配位分子印跡聚合物及其制法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于中草藥有效成分分離和提取技術(shù)領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及一種蘆丁-Cu2+配位分子印跡聚合物、該分子印跡聚合物的制備方法、該分子印跡聚合物的用途，以及使用所述分子印跡聚合物的分離富集方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蘆丁是一種重要的黃酮類化合物，具有消炎、鎮(zhèn)痛、抗病毒、抗腫瘤等各種生物活性，主要用于治療腦出血、出血性腎炎、高血壓、慢性支氣管炎等癥。蘆丁廣泛存在于蕓香科和石楠科植物中，植物資源豐富，提取方法主要有堿提取酸沉淀法、熱水提大孔吸附樹脂法等。但在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和藥理學(xué)的要求下，諸多的分離純化方法都存在一定不足，有效部位的分離手段仍顯缺乏，分離富集效率低，比如黃酮類化合物的類型雖然多樣，但大部分是由一個(gè)基本結(jié)構(gòu)母核2-苯色酮衍生而來(lái)的，在結(jié)構(gòu)上具有很大的相似性。因此，采用常規(guī)的分離方法將這些結(jié)構(gòu)相似的化合物分離出來(lái)，不僅難度大，而且富集效率低。
[0003]分子印跡技術(shù)(Molecular Imprinting Technology，MIT)是一種基于生物體抗體和抗原作用原理的分子識(shí)別技術(shù)。分子印跡技術(shù)起源于上世紀(jì)四十年代，1940年，Pauling提出可利用抗原為模板合成抗體，奠定了分子印跡技術(shù)的理論基礎(chǔ)；1949年，“分子印跡”概念由Dickey首次提出，并進(jìn)行了染料甲基橙的印跡實(shí)驗(yàn)；1972年，德國(guó)的Wulff等人根據(jù)酶和抗體具有空間選擇性的特點(diǎn)，合成了用于色譜手性拆分的分子印跡聚合物(MolecularImprinting Polymer，MIP) ; 二十世紀(jì)九十年代，瑞典的Mosbach研究小組在非共價(jià)型模板聚合物研究中取得突破，合成了茶堿的分子印跡聚合物，該項(xiàng)研究引起世界矚目，并由此拉開了分子印跡技術(shù)大發(fā)展的序幕。如今，分子印跡技術(shù)已發(fā)展成為化學(xué)、生物學(xué)、材料學(xué)等學(xué)科交叉的新興領(lǐng)域，在中藥有效成分分離、農(nóng)殘分析、選擇性催化、化學(xué)傳感器、固相萃取等方面得到廣泛應(yīng)用。
[0004]根據(jù)功能單體與模板分子作用方式的不同，分子印跡技術(shù)可分為兩類，即共價(jià)印跡法和非共價(jià)印跡法。共價(jià)印跡法也稱預(yù)組裝法，模板分子與功能單體的結(jié)合依靠可逆共價(jià)鍵(如縮醛、希夫堿反應(yīng))作用，形成聚合物后再破壞共價(jià)鍵，用強(qiáng)極性溶劑洗脫除去模板分子。分子印跡聚合物對(duì)目標(biāo)分子的識(shí)別也是依靠共價(jià)鍵作用。該法已應(yīng)用于糖類及其衍生物、氨基酸及其衍生物、甘油酸及衍生物等。共價(jià)印跡法的優(yōu)點(diǎn)是形成的模板-單體復(fù)合物化學(xué)性質(zhì)及立體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，結(jié)合位點(diǎn)作用強(qiáng)，選擇性高，可用于水性溶劑，缺點(diǎn)是應(yīng)用范圍窄，符合條件可印跡的模板分子較少，且共價(jià)鍵鍵能大，切斷及脫去模板分子困難，印跡及識(shí)別過(guò)程中單體和目標(biāo)分子的解離速度較慢，不適用于快速分離。非共價(jià)印跡法是指模板分子和功能單體通過(guò)非共價(jià)鍵如氫鍵、靜電作用、JTi作用、偶極作用、疏水作用等多點(diǎn)作用形成復(fù)合物進(jìn)行印跡，印跡識(shí)別也是依靠多重分子間作用力相互作用實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槟０宸肿优c功能單體間的非共價(jià)鍵的強(qiáng)弱直接影響分子印跡效果，所以強(qiáng)作用力的非共價(jià)鍵作用及弱極性溶劑是決定非共價(jià)印跡法印跡效果的關(guān)鍵。非共價(jià)印跡法優(yōu)點(diǎn)是該法采取超分子作用制備仿生模型，分子識(shí)別過(guò)程類似于天然分子識(shí)別系統(tǒng)，且制備過(guò)程簡(jiǎn)單，模板分子容易去除。缺點(diǎn)是印跡聚合物識(shí)別位點(diǎn)不均勻，過(guò)量的功能單體會(huì)造成非特異性吸附，降低選擇性，同時(shí)溶劑極性對(duì)氫鍵有較大破壞作用。
[0005]非共價(jià)印跡法是目前應(yīng)用最廣的分子印跡方法，其印跡方式有本體聚合、原位聚合、分散聚合、沉淀聚合等幾種。本體聚合是指將模板分子、單體、交聯(lián)劑按一定比例溶于惰性溶劑(氯仿、甲苯等)，加入引發(fā)劑后移入安培瓶，然后依次超聲脫氣、通氮除氧，真空狀態(tài)下加熱或紫外照射引發(fā)聚合，反應(yīng)24h得到塊狀聚合物，然后粉碎、研磨、篩分，得到適當(dāng)粒徑的粒子，洗脫除去印跡分子，真空干燥后即成。所制備的MIPs對(duì)模板分子有良好的選擇性和識(shí)別性，且實(shí)驗(yàn)條件簡(jiǎn)單、易于控制。
[0006]分子印跡聚合物的制備包括三個(gè)步驟，一是印跡，以待識(shí)別的目標(biāo)分子為模板，根據(jù)其結(jié)構(gòu)選擇具有合適官能團(tuán)的功能單體，在一定反應(yīng)條件下使兩者通過(guò)共價(jià)鍵或分子間作用力作用形成主客體復(fù)合物。二是聚合，在主客體復(fù)合物中加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑，在光引發(fā)或熱引發(fā)條件下使主客體復(fù)合物與交聯(lián)劑通過(guò)聚合物反應(yīng)在主客體復(fù)合物周圍形成高度交聯(lián)的剛性聚合物。三是萃取，選擇適當(dāng)?shù)娜軇┖头椒▽⒛０宸肿訌膭傂跃酆衔镏薪怆x出來(lái)，剛性聚合物上便留下一個(gè)與模板分子相對(duì)應(yīng)，具有相同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和結(jié)合位點(diǎn)的三維空穴，這個(gè)三維空穴對(duì)模板分子具有特異性識(shí)別功能，當(dāng)再次遇到模板分子時(shí)可重新與之結(jié)合，這樣的聚合物就稱為分子印跡聚合物。
[0007]MIPs有三大特點(diǎn):(I)預(yù)定性，即可以根據(jù)不同的目的制備不同的MIPs，以滿足各種不同的需要；(2)識(shí)別性，S卩MIPs是根據(jù)模板分子定做的，可專一的識(shí)別印跡分子；(3)適用性，MIPs可以與天然的生物分子識(shí)別系統(tǒng)如酶和底物、抗原與抗體相比擬，但由于它是由化學(xué)合成的方法制備的，因此又具有天然分子識(shí)別系統(tǒng)不具備的抗惡劣環(huán)境的能力，從而表現(xiàn)出高度的穩(wěn)定性和長(zhǎng)的使用壽命。
[0008]中藥活性成分的分離和富集是分子印跡技術(shù)的應(yīng)用熱點(diǎn)之一。由于含量低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且類型多樣，中藥活性成分分離困難。高效液相色譜法、硅膠柱色譜法等常規(guī)的分離方法溶劑消耗量大、效率低，且容易造成微量的有效成分丟失。MIT與上述色譜分離技術(shù)相比，具有分子識(shí)別性強(qiáng)、固定相制備簡(jiǎn)便快速、操作簡(jiǎn)單、性質(zhì)比較穩(wěn)定(耐酸堿，耐高溫、高壓等)、溶劑消耗量小、模板和MIPs都可以回收再利用等優(yōu)點(diǎn)，在中藥有效成分的提取分離中有很好的應(yīng)用前景。
[0009]目前，中藥活性成分分子印跡聚合物(MIPs)的識(shí)別位點(diǎn)大多通過(guò)靜電引力、氫鍵、范德華力等非共價(jià)作用，MIPs需在非水的弱極性有機(jī)溶劑中制備，分子印跡技術(shù)存在印跡聚合物穩(wěn)定性差、耗費(fèi)有機(jī)溶劑多及毒性大等不足。金屬配位鍵強(qiáng)度高于氫鍵及范德華力，具有方向性，可制備出結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，選擇性更好的MIPs。同時(shí)，金屬配位鍵在極性溶劑中可保持穩(wěn)定，可有效克服印跡聚合物只能在弱極性溶劑中制備的不足，減少有機(jī)溶劑的使用，在中藥活性成分提取領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用前景。目前，合成蘆丁金屬配位分子印跡聚合物的研究尚未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于，提供一種對(duì)蘆丁具有選擇性吸附性能的蘆丁-Cu2+配位分子印跡聚合物。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種制備所述蘆丁-Cu2+配位分子印跡聚合物的方法。本發(fā)明的又一個(gè)目的在于，提供所述的蘆丁-Cu2+配位分子印跡聚合物在分離或富集中草藥中蘆丁的應(yīng)用。
[0011 ]針對(duì)以上發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:
一方面，本發(fā)明提供一種蘆丁-Cu2+配位分子印跡聚合物，其特征在于，所述聚合物是以蘆丁-Cu2+配位分子為模板分子，二甲基丙烯酸乙二醇酯為交聯(lián)劑，偶氮二異丁腈為引發(fā)劑條件下制備的。
[0012]優(yōu)選地，制備所述聚合物的功能單體選自:丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、4_乙烯基吡啶、甲基丙烯酸。
[0013]優(yōu)選地，制備所述聚合物時(shí)所使用的溶劑選自:甲醇、苯、四氫呋喃/甲醇混合液。
[0014]優(yōu)選地，制備所述聚合物時(shí)所使用的模板分子:功能單體:交聯(lián)劑的摩爾比為1:4_5:10-20。
[0015]另一方面，本發(fā)明提供一種制備所述蘆丁-Cu2+配位分子印跡聚合物的方法，所述方法包括，以蘆丁-Cu2+配位分子為模板分子，二甲基丙烯酸乙二醇酯為交聯(lián)劑，偶氮二異丁腈為引發(fā)劑，通過(guò)熱弓I發(fā)聚合反應(yīng)，制得所述分子印跡聚合物。
[0016]優(yōu)選地，所述方法還包括洗脫模板分子的步驟，優(yōu)選地，所述洗脫步驟包括使用甲醇/乙酸混合溶液進(jìn)行索氏提取。
[0017]又一方面，本發(fā)明提供一種所述的蘆丁-Cu2+配位分子印跡聚合物在分離和富集中藥材活性成分蘆丁中的應(yīng)用。
[0018]再一方面，本發(fā)明提供一種分離或檢測(cè)樣品中蘆丁的方法，所述方法包括使用所述的蘆丁-Cu2+配位分子印跡聚合物。優(yōu)選地，所述聚合物以離線或在線方式與分析儀器如紫外可見分光光度及、液相色譜聯(lián)用；更優(yōu)選地，所述聚合物用作固相萃取填料、色譜固定相。
[0019]本發(fā)明選擇中藥活性成分蘆丁為分析對(duì)象，以配位作用制備蘆丁-Cu2+配位分子印跡聚合物，推測(cè)的反應(yīng)見附圖1。具體地，在配位分子印跡聚合物方案設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)分子印跡聚合物的合成材料與制備方法的一般影響因素，在進(jìn)行了大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了若干適用于本發(fā)明的功能單體、溶劑和試劑比例，。并在說(shuō)明書中同時(shí)提供了相關(guān)的具體實(shí)施例。
[0020]本發(fā)明所產(chǎn)生的技術(shù)效果在于:
本發(fā)明的分子印跡聚合物依靠金屬配位作用制備，金屬配位鍵強(qiáng)于氫鍵和范德華力，且本身具有方向性而有利于制備高選擇性的MIPs，同時(shí)，通過(guò)金屬配位作用結(jié)合的識(shí)別過(guò)程接近于