分子的分子印迹聚合物
将上述备好的京尼平苷、烯基苷葡萄糖、N,N-亚甲基二丙烯酰胺、偶氮二异丁腈、去离子水加入到反应釜中混合均匀，超声脱气15min，然后充氮除氧15分钟，密封后于60℃恒温油浴聚合24小时，得到带有模板分子的聚合物；
(3)制备脱去模板分子的分子印迹聚合物
将上述制备的聚合物碾磨过200目筛，即得到带有假模板分子的聚合物颗粒，用乙酸体积分数为10％的乙醇溶液洗脱，于60℃真空干燥后，得到分子印迹聚合物17.1g。采用接触角实验测量其亲水性(如图3)，接触角为37度，说明为亲水性。
亲水性京尼平苷分子印迹聚合物在富集京尼平苷中的应用：
取10g本实例制得的分子印迹聚合物装柱，称取栀子10g粉碎，加入250mL去离子水加热回流提取2小时，过滤，残渣重复提取3次，收集滤液混匀后上柱。待上柱溶液流尽后，用环己烷/乙醇(10：1，v/v)进行淋洗，得淋洗液。层析柱再用乙醇洗脱，高效液相色谱图如图2所示，纯度98.7％，说明分子印迹-固相萃取对京尼平苷有较好纯化富集效效果。浓缩之后得京尼平苷0.12g。1H NMR(400MHz,CD3OD)δ:7.48(d,1H,J＝1.2Hz),5.77(s,1H),5.14(d,1H,J＝7.2Hz),4.68(d,1H,J＝8.0Hz),4.28(d,1H,J＝14.0Hz),4.15(dd,1H,J＝1.6and14.4Hz),3.83(d,1H,J＝11.2Hz),3.68(s,3H),3.58-3.63(m,1H),3.33-3.37(m,1H),3.24-3.26(m,2H),3.13-3.21(m,2H),2.79(q,1H,J＝8.4Hz),2.69(t,1H,J＝7.6Hz),2.07(tq,1H,J＝2.4and 8.0Hz)ppm；13C NMR(100MHz,CD3OD)δ:169.53,153.33,144.82,128.32,112.57,100.34,98.26,78.42,77.88,74.88,71.55,62.67,61.43,51.72,47.02,39.70,36.60ppm；[α]24 D＝+14.5(c＝1.0,EtOH)；Mp:163-165℃；ESI-MS:m/z＝411[M+Na+]；Anal.calcd.for C17H24O10:C,52.57；H,6.23.Found:C,52.46；H,6.35.
实施例2
亲水性京尼平苷分子印迹聚合物的制备：
各原料组分按如下用量配比配料：模板分子京尼平苷0.99g，烯基苷葡萄糖(R1＝OH，R2＝OCOCH3)2.11g，交联剂N,N-亚甲基二丙烯酰胺17.26g，引发剂偶氮二异丁腈0.09g，制孔剂去离子水55.47g。制备分子印迹过程同实施例1，最后得到分子印迹聚合物18.3g。采用接触角实验测定其亲水性，接触角为47度，说明为亲水性。
亲水性京尼平苷分子印迹聚合物在纯化富集京尼平苷中的应用：
取10g本实例制得的分子印迹聚合物装柱，称取栀子10g粉碎，加入250mL去离子水加热回流提取2小时，过滤，残渣重复提取3次，收集滤液混匀后上柱。待上柱溶液流尽后，用环己烷/乙醇(10：1，v/v)进行淋洗，得淋洗液。层析柱再用乙醇洗脱。浓缩后得京尼平苷0.19g，纯度98.9％。
实施例3
亲水性京尼平苷分子印迹聚合物的制备：
各原料组分按如下用量配比配料：模板分子京尼平苷1.03g，烯基苷葡萄糖(R1＝OH，R2＝OCOCH＝CH2)2.22g，交联剂N,N-亚甲基二丙烯酰胺16.26g，引发剂偶氮二异戊腈0.10g，制孔剂去离子水53.33g。制备分子印迹过程同实施例1，最后得到分子印迹聚合物19.7g。采用接触角实验测定其亲水性，接触角为41度，说明为亲水性。
亲水性京尼平苷分子印迹聚合物在纯化富集京尼平苷中的应用：
取10g本实例制得的分子印迹聚合物装柱，称取栀子10g粉碎，加入250mL去离子水加热回流提取2小时，过滤，残渣重复提取3次，收集滤液混匀后上柱。待上柱溶液流尽后，用环己烷/乙醇(10：1，v/v)进行淋洗，得淋洗液。层析柱再用乙醇洗脱。浓缩得京尼平苷0.23g，纯度99.1％。
实施例4
亲水性京尼平苷分子印迹聚合物的制备：
各原料组分按如下用量配比配料：模板分子京尼平苷1.18g，烯基苷葡萄糖(R1＝NHCOCH3，R2＝OH)2.45g，交联剂N,N-亚甲基二丙烯酰胺17.59g，引发剂偶氮二异丁腈0.11g，制孔剂去离子水65.03g。制备分子印迹过程同实施例1，最后得到分子印迹聚合物17.2g。采用接触角实验测定其亲水性，接触角为42度，说明为亲水性。
亲水性京尼平苷分子印迹聚合物在纯化富集京尼平苷中的应用：
取10g本实例制得的分子印迹聚合物装柱，称取栀子10g粉碎，加入250mL去离子水加热回流提取2小时，过滤，残渣重复提取3次，收集滤液混匀后上柱。待上柱溶液流尽后，用环己烷/乙醇(10：1，v/v)进行淋洗，得淋洗液。层析柱再用乙醇洗脱。浓缩得京尼平苷0.21g，纯度98.1％。
实施例5
亲水性京尼平苷分子印迹聚合物的制备：
各原料组分按如下用量配比配料：模板分子京尼平苷0.89g，烯基苷葡萄糖(R1＝NH2，R2＝OH)1.91g，交联剂N,N-亚甲基二丙烯酰胺16.32g，引发剂偶氮二异戊腈0.08g，制孔剂去离子水56.41g。制备分子印迹过程同实施例1，最后得到分子印迹聚合物17.4g。采用接触角实验测定其亲水性，接触角为44度，说明为亲水性。
亲水性京尼平苷分子印迹聚合物在纯化富集京尼平苷中的应用：
取10g本实例制得的分子印迹聚合物装柱，称取栀子10g粉碎，加入250mL去离子水加热回流提取2小时，过滤，残渣重复提取3次，收集滤液混匀后上柱。待上柱溶液流尽后，用环己烷/乙醇(10：1，v/v)进行淋洗，得淋洗液。层析柱再用乙醇洗脱。浓缩得京尼平苷0.27g，纯度98.6％。
对比实施例1
京尼平苷分子印迹聚合物的制备：
各原料组分按如下用量配比配料：模板分子京尼平苷0.89g，功能单体烯丙基四乙酰基葡萄糖(TAGL)1.91g，交联剂N,N-亚甲基二丙烯酰胺16.32g，引发剂偶氮二异戊腈0.08g，制孔剂去离子水56.41g。制备分子印迹过程同实施例1，最后得到分子印迹聚合物16.4g。采用接触角实验测定其亲水性(如图4)，接触角为137度，说明为疏水性。
京尼平苷分子印迹聚合物在纯化富集京尼平苷中的应用：
取10g本实例制得的分子印迹聚合物装柱，称取栀子10g粉碎，加入250mL去离子水加热回流提取2小时，过滤，残渣重复提取3次，收集滤液混匀后上柱。待上柱溶液流尽后，用环己烷/乙醇(10：1，v/v)进行淋洗，得淋洗液。层析柱再用乙醇洗脱。浓缩得京尼平苷0.17g，纯度78.6％。
对比实施例2
京尼平苷分子印迹聚合物的制备：
各原料组分按如下用量配比配料：模板分子京尼平苷0.89g，功能单体甲基丙烯酸1.91g，交联剂N,N-亚甲基二丙烯酰胺16.32g，引发剂偶氮二异戊腈0.08g，制孔剂去离子水56.41g。制备分子印迹过程同实施例1，最后得到分子印迹聚合物16.4g。采用接触角实验测定其亲水性(如图5)，接触角为140度，说明为疏水性。
京尼平苷分子印迹聚合物在纯化富集京尼平苷中的应用：
取10g本实例制得的分子印迹聚合物装柱，称取栀子10g粉碎，加入250mL去离子水加热回流提取2小时，过滤，残渣重复提取3次，收集滤液混匀后上柱。待上柱溶液流尽后，用环己烷/乙醇(10：1，v/v)进行淋洗，得淋洗液。层析柱再用乙醇洗脱。浓缩得京尼平苷0.21g，纯度71.6％。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种富集京尼平苷的亲水性分子印迹聚合物的制备方法，其特征是：在水性溶剂体系中，加入模板京尼平苷、烯基苷葡萄糖功能单体、交联剂、引发剂、致孔剂，所述烯基苷葡萄糖功能单体以及所述模板分子通过可逆的自组装形成一种非共价的模板-单体络合物，除去所述模板京尼平苷即得，所述的烯基苷葡萄糖的结构通式如下：
其中，R1与R2的组合为R1＝OH，R2＝OCOCH3，R1＝OH，R2＝OCOCH＝CH2，R1＝NHCOCH3，R2＝OH，R1＝NH2，R2＝OH。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述交联剂为N,N-亚甲基二丙烯酰胺。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述模板、功能单体、交联剂、引发剂、致孔剂的质量比为1～3:2～6:15～30:0.05～0.10:20～70。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述致孔剂为去离子水，所述引发剂为偶氮二异戊腈或偶氮二异丁腈。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：具体步骤如下：
(1)将模板京尼平苷、烯基苷葡萄糖功能单体、交联剂、引发剂、致孔剂按质量比为1～3:2～6:15～30:0.05～0.10:20～70加入到反应釜中充分混合；
(2)将步骤1)中的混合溶剂，超声10-15分钟，然后充氮气10-20分钟除氧；
(3)密封后于40～60℃条件下聚合18～24小时，得到带模板分子的聚合物；
(4)将步骤3)得到的聚合物研磨、筛分后用酸洗液洗脱除去模板分子；
(5)将除去模板分子的聚合物真空下50～65℃烘干干燥，即得。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征是：上述步骤(4)得到的聚合物研磨过150～200目筛。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征是：上述步骤(4)除去模板分子用酸洗液为体积分数10％～20％的乙酸乙醇溶液。
8.权利要求1-7任一所述制备方法制备得到的亲水性分子印迹聚合物。
9.权利要求8所述的所述亲水性分子印迹聚合物在栀子中京尼平苷靶向富集中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征是：具体步骤如下：将所述的亲水性分子印迹聚合物作柱层析填料装柱，然后用栀子提取液上柱，再用体积比为10：1的环己烷/醇混合溶液淋洗，最后层析柱用醇洗脱，流出液为京尼平苷溶液。
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