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黄酮类中草药功能因子印迹聚合物的制备及分子识别特性研究

作　者: 郭利飞
导　师: 贺敏强
学　校: 江苏大学
专　业: 应用化学
关键词: 黄酮功能因子分子印迹聚合物吸附
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

分子印迹技术（Molecular Imprinting Technology,MIT）是一种制备对目标化合物（模板分子）具有强亲和力和高选择性的高分子聚合物材料的新型技术。制备得到的聚合物称为分子印迹聚合物（Molecularly Imprinted Polymers,MIPs）。由于MIPs是以特定的目标化合物为模板合成的,其在空间结构和功能基位置上与模板分子高度吻合,从而具有对模板分子及其结构类似物进行记忆性识别的能力。这种记忆性识别具有高度的选择性和专一性。分子印迹聚合物因其独特的性质,目前广泛应用于分离、分析、催化、传感器等各个领域,发展前景十分广阔。中草药体系是一个复杂的天然组合化学库,中草药制剂的质量很大程度上依赖于中草药中各类功能因子的分离/提取效果。因此,开展从复杂的中草药体系中选择性地分离和提取有效功能因子的研究具有十分重要的应用价值和现实意义。本文对MIT的基本原理、MIPs的制备和应用进行了较为全面的综述,对MIT当前存在的问题和未来的发展趋势进行了分析和展望。并以两种黄酮类中草药功能因子即芹菜素（Apigenin,API）和木樨草素（Luteolin,LUT）为模板分子,采用本体聚合法制备了相应的分子印迹聚合物,运用傅立叶-红外光谱仪（FT-IR）、紫外可见光谱仪（UV-vis）、热重分析仪（TG-DSC）、扫描电镜（SEM）、比表面与孔隙度分析仪等对其进行了结构表征。通过光谱法考察了模板分子和功能单体之间的非共价作用,并考察了致孔剂、功能单体种类、单体用量、交联剂用量、聚合温度等因素对聚合物吸附性能的影响,优化了分子印迹聚合物的最佳合成条件。采用静态吸附实验,考察了印迹聚合物的吸附特性和分子选择性能,对聚合物的印迹、识别、传质和吸附机理进行了探讨。并通过高效液相色谱（HPLC）评价了两种印迹聚合物对杭白菊（Chrysanthemum morifolium Ramat）粗提液中的API和LUT的分离/富集效果。主要研究结果如下:1.以API为模板分子,采用本体合成法制备了相应的分子印迹聚合物（API-MIP）,并对其进行了结构表征。API-MIP的最佳合成条件是:四氢呋喃（THF）为致孔剂,2-乙烯基吡啶（2-Vpy）为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）为交联剂,n_（API）:n_（2-Vpy）:n_（EDMA）=1:8:40,反应温度为60℃。2.以LUT为模板分子,采用本体合成法制备了相应的分子印迹聚合物（LUT-MIP）,并对其进行了结构表征。LUT-MIP的最佳合成条件是:四氢呋喃/氯仿混合溶液（THF/CHCl₃,v/v=8:2）为致孔剂,2-Vpy为功能单体,EDMA为交联剂,n_（LUT）:n_（2-vpy）:n_（EDMA）=1:10:50,反应温度为60℃。3.API-MIP对模板分子API具有很好的亲和性及吸附选择性,其等温吸附曲线符合Langmuir吸附等温式。Scatchard分析结果表明:聚合物内部有两种不同的结合位点。高亲和力结合位点的离解常数:K_d1=99.01μg/mL,最大表观结合量:Q_max1=1165.05μg/g;低亲和力结合位点的解离常数:K_d2=2000.00μg/mL,最大表观结合量:Q_max2=21274.67μg/g。动力学研究表明在前45 min内,API-MIP吸附快速,2h时即可达到饱和吸附。4.LUT-MIP对模板分子LUT具有很好的亲和性及吸附选择性,其等温吸附曲线符合Langmuir吸附等温式。Scatchard分析结果表明:其聚合物内部也有两种不同的结合位点。高亲和力结合位点的离解常数:K_d1=312.50μg/mL,最大表观结合量:Q_max1=1796.09μg/g;低亲和力结合位点数常数:K_d2=1111.11μg/mL,最大表观结合量:Q_maxm2=4768.77μg/g儋。动力学研究表明在前30 min内,LUT-MIP吸附快速,1 h时即可达到饱和吸附。5.热重（TG-DSC）、扫描电镜（SEM）、比表面与孔隙度等表征表明,API-MIP和LUT-MIP均为多孔状、热稳定性强的高聚物。再生性实验证明:两种分子印迹聚合物可重复多次利用。6.高效液相色谱（HPLC）分别评价MIPs应用于中草药杭白菊粗提液中功能因子API和LUT的分离/富集结果表明,这两种聚合物对杭白菊粗提物中的API和LUT具有良好的分离/富集作用。

全文目录

摘要  6-9
ABSTRACT  9-15
第一章绪论  15-51
  1.1 分子印迹技术的发展概况、基本原理及分类  15-19
    1.1.1 分子印迹技术的发展概况  15-16
    1.1.2 分子印迹的基本原理  16-17
    1.1.3 分子印迹的分类  17-19
  1.2 分子印迹聚合物的制备  19-27
    1.2.1 分子印迹聚合物的制备材料  19-24
    1.2.2 分子印迹聚合物的制备方法  24-27
  1.3 分子印迹聚合物的表征  27-30
  1.4 分子印迹技术的应用  30-36
    1.4.1 色谱分离介质  30
    1.4.2 膜分离介质  30-31
    1.4.3 抗体或受体模拟物  31
    1.4.4 固相萃取  31
    1.4.5 生物传感器的传感元件  31
    1.4.6 催化  31-32
    1.4.7 临床药物分析  32
    1.4.8 中草药功能因子的分离、纯化  32-36
  1.5 分子印迹技术机理研究  36-40
  1.6 课题研究的目的内容及意义  40-42
  参考文献  42-51
第二章黄酮类中草药功能因子分子印迹聚合物的制备  51-89
  2.1 实验试剂与仪器  51-52
    2.1.1 实验试剂  51
    2.1.2 实验仪器  51-52
    2.1.3 聚合物吸附量的测定方法  52
  2.2 芹菜素分子印迹聚合物(API-MIP)的制备  52-69
    2.2.1 API-MIP的制备及条件优化  53-64
    2.2.2 API-MIP的表征  64-69
  2.3 木樨草素分子印迹聚合物(LUT-MIP)的制备  69-86
    2.3.1 LUT-MIP的制备及条件优化  71-81
    2.3.2 LUT-MIP的表征  81-86
  2.4 本章小结  86
  参考文献  86-89
第三章黄酮类分子印迹聚合物的吸附性能与分子识别特性  89-111
  3.1 实验试剂与仪器  89-90
    3.1.1 实验试剂  89
    3.1.2 中草药药材来源及处理  89
    3.1.3 实验仪器  89-90
  3.2 实验内容  90-91
    3.2.1 等温吸附实验  90
    3.2.2 选择性实验  90
    3.2.3 色谱实验  90-91
    3.2.4 再生性实验  91
  3.3 结果与讨论  91-108
    3.3.1 印迹聚合物的等温吸附曲线及Scatchard分析  91-95
    3.3.2 印迹聚合物的吸附动力学  95-97
    3.3.3 印迹聚合物的分子识别特性和吸附选择性  97-99
    3.3.4 印迹聚合物的色谱评价  99-103
    3.3.5 印迹聚合物的印迹、识别、传质与吸附机理  103-104
    3.3.6 印迹效率分析  104-106
    3.3.7 印迹聚合物的再生性能  106-108
  3.4 本章小结  108
  参考文献  108-111
第四章结论与展望  111-115
  4.1 结论  111-112
  4.2 展望  112-115
攻读硕士学位期间发表的论文  115-117
致谢  117

黄酮类中草药功能因子印迹聚合物的制备及分子识别特性研究

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