一种中药毒性杂质分子印迹聚合物的合成文献综述

 2022-12-29 14:56:49

开题报告内容:

  1. 实验内容总述:

分子印迹技术是有机化学、高分子化学和生物化学相结合而发展起来的一门前沿学科。分子印迹聚合物(MIPs)可以在分子水平上选择性地识别物质。它类似于酶与底物、抗体与抗原的关系,具有生物活性稳定、寿命长等优点。因此,它在化学仿生传感器、模拟抗体、模拟酶催化和分离技术等领域具有良好的应用前景。

本实验要从MIPs的基本概念、原理、制备方法及其在分离技术中的应用入手。建立中药毒性杂质分子的分析测定方法,并对其进行分离。本实验选择了在临床上常用但毒性强、治疗窗窄的中药毒性杂质分子作为模板分子,建立其原位分子印迹聚合物的合成方法,得到对模板分子具有特异识别能力的连续棒状分子印迹聚合物。通过色谱表征对得到的分子印迹聚合物的识别机理进行研究。

  1. 文献综述

在实验开始前本人参考了许多文献,通过文献我了解到:分子印迹聚合物材料是一种新型的分离材料。它具有预定选择性、特异性识别、稳定性高、使用寿命长等优点。到目前为止,其鉴别机理、制备方法及在各个领域特别是分析化学中的应用都取得了很大的进展。在过去的三四年中,各种期刊上共发表了600多篇关于分子印迹技术的论文。因此,分子印迹聚合物材料具有广阔的应用前景。

制备分子印迹聚合物模板(目标分子)与一定量的混合功能单体分子,是通过借助这两者之间的共价和非共价作用。功能单体形成模板分子(也称为超分子化合物)的过程中交联剂和交联单体是固定的,最后洗脱模板分子,留下和原来的模板分子在空间结构上有多个互补点的三维空穴。MIPs具有记忆功能,可以选择性地吸收印迹分子。根据制备过程中模板分子和功能单体的不同结合方式,MIPs通常分为预组装型(共价)和自组装型(非共价)。与预组装的MIPs相比,自组装的MIPs对印迹分子和功能单体的限制更少,模板分子更容易去除。近年来,非共价MIPs已成为分子印迹技术的主要研究方向。最近,国内外通过各种实验还发展了牺牲空间法,实质上是自组装和预组装的结合。换句话说,在MIPs的制备中使用了模板分子与功能单体之间的共价效应,而对模板分子的识别是非共价的。

现在常用的功能单体包括丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸(MAA)、2-乙烯基吡啶4-(2-VPy)、乙烯基吡啶(4-VPy)、丙烯酸羟甲基丙烯酸乙酯(HEMA)、丙烯酰胺(AAm)等,最常用的是以MAA为代表的羟基和羧基酸单体,MAA和许多官能团如羟基、醚和羧基、酰胺、尿素等形成氢键或氨基酸离子交换。非共价MIPs的非特异性结合问题随着大量功能单体的加入而加剧,导致平衡向模板分子/功能单体复合物的形成方向移动。因此,设计和合成能与模板分子的某些官能团形成更强相互作用的新型功能单体成为MIPs研究的一个重要发展方向。

为了保证制备的MIPs具有一定的硬度和稳定的结合位点,MIPs通常需要较高的交联度(70%~90%)。目前,应用最广泛的交联剂是乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)。近年来,开发了一种新型交联剂三甲氧丙烷三甲基丙烯酸酯(TRIM)。与EGDMA聚合物相比,TRIM交联MIPs最大的优点是在HPLC中有更高的负载能力。将TRIM应用于氨基酸衍生物的研究中,发现MIPs的负载能力增加到每克聚合物能分离1mg以上的外消旋物。

根据分析的目的,MIPs可以制成块、珠、棒、膜和其他形式。聚合技术包括封管聚合、原位聚合、乳液聚合、分散聚合、悬浮聚合、多级溶胀、成膜等。封管聚合是应用最广泛的方法,操作简单,适用范围广。但在磨削过程中,不可避免的会产生一些不规则的颗粒和大量的超细颗粒。一般情况下,经沉降处理后可使用的颗粒仅占聚合物研磨后颗粒的40%~60%,且产率低,难以满足大批量生产的需要。悬浮聚合是制备聚合物微球最简单、最常用的方法之一。一般来说,用于悬浮聚合的单体是疏水性的,通常用作水或高极性有机溶剂。然而,功能单体与印迹分子之间的相互作用被高极性溶剂破坏,从而影响聚合物对模板分子的识别。因此,水相悬浮聚合法制备MIPs具有一定的难度。为了克服水或高极性溶剂的干扰,提出了以全氟碳为分散介质,氟表面活性剂或氟表面活性剂为分散剂的悬浮聚合方法。许多研究人员通过悬浮聚合在全氟烃液体中制备了规则分子印迹液滴,改变了聚合分散剂或乳液形成的实验条件。液滴尺寸控制在5~50微米范围内,产率接近100%。

  1. 实验设计及成果预期

结合查找到的文献,通过选择合适的单体、制孔剂以及聚合条件成功制备中药杂质分子的印迹整体柱,并系统研究单体-模板分子比例、交联剂比例、复合致孔剂内部比例以及引发剂的含量对所合成聚合物选择性的影响。本研究以中药毒性杂质分子为模板分子,甲基丙烯酸为功能单体,采用水相悬浮聚合法制备微米级的分子印迹聚合物微球。讨论功能单体和分散剂对微球粒径和产率的影响。

此外,通过改变移动相缓冲液的pH值,研究中药杂质分子在MIPs柱上的体积因子(k)、分离因子(n)和印迹因子(n)。通过比较中药毒性杂质分子与其他分子在MIPs柱上的性能参数,发现MIPs是否对中药毒性杂质分子有很强的吸附能力和选择性识别能力。通过扫描电镜和孔径分布曲线显示制备的分子印迹整体聚合物是否具有大孔结构,是否可以在较高的流速下进行样品的分离,是否适合作为制备介质。同时研究印迹聚合物在有机相和水相中的识别性能。

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