新型中药药效分子印迹色谱材料制备及分离选择性研究

发布时间：2020-10-09 10:57

　　中药有效成分的分离、纯化是中药现代化的一项重要内容。分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymers,MIPs)是一种针对特定研究对象制备的新型分子识别材料,已被广泛应用药物分析、中药活性成分提取、手性分离等研究领域。本文旨在制备对中药药效分子具有高效特异识别性能的色谱材料,并以奎宁和人参皂苷Re为印迹模型,通过设计、改进传统MIPs制备技术,制备具有三维有序大孔结构的奎宁分子印迹微球(macroporous molecularly imprinted microspheres,MMIMs)和可逆共价人参皂苷Re MIPs。两类印迹聚合物对印迹分子具有高效分离选择性,进一步拓展了分子印迹聚合物在分离科学中的应用。论文具体研究内容如下:第一部分:采用stober法制备单分散SiO2微球,并以此SiO2微球为胶晶粒子,采用蒸发诱导自组装方法制备SiO2胶晶微球。研究探讨了单分散SiO2微球反应时间以及投料量对胶晶微球结构形貌的影响。结果表明,SiO2微球最佳反应时间为6 h,粒子单分散性良好,粒径大约为340 nm。扫描电镜(SEM)观察该SiO2胶晶微球呈典型的面心立方(fcc)排列,粒径主要分布在37-120 μm范围。将SiO2胶粒投料量放大到6倍,制备的胶晶微球粒径和结构形貌变化不大,说明其适合于实验室制备性生产。此外,研究将胶晶微球作为色谱填料,评价其色谱分离性能。结果表明,该SiO2胶晶微球色谱柱通透性良好,可在高流速低背景压下实现对苯衍生物的快速分离,相比粒径更小的SiO2微粒(10μm),其分离选择性也更佳。第二部分:以SiO2胶晶微球为模板,奎宁分子印迹体系为前驱液,采用分子印迹技术和胶晶模板技术制备MMIMs。研究详细探讨了前驱液中交联剂的类型对MMIMs结构形貌及识别性能的影响。SEM结果表明,以三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)为交联剂制备的微球具有更完整的反蛋白石结构,其内部三维大孔均匀有序,兼具相互贯穿的孔窗。等温吸附研究表明,相比传统本体聚合物,三元交联剂TMPTA制备的MMIMs具有更快的结合速率和更高的结合容量,其结合速率约为本体MIPs的7倍,结合容量为本体MIPs的1.25倍。此外,研究以MMIMs为高效液相的色谱填料,评价了其色谱手性分离性能。结果表明,以TMPTA为交联剂制备的MMIMs可实现奎宁及其非对映异构体奎尼丁的有效分离,分离因子达到1.69,机理研究证实其手性识别性能主要依赖于聚合物中的分子印迹孔穴及有序大孔结构。第三部分:以人参皂苷Re为印迹分子,4-乙烯基苯硼酸(4-VPBA)为功能单体,以乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,通过本体聚合法制备了基于硼酸酯键可逆共价的MIPs。研究对人参皂苷Re-4-乙烯苯硼酸的合成条件如反应方式、溶剂类型和聚合物吸附性能进行了探讨。研究结果表明,基于硼酸键识别的MIPs对印迹分子具有较快的吸附动力学,其在碱性水相介质中对印迹分子显示了较强的特异结合能力,其热力学吸附数据符合Freundlich拟合模型,表明其材料吸附属于非均相吸附过程。选择性实验显示共价MIPs对印迹分子和其结构类似物具有较好的识别选择性,其特异性的识别效果主要归功于MIPs中产生的印迹孔穴及硼酸作用基团。该研究结果有望为中药糖苷类化合物的分离纯化提供一种新型的具有高识别性能的色谱分离材料。
【学位单位】：广州中医药大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R284.2
【部分图文】：

示意图,共价分子,硼酸,印迹技术

在共价印迹中，硼亲和共价分子印迹材料是一种基于硼酸酯可逆共价结合的聚合逡逑物，其针对的模板分子主要是一些顺式二醇结构化合物，该材料的制备过程一般选用逡逑可聚合的硼酸，如对乙烯苯硼酸，３－丙烯酰胺基苯硼酸等。其制备原理如图１－２所示。逡逑在碱性条件下，硼酸单体中的硼原子和环境中的氢氧根离子配位，由平面性的ｓｐ２杂逡逑化态转变成四面体型的ｓｐ３杂化态，从而和顺式二醇基化合物发生酯化反应，形成稳逡逑定的五元或六元环状硼酸酯，将硼酸酯预聚体再与交联剂进行共聚形成高分子聚合逡逑物。在酸性条件下，硼酸酯键可以水解促使印迹分子从聚合物中释放出来＠，４｜】。逡逑ｋ）逦ｈ0－ｂ＇0ｈ逡逑Ｐｏｌｙｍｅｒｉｓｅ逡逑图１－２硼亲和共价分子印迹技术的示意图逡逑作为色谱固定相，硼酸亲和的印迹材料可以实现单糖、寡糖、核苷酸及一些中药逡逑皂苷等含糖基化合物的分离。硼亲和色谱填料一般在碱性条件下应用，其溶液ｐＨ值逡逑应大于硼酸单体的ｐＫａ值，适当选用一些低ｐＫａ值的硼酸单体，可以使适用的ｐＨ值逡逑降低

形貌,形貌,材料

序大孔材料。这种材料不仅具有分子印迹材料的识别特性，还具有规则、均匀、相互逡逑贯穿的大孔通道（大于５０邋ｎｍ）、高的孔隙率（理论上大于７４％）和纳米级的孔壁厚逡逑度（如图１－３）。其三维有序的大孔通道，使印迹分子更容易通过孔通道接近分子印逡逑迹孔穴，从而大大提高了邋ＭＩＰＳ的结合动力学和识别容量。用作色谱填料时，其可使逡逑聚合物内部流体传质由扩散变成对流，能有效提高物质在孔内的扩散系数，大大降低逡逑了流体的传质阻力，从而有利于降低柱背景压和提高柱效，可实现高流速下目标分子逡逑的快速分离。近来，也有研究通过构建多孔分子印迹聚合物来提高ＭＩＰｓ的识别性能逡逑和色谱分离性能，其兼具分子印迹聚合物的高亲和性及多孔材料的高分离性能，用作逡逑色谱固定相可有效降低物质传质阻力，实现分析物的快速分离［５８］。目前为止，多孔分逡逑子印迹聚合物主要以垂直沉积法制备，多以膜状呈现，用于目标物质的传感检测，而逡逑球形多孔分子ＭＩＰｓ鲜有报道％

投料量,微球,扫描电镜图,放大倍数

包括ＴＥＯＳ量、氨水量、搅拌速度（＾）、反应温度（Ｄ及反应时间（？）等。本研逡逑宄控制乙醇、正硅酸乙酯、氨水的体积比为２５１：１５：４１［７６］，搅拌速度为ｌＯＯｒｍｉｎ－１，反逡逑应温度为３５邋°Ｃ，探讨了反应时间对Ｓｉ０２微球粒径的影响。图２－２出示了不同反应时逡逑间制备的Ｓｉ0２微球的扫描扫描电镜图。由图２－２可见，当反应６邋ｈ、１２邋ｈ时，Ｓｉ0２微逡逑球具有较好的球形形状和单分散性，其表面光滑，粒径均匀，彼此之间没有粘连，而逡逑随着反应时间延长到２４邋ｈ，所制备的粒子反而出现粘连，单分散性变差。研宄在扫描逡逑电镜图中随机选用１００颗微球统计计算粒径，得出反应６ｈ、１２ｈ后的Ｓｉ０２微球粒径逡逑分别为３４０邋（±５）邋ｎｍ和２８９邋（±５）邋ｎｍ。为提高实验效率，本研究将反应时间确定为６逡逑图２－２不同反应时间制备的Ｓｉ０２微球的扫描电镜图（Ａ：６ｈ、Ｂ：１２ｈ、Ｃ：２４ｈ）逡逑图２－３投料量不同放大倍数的Ｓｉ０２微球的扫描电镜图（Ａ邋１倍、Ｂ邋２倍、Ｃ邋６倍）逡逑为达到Ｓｉ０２微球实验室批量生产，研宄保持反应原料乙醇、正硅酸乙酯、氨水的逡逑体积配比不变，对它们投料量分别整体扩大２倍和６倍。图２－３和表２－１分别出示了逡逑投料量不同放大倍数实验条件下单分散Ｓｉ０２微球的扫描电镜图和粒径数据。由图２－３逡逑可见

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