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分子印迹分离技术

雷建都

  分子印迹(Molecular Imprinting)是一种新的、很有发展潜力的分离技术。利用分子印迹技术,能够制备具有特异识别功能的色谱介质。它是将功能单体,在模板分子(目标分子,又称印迹分子)的存在下,交联聚合,然后洗脱除去模板分子,这样制得的聚合物,在立体空穴和功能基排布上与目标分子具有互补的结构,因此在分子识别中有着特殊的选择性和良好的前景。由于其具有高选择性和高强度(即耐热、耐有机溶剂、耐酸碱)的优点,与天然抗体相比制备简单,而且模板分子可回收重复使用的特点,近年来引起人们的广泛关注。该技术已成功地用于色谱分离,抗体或受体摸拟,生物传感器以及酶的模拟和催化合成等诸多领域,显示出良好的应用前景,尤其在手性拆分上,诸如氨基酸、糖类及其衍生物和药物的手性分离。本文利用分子印迹技术对药物的手性拆分、天然产物葛根素及蛋白质的印迹进行了研究,建立了分子印迹亲和模型,对分子印迹进行了定量描述。主要工作如下:1.在模板分子(S)-萘普生的存在下,采用丙烯酰胺为功能单体,以二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂,制备出(S)-萘普生的分子印迹聚合物(MIPs);优化了模板分子、功能单体、交联剂和致孔剂等因素对MIPs制备的影响;高效液相色谱评价表明,制备的MIPs能够有效地拆分萘普生的外消旋混合物在印迹柱上得到了较好的拆分选择性因子α可达到1.74,分离度R可达0.82;考察了印迹柱的耐用性,使用100次以上,分离效果不见明显下降。测定了印迹柱的动态吸附容量为0.87mg/g聚合物。另外,在印迹柱上分离了与萘普生结构相似的布洛芬、酮洛芬,这进一步证实了制得的(S)-萘普生分子印迹聚合物的高度专一识别性能。以(S)-酮洛芬为印迹分子,采用4-乙烯基吡啶为功能单体,以二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂,首次制备出(S)-酮洛芬的分子印迹聚合物;研究了印迹分子、功能单体、交联剂和致孔剂用量对聚合物制备的影响;制备的(S)-酮洛芬印迹聚合物用做高效液相色谱固定相,结果表明,外消旋酮洛芬能够得到较好的手性分离,选择性因子α可达到1.52,分离度R可达0.82;并且经过多次(60次)使用,分离效果没有明显下降,说明制备的印迹柱具有良好的耐用性。2.研究了分子印迹分离过程中的热力学行为,测定了萘普生和酮洛芬分子印迹分离过程中的的焓变、熵变和自由能变化,计算结果得出△H和△S的值均为负值,并且熵的变化很小,这说明萘普生和酮洛芬分子印迹拆分过程是受焓控制的,从而中文摘要进一步说明影响分子印迹分离的两个主要因素中,与模板分子互补的功能基比空间孔穴占有更重要的作用。研究了(S)一蔡普生和(S)一酮洛芬分子印迹聚合物的表面结构和表观形状,分别测定了(S)一蔡普生和(S)一酮洛芬分子印迹聚合物的孔径分布曲线,30nm左右的孔占有的比例最大。分别分析了功能单体丙烯酞胺、4一乙烯基毗陡、(S)-蔡普生和(S)一酮洛芬分子印迹聚合物的红外谱图,经过对比发现制得的印迹聚合物中C二C双键峰很小。3.借鉴亲和吸附模型,将模板分子看成一个整体与配体作用,首次建立了分子印迹亲和吸附平衡模型。利用建立的模型,分别以(S)一蔡普生和(S)一酮洛芬分子印迹柱进行实验加以验证,将实验得到的色谱数据用于该理论模型,结果表明,实验数据与理论模型比较吻合。这说明亲和吸附机理控制着这一体系的色谱保留行为,同时测得了(S)一蔡普生和(S)一酮洛芬的分子印迹亲和吸附平衡常数,当流动相采用1:1的四氢吠喃一庚烷时(S)一蔡普生分子印迹亲和吸附平衡常数34.45,而(S)一酮洛芬分子印迹亲和吸附平衡常数在乙睛流动相中为39.16(温度22℃)。4.利用丙烯酞胺为功能单体,二甲基丙烯酸乙二醇醋为交联剂,以葛根素为模板分子制备了葛根素分子印迹聚合物。首次将分子印迹技术用于天然产物的分离,结果表明制备的印迹聚合物具有较好的印迹效果。研究了聚合溶剂、流动相以及流速、样品配制时溶剂对印迹效果的影响,结果说明四氢吠喃作为流动相效果最好,研究了流速以及配制样品的溶剂对分离效果的影响。在HPLC(Cl8柱)上分析,制备的印迹柱确实能从葛根黄酮中分离出葛根素,但专一性不是很高。5.利用乳化成球法制备出粒径均匀的壳聚糖球形介质。考察了多种因素对成球的影响,优化了成球条件。采用滴加成球法制备出球形壳聚糖介质,研究了三聚磷酸钠溶液浓度及空气流速对成球的影响,得到其最佳条件为:三聚磷酸钠溶液浓度3%;空气流量为1 .8耐/min,线速度为23.8111岁h。采用滴加成球法,以壳聚糖为功能单体,对蛋白质血红蛋白的分子印迹进行了初探。研究了温度、壳聚糖浓度和血红蛋白浓度对分子印迹效果的影响,结果表明在下列条件下印迹效果较好:壳聚糖浓度为4%,交联温度40℃,血红蛋白浓度3mg/mL。……   
[关键词]:分子印迹;手性拆分;亲和吸附模型;热力学;葛根素;血红蛋白
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:北京化工大学2002年