CN114058066B - 一种表面印迹材料及其制备方法和在苦参碱分离纯化中的应用 - Google Patents

一种表面印迹材料及其制备方法和在苦参碱分离纯化中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种表面印迹材料及其制备方法和在苦参碱分离纯化中的应用。该制备方法包括共聚物内核的制备、共聚物内核表面接枝分子印迹层的微球的制备及微球中的苦参碱Mat洗脱等步骤。本发明提供的表面印迹材料的制备方法仅需两步沉淀聚合反应即可得到，工艺简单，且无副反应产生，制备得到的表面印迹材料具有含功能单体聚合物的内核，及均匀分布在内核表面的分子印迹层，对Mat模板分子有高度特异的选择性，且选择性吸附性能较好。

Description

一种表面印迹材料及其制备方法和在苦参碱分离纯化中的应用
技术领域
本发明属于分离纯化技术领域，具体涉及一种表面印迹材料及其制备方法和在苦参碱分离纯化中的应用。
背景技术
苦参碱，又名母菊碱，是豆科植物苦参(S.flavescens Ait.)，苦豆子(S.alopecuroides L.)及广豆根(S.subprostrata Chun et T.Chen)等中草药的主要活性成分，具有抗氧化、抗炎镇痛、保护心血管及抗肿瘤等多种生物活性。目前主要以溶剂提取法、离子交换法及树脂吸附法等进行苦参碱的提取，上述方法存在步骤繁杂、产物损失大、溶剂消耗量大及杂质多等不足，因此，发展特异性富集分离苦参碱的方法具有重要意义。
分子印迹技术是针对模板分子所带的官能团及空间结构，利用功能单体及交联剂的物理、化学性质制备与模板分子专一性识别，含特定空间结构孔穴的分子印迹聚合物的技术，但目前存在传质速率慢、模板分子洗脱不彻底、识别位点位于聚合物内部难以识别等问题，而表面分子印迹技术为上述问题的解决提供了全新的思路。表面分子印迹技术制备的微球，会使印迹孔穴位于或接近于表面，有效增加了印迹位点，提高了印迹容量，有利于模板分子的扩散及洗脱等特点。
表面分子印迹技术常以硅胶作为内核，在其表面进行修饰聚合得到表面印迹材料，但硅胶微粒粒径大小不均，导致合成的印迹微球形状、粒径难以控制，降低了印迹材料性能，且硅胶需要进行前处理，制备过程繁琐。以有机聚合物微球作为内核，则能弥补硅胶的上述不足。
专利CN107987079A公开了一种Poly(GMA-DVB-ACPA)微球的制备方法，首先利用含环氧基的甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA聚合得到聚合物载体微球，然后通过聚合物载体微球上的环氧基开环反应接枝上引发剂ACPA，再通过载体表面的引发剂ACPA引发聚合反应，实现单体MAA和交联剂的共聚，同时实现模板分子苦参碱在微球表面的吸附，进而在聚合物载体微球表面引入分子印迹层。该制备方法虽然是以有机聚合物微球为内核，且分子印迹层修饰在微球表面，但该反应需要三步，较为繁琐，且引发剂ACPA的活性很强，条件控制较为严苛且容易产生副反应，不利于工业化生产应用。具体地，一方面，通过聚合物载体微球上的环氧基接枝上引发剂ACPA较难控制；另一方面，引发剂ACPA容易受热分解，接枝后的微球需低温保存；且进行反应时，ACPA在加热的条件分解产生两个自由基，一个自由基固定在微球表面上，另一个则游离分散在溶液中。前者引发表面接枝聚合反应，而后者则会导致功能单体MAA和交联剂的本体聚合。如引发剂ACPA的接枝量太少，则不利于引发表面接枝聚合反应，无法得到均匀的分子印迹层；如引发剂ACPA的接枝量太多，则会引起功能单体MAA和交联剂的本体聚合，使得微球互相粘连，影响分离纯化效果。
因此，开发一种工艺简单，条件易于控制且分离纯化效果好的表面分子印迹技术具有重要的经济意义和应用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有表面分子印迹技术步骤繁琐，条件控制严苛且容易产生副反应的缺陷或不足，提供一种表面印迹材料的制备方法。本发明提供的表面印迹材料的制备方法仅需两步沉淀聚合反应即可得到，工艺简单，且无副反应产生，制备得到的表面印迹材料具有含功能单体聚合物的内核，及均匀分布在内核表面的分子印迹层，对Mat模板分子有高度特异的选择性，且选择性吸附性能较好。
本发明的另一目的在于提供上述表面印迹材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述表面印迹材料在苦参碱分离纯化中的应用。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种表面印迹材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、共聚物内核的制备：将引发剂、功能单体MAA(α-甲基丙烯酸)和交联剂溶于溶剂中进行沉淀聚合反应，离心取沉淀，清洗，离心，干燥得共聚物内核；
S2、共聚物内核表面接枝分子印迹层的微球的制备：将苦参碱Mat、功能单体MAA、交联剂和引发剂溶于溶剂中，预聚合得预聚合液；然后加入S1得到的共聚物内核进行沉淀聚合，离心取沉淀，清洗，离心，干燥得微球；
S3：将微球中的苦参碱Mat洗脱，即得所述表面印迹材料。
本发明的发明人曾研发了一种可分离纯化苦参碱的Poly(GMA-DVB-ACPA)微球的制备方法(CN107987079A)，但该制备方法需要三步，且反应条件较为严苛，容易产生副反应，不利于工业化生产应用。
本发明的发明人从另一种思路出发，提出了一种工艺简单，条件易于控制、无副作用且分离纯化效果好的表面分子印迹技术。具体地：
S1中，本发明选用功能单体MAA作为共聚单体，功能单体MMA与交联剂通过沉淀共聚得到共聚物内核，不仅粒径均匀可控，且在共聚物内核上引入了羧基及双键。
S2中，首先，功能单体MAA和苦参碱Mat先进行预聚合得到预聚合溶液；然后投入共聚物内核，内核表面的羧基可通过活性羧基基团相互间的氢键作用力捕捉功能单体MAA与苦参碱Mat形成的复合物，在引发剂的引发作用下，再通过内核表面的双键与交联剂及功能单体MAA聚合实现微球表面的印迹修饰，得到Mat表面印迹材料。此方法无需先接枝上特定的引发剂，再通过引发剂引发表面接枝聚合反应；同时可避免功能单体MAA和交联剂的本体聚合所带来的微球粘连。
S3中，通过洗脱苦参碱Mat，可使得表面印迹材料产生多个苦参碱Mat的结合位点(Mat特异识别的印迹孔穴)，进而对苦参碱Mat具有较佳的吸附能力。
本发明提供的制备方法制备得到的表面印迹材料具有含功能单体的共聚物内核，及均匀分布在内核表面的分子印迹层，对模板分子苦参碱Mat有高度特异的选择性，且选择性吸附性能较好。具体地，吸附量高达236.24μmol/g，印迹因子β为4.68，与其结构类似物槐果碱的分离因子α为1.84；动态吸附平衡时间为120min。
优选地，S1中所述功能单体MAA和交联剂的摩尔比为1:5～7。
优选地，S1中所述功能单体MAA和引发剂的摩尔比为2:0.6～1。
通过控制共聚物内核、功能单体MAA与交联剂三者的配比可进一步避免功能单体MAA和交联剂的本体聚合所带来的微球粘连。
本领域常规的可与功能单体MAA共聚的交联剂，及引发交联剂与功能单体MAA共聚的引发剂均可用于本发明中。
优选地，S1中所述交联剂为DVB(二乙烯基苯，Divinylbenzene)、EGDMA(乙二醇二甲基丙烯酸酯，Ethylene glycol dimethacrylate)或TRIM(三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，Trimethylolpropane triacrylate)中的一种或几种。
优选地，S1中所述引发剂为AIBN(偶氮二异丁腈，Azobisisobutyronitrile)、ABVN(偶氮二异庚腈，Dimethylvaleronitrile)、4,4'-偶氮-(4-氰戊酸)ACPA中的一种或几种。
优选地，S1中所述致孔剂为乙腈、氯仿、甲醇、乙酸乙酯中的一种或几种。
优选地，S1所述共聚物内核为微球状，粒径分布为0.7～3.75μm，至少55％(数量)以上的微球的粒径为1.5～1.75μm。
优选地，S2中苦参碱Mat和功能单体MAA的摩尔比为1:2～10。
更为优选地，S2中苦参碱Mat和功能单体MAA的摩尔比为1:4～6。
优选地，S2中所述功能单体MAA和交联剂DVB的摩尔比1:3～9。
更为优选地，S2中所述功能单体MAA和交联剂DVB的摩尔比为1:5～7。
优选地，所述功能单体MAA和引发剂的摩尔比为2:0.6～1。
优选地，S2中所述交联剂为DVB(二乙烯基苯，Divinylbenzene)、EGDMA(乙二醇二甲基丙烯酸酯，Ethylene glycol dimethacrylate)、TRIM(三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，Trimethylolpropane triacrylate)中的一种或几种。
优选地，S2中所述引发剂为AIBN(偶氮二异丁腈，Azobisisobutyronitrile)、ABVN(偶氮二异庚腈，Dimethylvaleronitrile)、4,4'-偶氮-(4-氰戊酸)ACPA中的一种或几种。
优选地，S2中所述溶剂为乙腈、氯仿、甲醇或乙酸乙酯中的一种或几种。
优选地，S3中所述洗脱的条件为：以甲醇-冰醋酸作为洗脱剂进行洗脱。
更为优选地，所述洗脱剂中甲醇和冰醋酸的体积比为9:1。
具体地，S3的具体过程为：微球利用甲醇-冰醋酸作为洗脱剂、3mL/min回流速度进行索式提取洗脱24h，甲醇冲洗数次，离心，于45℃干燥，保存备用。
一种表面印迹材料，通过上述制备方法制备得到。
优选地，所述表面印迹材料的粒径分布为0.75～4.0μm，至少65％(数量)的表面印迹材料的粒径为3.25-3.50μm。
上述表面印迹材料在苦参碱分离纯化中的应用也在本发明的保护范围内。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的表面印迹材料的制备方法仅需两步沉淀聚合反应即可得到，工艺简单，且无副反应产生，制备得到的表面印迹材料具有含功能单体聚合物的内核，及均匀分布在内核表面的分子印迹层，对Mat模板分子有高度特异的选择性，且选择性吸附性能较好。
附图说明
图1为实施例1提供的表面印迹材料Mat-SMIPMs的制备原理示意图；
图2为不同摩尔比的功能单体MAA与交联剂得到的内核PMAA-co-DVB的扫描电镜图；其中图2a～图2c依次为MAA与交联剂摩尔比为1:5、1:6、1:7条件下制备的内核PMAA-co-DVB的扫描电镜图；
图3为不同体积的溶剂乙腈用量得到的内核PMAA-co-DVB的扫描电镜图；其中图3a～图3c依次为溶剂乙腈用量20、30、40mL条件下制备的内核PMAA-co-DVB的扫描电镜图；
图4为苦参碱标准曲线；
图5为实施例1提供的最佳条件下制备的内核的扫描电镜图；
图6为模板分子Mat与功能单体MAA的摩尔比对Mat-SMIPMs吸附量的影响；
图7为不同摩尔比的Mat与MAA条件下制备得到的Mat-SMIPMs的扫描电镜图；其中图7a～图7e依次为Mat与MAA摩尔比为1:2、1:4、1:6、1:8、1:10条件下制备的Mat-SMIPMs的扫描电镜图；
图8为功能单体MAA与交联剂的摩尔比对Mat-SMIPMs吸附量的影响图；
图9为不同摩尔比MAA与交联剂条件下制备得到的Mat-SMIPMs的扫描电镜图；其中图9a～图9d依次为Mat与MAA摩尔比为1:3、1:5、1:7、1:9条件下制备的Mat-SMIPMs的扫描电镜图；
图10为实施例2提供的内核PMAA-co-DVB(a)和Mat-SMIPMs(b)的粒径分布图；
图11为实施例2提供的Mat-SMIPMs动态吸附曲线；
图12为SNIPMs(a)和Mat-SMIPMs(b)等温吸附曲线；
图13为苦参碱和槐果碱的化学结构。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
各实施例所使用的试剂和仪器如下：
(1)试剂
α-甲基丙烯酸(Methacrylic acid，MAA，分析纯)上海麦克林生化科技公司。
二乙烯基苯(Divinylbenzene，DVB，纯度≥80％)西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司。
2’2-偶氮二异丁腈(Azobisisobutyronitrile，AIBN，分析纯)天津市大茂化学试剂厂。
苦参碱标品(Matrine，Mat，纯度≥98％)南京森贝伽生物科技有限公司。
槐果碱(Sophocarpine，纯度≥98％)宝鸡市方晟生物开发有限公司。
四氢呋喃、甲醇、冰醋酸(分析纯)，磷酸(85％色谱纯)天津市大茂化学试剂厂。
乙腈(色谱纯)天津市康科德科技有限公司。
乙醇(色谱纯)美国迈瑞达公司。
(2)仪器
扫描电子显微镜(SU8010型)，日本日立电子仪器有限公司。
电子分析天平(BSA 124S型)，赛多利斯科学仪器(北京)有限公司。
水浴恒温振荡器(THZ-82型)，中国荣华仪器制造有限公司。
高效液相色谱(Agient 1200S型)，安捷伦公司。
热重分析仪(TGA2型)，美国梅特勒-托利多仪器公司。
实施例1表面印迹材料制备条件的优化
本实施例选用AIBN作为引发剂，DVB作为交联剂，来制备表面印迹材料(记为Mat-SMIPMs)，并对制备条件进行优化。具体过程如下：
(1)第一步沉淀聚合制备甲基丙烯酸-二乙烯基苯共聚物内核(PMAA-co-DVB)
将引发剂AIBN、功能单体MAA、交联剂DVB置于圆底烧瓶中，加入适量乙腈，超声5min使其均匀分散，通氮气5min后密封，于60℃下恒温加热，静止聚合18h。所得固体聚合物经离心，倒去上清液，四氢呋喃洗2-3次，离心，所得固体干燥备用。
(2)第二步沉淀聚合制备分子印迹层
取苦参碱、MAA、DVB、AIBN置于圆底烧瓶中，加入10mL乙腈，超声5min使其混合均匀，避光静置，预聚合3h，得预聚合液。取第一步沉淀聚合制备的聚合物(PMAA-co-DVB)0.5g，加入预聚合液中，并加入20mL乙腈超声分散，通氮气5min后密封，60℃恒温加热，静止聚合24h。所得固体经离心，倒去上清液，四氢呋喃洗2-3次，离心，所得固体干燥备用。
(3)模板分子的洗脱
S2所得聚合物用甲醇-冰醋酸(9：1，V/V)作为洗脱剂以3mL/min回流速度，索式提取洗脱24h，甲醇冲洗数次，离心，将所得固体聚合物置于45℃干燥，保存备用，记为Mat-SMIPMs。
其原理示意图如图1，α-甲基丙烯酸MAA与交联剂DVB在引发剂AIBN的作用下，形成甲基丙烯酸-二乙烯基苯共聚物内核(PMAA-co-DVB)，在内核表面引入了羧基与双键；功能单体MAA和苦参碱Mat先进行预聚合得到预聚合液；然后投入共聚物内核，内核表面的羧基可通过活性羧基基团相互间的氢键作用力捕捉功能单体MAA与苦参碱Mat形成的复合物，然后在引发剂AIBN的作用下，通过内核表面的双键与交联剂DVB及功能单体MAA聚合实现微球表面的印迹修饰，然后洗脱mat，得到表面印迹材料Mat-SMIPMs。
1.PMAA-co-DVB的制备条件的优化：
(1)探究功能单体与交联剂的摩尔比对内核(PMAA-co-DVB)合成的影响
固定引发剂AIBN用量为100.0mg，乙腈用量为40mL，功能单体MAA用量为2mmol，改变功能单体MAA与交联剂DVB的摩尔比(1:7、1:6、1:5)制备内核，考察功能单体与交联剂的摩尔比对内核粒径及产率的影响，结果见表1、图2。
表1功能单体与交联剂的摩尔比对PMAA-co-DVB粒径及产率的影响
Figure GDA0003478292170000071
Figure GDA0003478292170000081
由表1、图2可知，随着交联剂DVB摩尔比的增加，内核PMAA-co-DVB的平均粒径增大，产率下降。当功能单体MAA与交联剂DVB的摩尔比为1:5(图2a)时，内核的平均粒径达到0.796μm，并达到相对较好的产率60.2％，合成的内核表面具有较多的羧基，可选择性吸附苦参碱与MAA的复合物，促进第二步在内核表面聚合形成Mat-SMIPs。但随着交联剂DVB的继续增加(图2b,2c)，内核的平均粒径逐渐增大，产率下降，合成的内核表面羧基减少，吸附苦参碱与MAA复合物的作用减弱，容易导致Mat-SMIPs吸附性能的下降。因此，功能单体MAA与交联剂DVB的最佳摩尔比为1:5。
(2)探究溶剂用量对内核(PMAA-co-DVB)合成的影响
实验固定引发剂AIBN用量为100.0mg，功能单体MAA的用量为2mmol，功能单体MAA与交联剂DVB的摩尔比为1:5，改变溶剂乙腈用量为(20、30、40mL)制备内核，考察溶剂用量对内核粒径及产率的影响，结果见表2、图3。
表2溶剂用量对PMAA-co-DVB粒径及产率的影响
Figure GDA0003478292170000082
由表2、图3可知，随着溶剂乙腈用量的增加，内核PMAA-co-DVB的平均粒径减少，产率先增大后减少。当溶剂乙腈用量为30mL(图3b)时，内核的平均粒径为1.702μm，产率达到最高84.1％。但当溶剂乙腈用量较少(20mL，图3a)时，引起投料浓度过高，内核出现团聚的现象，粒径均匀性较差，导致聚合的内核平均粒径增大，产率下降；当溶剂乙腈用量较大(40mL，图3c)时，投料浓度过低，聚合时内核交联效果差，反应不完全，导致聚合后内核平均粒径下降，产率下降。因此，溶剂乙腈的最佳用量为30mL。
在引发剂AIBN为100mg，乙腈用量为30mL，功能单体MAA与交联剂DVB的摩尔比为1:5(功能单体MAA的用量为2mmol)条件下制备得到的内核PMAA-co-DVB的扫描电镜图如图5，其平均粒径为1.702μm，产率为84.1％，后续条件优化中均固定以上条件制备内核。
2.分子印迹层制备条件的优化
(1)模板分子与功能单体的摩尔比对Mat-SMIPMs合成的影响
固定内核PMAA-co-DVB用量0.5g，引发剂AIBN用量为100.0mg，交联剂DVB为10.0mmol，改变模板分子Mat与功能单体MAA的摩尔比(1:2、1:4、1:6、1:8、1:10)，考察Mat与MAA的摩尔比对Mat-SMIPMs的形貌及吸附量。
Mat-SMIPMs对苦参碱的吸附量通过液相色谱法进行测定，具体过程如下：
a)苦参碱标准曲线的绘制
准确配置1μmol/mL苦参碱标准储备液，乙腈稀释，制备0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0μmol/mL的苦参碱标准工作液，然后利用液相色谱测定峰面积，绘制苦参碱的标准曲线，色谱条件如下：
色谱柱：CNW Athena C18-WP(4.6mm×250mm，5μm)；流动相：乙腈-乙醇-3％磷酸溶液(80:10:10，V/V/V)；流速:1.0mL/min；紫外检测波长:210nm；柱温：30℃；进样量20μL。
如图4，为苦参碱标准曲线。根据苦参碱的浓度C(μmol/mL)与色谱峰面积(mAU*s)之间的对应关系，建立线性方程，绘制校准曲线：y＝819.301x-20.934，R2＝0.9991。
b)Mat-SMIPMs的动态吸附实验
准确称取20.0mg Mat-SMIPMs于20mL具塞锥形瓶中，加入5mL 1mmol/L的苦参碱标准液，置于25℃恒温水浴中振荡，每隔一段时间(10、30、60、90、120、150、180、240、300min)，取出一定体积上清液，通过HPLC测定其中苦参碱的含量，绘制苦参碱吸附量Q(μmol/g)与吸附时间(min)之间的变化曲线。其中吸附量Q按下式(1)进行计算。
Q＝(C1-C2)V/m   (1)
式中：Q为吸附量，μmol/g；C1为底物的初始浓度，μmol/mL；C2为平衡后底物的浓度，μmol/mL；V为吸附溶液的体积，mL；m为吸附剂印迹聚合物微球的质量，g。
图6为模板分子Mat与功能单体MAA的摩尔比对Mat-SMIPMs吸附量的影响；
图7为不同摩尔比的Mat与MAA条件下制备得到的Mat-SMIPMs的扫描电镜图。
由图6和图7可知，随着功能单体MAA摩尔比的增加，Mat-SMIPMs微球的吸附量呈现先增大后减少的现象。当模板分子Mat与功能单体MAA的摩尔比为1:4(图7b)时，合成的Mat-SMIPMs具有最高的吸附量，达到231.64μmol/g，且粒径均一，无团聚现象。但当功能单体MAA的摩尔比减少(Mat:MAA＝1:2，图7a)时，Mat-SMIPMs的吸附量出现下降，这是因为只有少量模板分子苦参碱与MAA结合形成印迹孔穴，还有大量未结合的苦参碱存在，制备的Mat-SMIPMs只有少量苦参碱的选择性吸附位点，导致Mat-SMIPMs吸附量下降；但随着MAA摩尔比增加，苦参碱与MAA形成更多的选择性吸附位点，吸附量增加，并在Mat:MAA＝1:4时，吸附量达到最高，随着MAA摩尔比继续增加，过量的MAA会导致非选择性吸附位点增加，还容易引发自身分子的聚合，发生团聚现象(图7d、7e)，导致Mat-SMIPMs的选择性吸附位点减少，吸附量减少。因此，模板分子Mat与功能单体MAA的最佳摩尔比为1:4。
(2)功能单体与交联剂的摩尔比对Mat-SMIPMs合成的影响
固定内核PMAA-co-DVB用量0.5g，引发剂AIBN用量为100.0mg，模板分子Mat用量为0.5mmol，模板分子Mat与功能单体MAA的摩尔比为1:4，改变功能单体MAA与交联剂DVB的摩尔比(1:3、1:5、1:7、1:9)，考察MAA与DVB的摩尔比对Mat-SMIPMs的形貌及吸附量的影响，结果见图8、9。
从图8和9可知，随着交联剂DVB摩尔比的增加，Mat-SMIPMs的吸附量呈现先减少后增大，再减少的现象。当功能单体MAA与交联剂DVB的摩尔比为1:5(图9b)时，合成的Mat-SMIPMs具有最高的吸附量，达到236.24μmol/g，且粒径均一，无团聚现象。当交联剂DVB摩尔比较低(MAA:DVB＝1:3，图9a)时，Mat-SMIPMs的吸附量较低，这是因为交联剂DVB用量的减少，微球刚性低，具有一定的溶胀效果，经过模板分子的洗脱后，选择性吸附孔穴的大小发生了变化，失去了对模板分子的专一识别性，导致吸附量下降。MAA与DVB的摩尔比在1:3与1:5时，所合成的SMIPMs粒径较大且相近，当交联剂DVB摩尔比增加，SMIPMs的刚性增强，减少了溶胀效果，并在MAA:DVB＝1:5时，吸附量达到最高，但当DVB的摩尔比继续增加，传质会被聚合物交联的网络阻断，影响模板分子苦参碱的洗脱效果，导致吸附量的下降，并容易形成团聚(图9c、9d)。因此，功能单体MAA与交联剂DVB的最佳摩尔比为1:5。
实施例2最佳条件下制备得到的内核PMAA-co-DVB及Mat-SMIPMs的性能测试
按照实施例1得到的最佳条件(步骤(1)中MAA:DVB＝1:5，MAA的用量为2mmol，引发剂AIBN为100mg，溶剂乙腈用量为30mL条件)下，制备内核PMAA-co-DVB，并设定步骤(2)中引发剂AIBN用量为100.0mg，模板分子Mat的用量为0.5mmol，模板分子Mat与功能单体MAA、交联剂DVB的摩尔比为1:4:20，来制备内核PMAA-co-DVB及Mat-SMIPMs。
同时，除步骤(2)中不添加苦参碱外，按照步骤(1)～(3)相同的操作制备得到非印迹聚合物SNIPMs。
1.粒径分析
粒径的测定通过SEM随机选取100个PMAA-co-DVB及Mat-SMIPMs，观察并记录其粒径，绘制粒径分布曲线，结果见图10。
由图10可知，合成的内核PMAA-co-DVB(a)及Mat-SMIPMs(b)的曲线表现出良好的正态分布。内核粒径分布范围大致在0.70至2.50μm之间，仅有极少数粒径位于2.50至3.75μm，55％的粒径均位于1.70μm，Mat-SMIPMs粒径分布范围大致在2.65至4.00μm之间，存在极少数粒径位于0.75至1.75μm，65％的粒径均位于3.25μm。Mat-SMIPMs的平均粒径明显大于内核PMAA-co-DVB，表明在内核的表面聚合形成了分子印迹层，且在第二步沉淀聚合时，存在较少自身聚合的现象。
2.Mat-SMIPMs的动态吸附性能
对最佳条件制备的Mat-SMIPMs的动态吸附性能进行测定(动态吸附实验的条件与实施例1中一致)，结果如图11。
从图11可知，Mat-SMIPMs在前120min内吸附量迅速增大，并在120min时达到吸附平衡状态，吸附量为168.1μmol/g，此后在150min时，吸附量下降，并于180min趋于平缓，吸附量无明显变化。吸附量的下降是因为在吸附的初始阶段，Mat-SMIPMs的结合位点未达到饱和状态，吸附量随吸附时间的增加而迅速上升，但当吸附量达到一定程度并达到吸附平衡时，溶液中苦参碱的浓度降低，Mat-SMIPMs出现外吐现象，吸附量降低，降低到一定程度，Mat-SMIPMs会出现大量空穴，又重新开始吸附苦参碱。因此，动态吸附时间取120min为宜。
3.等温吸附性能
等温吸附实验的操作及条件如下：准确称取20.0mg Mat-SMIPMs及非印迹聚合物SNIPMs，分别加入0.5、2.0、4.0、6.0、8.0mmol/L苦参碱标准溶液，25℃恒温水浴中振荡24h，离心，分别取出Mat-SMIPMs及SNIPMs的上清液，通过液相色谱测定两者苦参碱的含量，绘制苦参碱吸附量Q(μmol/g)与苦参碱浓度(mmol/L)之间的变化曲线。其中吸附量Q按上式(1)进行计算。
测试结果如图12。由图12可知，苦参碱浓度在0.5-4.0mmol/L时，Mat-SMIPMs与SNIPMs的吸附量均随着苦参碱浓度的增大而增大，并于4.0mmol/L后，两者的吸附量逐渐趋于平衡。苦参碱处于低浓度时，Mat-SMIPMs仍保留大量孔穴，因此吸附量随着苦参碱浓度的增加而迅速上升，苦参碱浓度在4mmol/L时，Mat-SMIPMs的吸附量达到吸附平衡，吸附量为236.45μmol/g。同时，Mat-SMIPMs的吸附量明显高于SNIPMs，SNIPMs主要依靠物理吸附，没有苦参碱的选择性识别孔穴，无法特异性识别并吸附大量的苦参碱，表明Mat-SMIPMs具有较高的苦参碱吸附量及特异识别性能。
4.选择性吸附性能
本实验采用与苦参碱结构相类似的槐果碱(结构见图13)进行选择性吸附性能研究。测试过程如下：准确称取Mat-SMIPMs与SNIPMs各20.0mg，分别加入5mL 1.0mmol/L苦参碱、槐果碱，25℃恒温水浴中振荡24h。根据吸附量与平衡浓度中底物浓度的变化，计算分配系数KD，利用分离因子α与印迹因子β来表征Mat-SMIPMs对苦参碱的选择性吸附性能。计算如见下式(2-4)：
KD＝Qe/Ce   (2)
α＝Kdi/Kdj   (3)
β＝QMIPs/QNIPs   (4)
式中：Qe为Mat-SMIPMs的平衡吸附量，μmol/g；Ce为底物平衡浓度，mmol/L；Kdi为Mat-SMIPMs对模板分子的静态分配系数，Kdj为Mat-SMIPMs对类似物的静态分配系数；QMIPs为Mat-SMIPMs对模板分子的吸附量，μmol/g；QNIPs为SNIPMs对模板分子的吸附量，μmol/g。
测试结果见表3、4。
表3 Mat-SMIPMs对苦参碱、槐果碱的吸附性能比较
Figure GDA0003478292170000131
表4 Mat-SMIPMs、SNIPMs对苦参碱的吸附性能比较
Figure GDA0003478292170000132
分离因子α代表印迹分子对模板分子及其结构类似物的选择性，α＞1.5时说明聚合物能较好地分离模板分子。由表3可知，Mat-SMIPMs的分离因子α为1.84，大于1.5，表明Mat-SMIPMs可较好地识别分离苦参碱，结合表4分析，印迹因子β为4.68，两者表明以Mat为模板分子合成的Mat-SMIPMs具有良好的特异吸附性能。Mat-SMIPMs表面有Mat的印迹孔穴，对其可形成稳定的相互作用力，而SNIPMs仅靠物理吸附，无Mat的特异识别的印迹孔穴，吸附性能较差。因此，Mat-SMIPMs对Mat模板分子有高度特异的选择性，且选择性吸附性能较好。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种表面印迹材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、共聚物内核的制备：将引发剂、功能单体MAA和交联剂溶于溶剂中进行沉淀聚合反应，离心取沉淀，清洗，离心，干燥得共聚物内核；
S2、共聚物内核表面接枝分子印迹层的微球的制备：将苦参碱Mat、功能单体MAA、交联剂和引发剂溶于溶剂中，预聚合得预聚合液；然后加入S1得到的共聚物内核进行沉淀聚合，离心取沉淀，清洗，离心，干燥得微球；
S3：将微球中的苦参碱Mat洗脱，干燥，即得所述表面印迹材料；
S1所述共聚物内核为微球状，粒径分布为0.7～3.75μm，至少55％以上的共聚物内核微球的粒径为1.5～1.75μm。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1中所述功能单体MAA和交联剂的摩尔比为1:5～7。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1中所述功能单体MAA和引发剂的摩尔比为2:0.6～1。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1和S2中所述交联剂独立地选自二乙烯基苯DVB、乙二醇二甲基丙烯酸酯EGDMA或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯TRIM中的一种或几种；
S1和S2中所述引发剂独立地选自偶氮二异丁腈AIBN、偶氮二异庚腈ABVN或4,4'-偶氮-(4-氰戊酸)ACPA中的一种或几种；
S1和S2中所述溶剂独立地选自乙腈、氯仿、甲醇或乙酸乙酯中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S2中所述苦参碱Mat和功能单体MAA的摩尔比为1:2～10。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S2中所述功能单体MAA和交联剂DVB的摩尔比1:3～9；所述功能单体MAA和引发剂的摩尔比为2:0.6～1。
7.一种表面印迹材料，其特征在于，通过权利要求1～6任一所述制备方法制备得到。
8.根据权利要求7所述表面印迹材料，其特征在于，所述表面印迹材料的粒径分布为0.75～4.0μm，至少65％的表面印迹材料的粒径为3.25-3.50μm。
9.权利要求7～8任一所述表面印迹材料在苦参碱分离纯化中的应用。
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