一種芹菜素分子印跡聚合物的製備方法
2023-08-06 23:04:36 1
專利名稱：一種芹菜素分子印跡聚合物的製備方法
技術領域：
本發明屬於生物化學工程技術領域，具體涉及一種芹菜素分子印跡聚合物的 製備方法。
背景技術：
^菜素(Apigenin, API)又稱芹黃素，屬黃酮類化合物，廣泛存在於多種水 果、蔬菜、豆類、茶葉中，也是菊花、半邊旗、地錢、對圓錐鐵線蓮全草等中草 藥的有效成份之一。芹菜素具有抗腫瘤、抗炎症、降血壓、抗動脈硬化和血栓症、 抗焦慮、抗菌抗病毒以及抗氧化等多種藥理活性。近年來國內外對高純度的芹菜 素需求日益增長。目前芹菜素主要是從天然植物中分離提取得到，傳統方法主要 採用溶劑提取法進行富集，然後通過柱分離技術進行分離純化。近來湧現出很多 新型分離技術，如採用大孔吸附樹脂、高效液相色譜、高速逆流色譜、超濾膜分 離和高效毛細管電泳等，但從現有的分離/提取技術看仍存在著不同程度的缺點， 如提取選擇性差，溶劑消耗量大，環境汙染嚴重，效率低成本高、工業化生產 困難等。因此尋找對目標分子具有高親和力、高選擇性和高效分離的吸附材料是 當務之急。分子印跡聚合物是一類利用分子印跡技術(molecular imprinting technology, MIT)製備在空間結構和結合點位上與模板分子完全匹配的，並對其具 有特殊親和性和選擇性的分子識別材料。因此，將該材料應用於複雜的中藥體系， 從而高效且有選擇性地分離/提取特定結構的高生物活性芹菜素具有重要的意 義。
經過對現有技術的文獻的査新，至今尚未發現與芹菜素分子印跡聚合物製備 的相關報導。
發明內容
本發明提供一種芹菜素分子印跡聚合物的製備方法，該方法操作簡單，製備 的聚合物作為吸附材料可用於從中草藥粗提物中選擇性提取、分離、富集模板分 子芹菜素及其結構類似物，且具有回收率高、重現性好、使用壽命長等優點。
本發明是通過以下的技術方案實現的，具體包括如下步驟.-(l)將模板分子芹菜素和功能單體按摩爾比1:4 ~ 1:10溶解到致孔劑四氫呋喃 中，製備成混合液，恆溫避光條件下使模板分子芹菜素和功能單體充分混合，其
3中功能單體為a-甲基丙烯酸、丙烯醯胺或2-乙烯基吡啶；(2) 在步驟l的混合液中加入交聯劑和催化量引發劑，交聯劑為乙二醇二甲 基丙烯酸酯，引發劑為偶氮二異丁腈，充分混溶後，通氮氣脫氧，真空狀態下於 40 ~ 60'C水浴中反應24 ~ 48h得到棒狀固體聚合物；(3) 將合成的聚合物磨碎後，過篩，丙酮沉降；(4) 以甲醇和乙酸的混合溶液為提取液，採用索氏提取的方式，對丙酮沉降 後的聚合物提取72 h以上，洗脫除去模板分子；(5) 提取結束後，將聚合物置於真空乾燥箱中乾燥至恆重，即得到芹菜素分 子印跡聚合物。在步驟(1)中，模板分子芹菜素與致孔劑四氫呋喃的量比為l:40[n(mmo1)/ V(mL)];恆溫避光條件下使模板分子芹菜素和功能單體充分混合的方法為恆 溫避光條件下採用振蕩器振蕩6 h。在步驟(2)中，交聯劑物質的量為功能單體的4 7倍，引發劑用量為單體 和交聯劑質量之和的1%。充分混溶後，將混合液超聲脫氣15 20min，通氮氣 脫氧15 min。步驟(3)中，過篩為過180目分樣篩。步驟(4)中，提取液甲醇和乙酸的混合溶液中甲醇和乙酸的體積比為6:4， 洗脫除去模板分子後，用甲醇洗滌3次除去多餘的乙酸。其中製備芹菜素分子印跡聚合物的最佳條件為在上述步驟(1)和步驟(2) 中模板分子芹菜素、功能單體2-乙烯基吡啶，交聯劑乙二醇二甲基丙烯酸酯的摩 爾比為1:8:40，模板分子芹菜素與致孔劑四氫呋喃的量比為l:40[n(nmo1) / V(mL)]，引發劑用量為單體和交聯劑質量的1%，充分混溶後，將混合液超聲脫 氣15 20min，通氮氣脫氧15 min，真空狀態下封管，於60'C水浴中反應24h 得到棒狀固體聚合物。本發明製備的分子印跡聚合物是具有多孔結構的蜂窩狀物質，平均孔徑為 34.1nm，具有良好的熱穩定性，在245'C內無質量損失。平衡結合實驗表明印跡 聚合物含有與"菜素空間結構匹配、官能團相互作用的孔穴，這種空穴對芹菜素 分子具有"記憶"功能，因而對芹菜素具有很好的親和性和吸附性能。選擇性實驗表明印跡聚合物對模板分子芹菜素具有顯著的分子識別能力。本發明製備的芹 菜素分子印跡聚合物可作為固相萃取吸附材料，也可用作HPLC的固定相，達到分離提取中草藥複雜體系中芹菜素及其結構類似的黃酮類功能因子的目的，具有廣闊的應用前景。
圖l本發明製得的分子印跡聚合物表面放大20000倍的電鏡圖。 圖2本發明製得的分子印跡聚合物的孔徑分布曲線。 圖3本發明製得的分子印跡聚合物的TG-DSC圖。 圖4本發明製得的分子印跡聚合物的平衡結合實驗結果。
具體實施方式
一、製備實例 實例l將0.5 mmol模板分子芹菜素和4 mmol功能單體2-乙烯基吡啶溶解到20.0 mL致孔劑四氫呋喃中，製備成混合液，恆溫避光振蕩6h，加入交聯劑乙二醇二 甲基丙烯酸酯20mmo1，引發劑偶氮二異丁腈(用量為單體和交聯劑質量的1%)， 充分混溶後，超聲脫氣15 min，通氮氣脫氧15 min，真空狀態下封管。60'C水 浴中反應24h得到棒狀固體聚合物。將製備的聚合物磨碎並過180目分樣篩，通 過丙酮沉降3次除去微細的顆粒後，乾燥至恆重。用體積比為6:4的甲醇和乙酸 的混合溶液為提取液，對聚合物索氏提取72h，除去模板分子後再用純甲醇洗滌 3次除去多餘的乙酸。將聚合物置於真空乾燥箱中乾燥至恆重即得到芹菜素分子 印跡聚合物，記為API-MIP，非印跡聚合物(NMIP)的製備除不加模板分子外 步驟同印跡聚合物。所得芹菜素分子印跡聚合物表面放大20000倍的電鏡圖見圖 1，說明本發明製備的芹菜素分子印跡聚合物是具有多孔結構的蜂窩狀物質。孔 徑分布曲線見圖2，說明本發明製備的分子印跡聚合物中主要含有30 ~ 40 nm的 空穴，為聚合物的吸附和解吸傳質過程提供了很好的通道，其平均孔徑為34.1 nm。TG-DSC圖見圖3，表明本發明製備的分子印跡聚合物具有良好的熱穩定性， 在245°C內無質量損失。本實施例所用條件為製備芹菜素分子印跡聚合物的最佳 條件。實例2將0.5 mmol模板分子齊菜素和2 mmol功能單體丙烯醯胺溶解到20.0 mL致 孔劑四氫呋喃中，製備成混合液，恆溫避光振蕩6h，加入交聯劑乙二醇二甲基 丙烯酸酯lOmmol，引發劑偶氮二異丁腈(用量為單體和交聯劑質量的1%)，充分混溶後，超聲脫氣20 min，通氮氣脫氧15 min，真空狀態下封管。6(TC水浴 中反應24h得到棒狀固體聚合物。將製備的聚合物磨碎並過180目分樣篩，通過 丙酮沉降3次除去微細的顆粒後，乾燥至恆重。用體積比為6:4的甲醇和乙酸的 混合溶液為提取液，對聚合物索氏提取72h，除去模板分子後再用純甲醇洗滌3 次除去多餘的乙酸。將聚合物置於真空乾燥箱中乾燥至恆重即得到芹菜素分子印 跡聚合物。 實例3將0.5 mmol模板分子芹菜素和4 mmol功能單體2-乙烯基吡啶溶解到20.0 mL致孔劑四氫呋喃中，製備成混合液，恆溫避光振蕩6h，加入交聯劑乙二醇二 甲基丙烯酸酯28mmo1,引發劑偶氮二異丁腈(用量為單體和交聯劑質量的1%), 充分混溶後，超聲脫氣20 min，通氮氣脫氧15 min，真空狀態下封管。60。C水 浴中反應24h得到棒狀固體聚合物。將製備的分子印跡聚合物磨碎並過180目分 樣篩，通過丙酮沉降3次除去微細的顆粒後，乾燥至恆重。用體積比為6:4的甲 醇和乙酸的混合溶液為提取液，對聚合物索氏提取72h，除去模板分子後再用純 甲醇洗滌3次除去多餘的乙酸。將聚合物置於真空乾燥箱中乾燥至恆重即得到芹 菜素分子印跡聚合物。實例4將0.5 mmol模板分子芹菜素和4 mmol功能單體2-乙烯基吡啶溶解到20.0 mL致孔劑四氫呋喃中，製備成混合液，恆溫避光振蕩6h，加入交聯劑乙二醇二 甲基丙烯酸酯20mmo1，引發劑偶氮二異丁腈(用量為單體和交聯劑質量的1%)， 充分混溶後，超聲脫氣20 min，通氮氣脫氧15 min，真空狀態下封管。5(TC水 浴中反應24h得到棒狀固體聚合物。將製備的分子印跡聚合物磨碎並過180目分 樣篩，通過丙酮沉降3次除去微細的顆粒後，乾燥至恆重。用體積比為6:4的甲 醇和乙酸的混合溶液為提取液，對聚合物索氏提取72h，除去模板分子後再用純 甲醇洗滌3次除去多餘的乙酸。將聚合物置於真空乾燥箱中乾燥至恆重即得到芹 菜素分子印跡聚合物。二、本發明芹菜素分子印跡聚合物的平衡結合實驗實驗器材日本島津公司製造的UV-2450紫外可見分光光度計。實驗方法配製一系列不同濃度的^菜素四氫呋喃溶液，取等量的API-MIP和NMIP作為吸附劑對其吸附24 h,紫外可見分光度法測定吸附平衡後上層清液 的濃度，差減法計算聚合物對底物的吸附量0。計算公式為2 = (CQ-Cs)]//『其中2為聚合物的吸附量，HmoLg—1; Co為平衡實驗中被吸附化合物原始濃 度，pmol.mi;1; Cs為達到吸附平衡後上層清液中被吸附化合物的濃度， timoknL—1; r為吸附溶液的體積，mL;『為聚合物的重量，g。具體實驗步驟如下稱取約50.0 mg實例1製備的API-MIP和NMIP，分別置於5 mL離心管中， 加入一定濃度芹菜素的四氫呋喃溶液3.0 mL，于振蕩器上室溫振蕩24 h後，高 速離心沉降，移取適量上層清液，用孔徑為0.45拜的微孔濾膜過濾並用四氫呋 喃稀釋一定倍數後，採用紫外分光度法測定芹菜素的平衡濃度，差減法計算聚合 物對底物的吸附量2。API-MIP和NMIP對不同濃度的模板分子溶液的等溫吸附結果如圖4所示。 由圖4可見，在不同濃度範圍內，API-MIP對芹菜素的結合量均明顯高於 NMIP，表明組成相同的兩種聚合物在空間結構上存在明顯差異，NMIP對芹菜 素的吸附主要為非特異性吸附，沒有選擇性。而API-MIP因含有與芹菜素空間 結構匹配、官能團相互作用的孔穴，這種空穴對芹菜素分子具有"記憶"功能， 因而選擇性吸附能力強。兩種聚合物的吸附量的差值主要源於這種空穴的特異性 吸附。表明在本發明最佳製備條件下製備的芹菜素分子印跡聚合物對芹菜素具有 很好的親和性和吸附性能。三、本發明芹菜素分子印跡聚合物的選擇性實驗實驗器材日本島津公司製造的UV-2450紫外可見分光光度計。實驗方法選擇與存菜素具有相似結構或功能基團的化合物作為對照底物，在平衡結合實驗條件下，對比分子印跡聚合物和非印跡聚合物對底物的吸附情況，採用靜態分配係數《D (^D= CP/CS, (iL'g—1); Cp表示聚合物結合的底物的 濃度，即聚合物對底物的吸附量！g Ounohg—1); Cs表示吸附平衡時溶液中底物 的濃度(pmol.ml/1))來表徵API-MIP和NMIP對API及對照底物的分子識別特 性。具體實驗步驟如下選取了芹菜素、山奈酚和蘆丁為對照底物，以四氫呋喃為溶劑分別配置濃度7為200.0 ng.mi;1三種底物的溶液。分別稱取3等份50 mg實例1製備的API-MIP 和NMIP於5 mL離心管中，分別移取3.0 mL不同底物的四氫呋喃溶液。恆溫吸 附24h，高速離心沉降，移取適量上層清液，用孔徑為0.45 nm的微孔濾膜過濾 並用四氫呋喃稀釋一定倍數後，採用紫外分光度法測定芹菜素的平衡濃度，差減 法計算聚合物對底物的吸附量0。API-MIP和NMIP對不同底物的靜態分配係數《D，見表1表l聚合物對不同底物的靜態分配係數XD(mLj1)底物API-MIP畫IP芹菜素13.518.74山奈酚5.283.55蘆丁0.570.45由表1數據可以看出，API-MIP對模板分子芹菜素的《D不但明顯大於其它 兩種底物，而且也遠大於NMIP,說明API-MIP對模板分子芹菜素產生了專一性 印跡識別位點，因而其對芹菜素具有顯著的分子識別能力，同時也進一步表明 API-MIP的特異選擇吸附性能不僅依賴與官能團互補的功能基，還有結構互補的 三維空穴。
權利要求
1.一種芹菜素分子印跡聚合物的製備方法，其特徵在於包括以下步驟(1)將模板分子芹菜素和功能單體按摩爾比1∶4～1∶10溶解到致孔劑四氫呋喃中，製備成混合液1，恆溫避光條件下使模板分子芹菜素和功能單體充分混合，其中功能單體為α-甲基丙烯酸、丙烯醯胺或2-乙烯基吡啶；(2)在步驟1的混合液1中加入交聯劑和催化量引發劑，交聯劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯，引發劑為偶氮二異丁腈，充分混溶後形成混合液2，通氮氣脫氧，真空狀態下於40～60℃水浴中反應24～48h得到棒狀固體聚合物；(3)將合成的聚合物磨碎後，過篩，丙酮沉降；(4)以甲醇和乙酸的混合溶液3為提取液，採用索氏提取的方式，對丙酮沉降後的聚合物提取72h以上，洗脫除去模板分子；(5)提取結束後，將聚合物置於真空乾燥箱中乾燥至恆重，即得到芹菜素分子印跡聚合物。
2.根據權利要求1所述的芹菜素分子印跡聚合物的製備方法，其特徵在於-在步驟(1)中，模板分子芹菜素與致孔劑四氫呋喃的量比為l:40[n(mmo1) / V(mL)];恆溫避光條件下使模板分子芹菜素和功能單體充分混合的方法為恆 溫避光條件下採用振蕩器振蕩6 h。
3. 根據權利要求1所述的芹菜素分子印跡聚合物的製備方法，其特徵在於-在步驟(2)中，交聯劑物質的量為功能單體的4 7倍，引發劑用量為單體和交 聯劑質量之和的1%;充分混溶後，將混合液2超聲脫氣15 20min,通氮氣脫 氧15 min,真空狀態下于于6(TC水浴中反應24h得到棒狀固體聚合物。
4. 根據權利要求1所述的芹菜素分子印跡聚合物的製備方法，其特徵在於 步驟(3)中，過篩為過180目分樣篩。
5. 根據權利要求1所述的芹菜素分子印跡聚合物的製備方法，其特徵在於 步驟(4)中，提取液甲醇和乙酸的混合溶液3中甲醇和乙酸的體積比為6:4，洗 脫除去模板分子後，用甲醇洗滌3次除去多餘的乙酸。
6. 根據權利要求1所述的芹菜素分子印跡聚合物的製備方法，其特徵在於 模板分子芹菜素、功能單體2-乙烯基吡啶，交聯劑乙二醇二甲基丙烯酸酯的摩爾 比為1:8:40。
7. 採用權利要求1所述的製備方法製備的芹菜素分子印跡聚合物，其特徵 在於製備的印跡聚合物為多孔結構的蜂窩狀物質，平均孔徑為34.1nm;製備 的印跡聚合物具有良好的熱穩定性，在245'C內無質量損失。
全文摘要
本發明涉及一種芹菜素分子印跡聚合物的製備方法。將1摩爾份模板分子芹菜素和功能單體按摩爾比1∶4～1∶10的量溶解到40體積份致孔劑四氫呋喃中，恆溫避光振蕩6h，再加入單體4～7倍量的交聯劑乙二醇二甲基丙烯酸酯及單體和交聯劑質量1％量的引發劑偶氮二異丁腈，充分混溶，通N2除氧後密封，於40～60℃下熱引發聚合24～48h得到棒狀固體聚合物。將聚合物研磨並過篩，用甲醇/乙酸(v/v＝6∶4)洗脫液洗脫除去模板分子，置於真空乾燥箱中乾燥至恆重，即得芹菜素分子印跡聚合物。本發明製得的芹菜素分子印跡聚合物對芹菜素具有特異的識別能力和選擇性吸附性能，較普通的吸附劑具有準確、快速、靈敏的優點，且回收率高、重現性好、使用壽命長，應用前景廣闊。
文檔編號C08F220/06GK101665551SQ200910036069
公開日2010年3月10日 申請日期2009年10月16日 優先權日2009年10月16日
發明者萬金城, 宋承成, 賀敏強, 郭利飛, 陳永強 申請人:江蘇大學