分子印跡分離技術(shù)論文(2)
分子印跡分離技術(shù)論文
分子印跡分離技術(shù)論文篇二
分子印跡技術(shù)在中藥研究中的應(yīng)用
摘 要：分子印跡技術(shù)(MIT)是一種使所得聚合物的作用點(diǎn)，對目標(biāo)分子具有預(yù)定識別、選擇性的聚合物制備技術(shù)。就分子印跡技術(shù)的原理、制備及其在中藥活性成分的分離、有效成分的固相萃取、對手性異構(gòu)體及結(jié)構(gòu)類似物的分離等方面進(jìn)行綜述，并展望了分子印跡技術(shù)在中藥學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：分子印跡技術(shù);分子印跡聚合物;中藥;提取分離
中圖分類號：R284文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-2197(2009)03-0138-03
分子印跡技術(shù)(molecular imprinting technology，MIT)是將功能單體，在模板分子的存在下交聯(lián)聚合，然后洗脫除去模板分子，制得的聚合物在立體空穴和功能基排布上與目標(biāo)分子具有互補(bǔ)的結(jié)構(gòu)。由于其具有高選擇性和高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，與天然抗體相比制備簡單，且模板分子可重復(fù)使用，現(xiàn)已廣泛用于手性固定相、仿生傳感器、固相萃取、模擬酶催化及藥物控釋等領(lǐng)域中。
1 分子印跡聚合物(molecule imprinting polymer，MIP)的制備
1.1 本體聚合法
把印跡分子、功能單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑按一定比例溶于惰性溶劑，密封在真空環(huán)境中，經(jīng)聚合制得棒狀印跡聚合物。此法制備工藝簡單，但處理過程費(fèi)時費(fèi)力，MIP利用率低，所得粒子的不規(guī)則性降低了其分離能力。
1.2 原位聚合
在色譜柱內(nèi)直接聚合制得連續(xù)型棒狀MIP。此法較簡單，且制得的MIP具有連續(xù)性、均一性的特點(diǎn)，從而得到較好的分離效果。
1.3 懸浮聚合
采用全氟化碳液體作為懸浮介質(zhì)，代替了傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑――水懸浮介質(zhì)，從而根除了非共價印跡中存在的不穩(wěn)定的預(yù)組織合成物。
1.4 溶脹聚合
溶脹聚合又稱為多步溶脹懸浮聚合或種子溶脹懸浮聚合。采用乳液聚合法合成粒徑較小的微球作為種子，再用一定的乳液進(jìn)行多次溶脹種子，通過還原劑的加入經(jīng)光引發(fā)或熱引發(fā)聚合物制得符合要求的MIPs微球。
1.5 表面聚合
表面聚合是把印跡分子和功能單體在溶劑中形成的復(fù)合物，與表面活化過的硅膠/聚三羥甲基丙烷三丙烯酸酯粒子/玻璃等介質(zhì)反應(yīng)接枝聚合，從而制得MIPs的一種方法。這一方法解決了本體聚合中印跡分子包埋過深或過緊而難洗脫的問題。
2 在中藥提取分離中的應(yīng)用
中藥是我國具有國際比較優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)之一，但其所含成分非常復(fù)雜，為了提高中藥的療效，減低毒副作用，提高中藥制劑的內(nèi)在質(zhì)量，選用合理的提取分離技術(shù)是非常重要的。分子印跡技術(shù)與色譜分離技術(shù)相比，具有分子識別性強(qiáng)、固定相制備簡便快速、操作簡單、性質(zhì)穩(wěn)定(耐酸堿、耐高溫、高壓等)、溶劑消耗量小、模板和MIPs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。
2.1 在固相萃取中的應(yīng)用
分子印跡聚合物用于固相萃取的主要作用是分離、提純和濃縮樣品，能夠克服生物或環(huán)境樣品體系復(fù)雜、預(yù)處理手續(xù)繁雜等不利因素，對于痕量分析有重要作用和意義，是一種樣品預(yù)處理技術(shù)。陳移姣等[1]以咖啡因?yàn)槟０?，采用水溶液懸浮聚合法制備了用于色譜分離(作HPLC的固定相)的微米級分子印跡填充膜，通過改變HPLC的流動相緩沖溶液的pH值，研究了咖啡因在MIPs柱上的容量因子(k)、分離因子(α)和印跡因子(β)，說明該MIM在水溶液中對茶葉中的咖啡因進(jìn)行了分離富集。顏流水等[2]制備的槲皮素MIP，將其作為吸附劑填充成固相萃取柱，結(jié)合毛細(xì)管電泳儀，對比槲皮素及其結(jié)構(gòu)相似物蘆丁的混合物電泳圖，結(jié)果表明，蘆丁分子由于羥基與葡萄糖和鼠李糖相連，空間體積比槲皮素大，較難進(jìn)入由模板分子槲皮素形成的分子印跡孔穴，而槲皮素是通過特異性識別作用吸附在印跡孔穴內(nèi)。向海艷等[3]以反式白藜蘆醇為模板分子，采用溶液聚合方法，合成白藜蘆醇的MIP，研究表明該印跡聚合物中形成了2類不同的結(jié)合位點(diǎn)?；⒄忍崛∥锝?jīng)固相萃取，得到主要含白藜蘆醇及少量結(jié)構(gòu)與其相似的白藜蘆醇甙組分。張春靜等[4]用奎寧作為模板分子，以醋酸纖維膜為支撐體，制備對奎寧及其類似物有特異擇性的分子印跡復(fù)合膜，膜結(jié)合性研究表明該膜對模板分子奎寧具有獨(dú)特的結(jié)合能力，結(jié)合量可達(dá)到20.6μmol/g，分離因子為5.6。膜透過實(shí)驗(yàn)表明非模板分子辛可寧透過印跡膜速率較大，這將有利于奎寧和辛可寧的分離。
2.2 在對手性化合物分離方面的應(yīng)用
由于分子印跡聚合物具有分子水平上的專一性識別，同時具有MIPs良好的操作穩(wěn)定性及識別性質(zhì)，不受酸、堿、熱、有機(jī)溶劑等各種環(huán)境因素影響的特點(diǎn)，決定了分子印跡聚合物在手性分離方面的廣泛應(yīng)用。黃曉冬等[5]采用原位聚合法直接在毛細(xì)柱中管合成辛可寧印跡聚合物，用壓力輔助毛細(xì)管電色譜模式拆分非對映異構(gòu)體辛可寧和辛可尼丁，結(jié)果柱效遠(yuǎn)高于其在高效液相色譜分離中的柱效。Beach等[6]以(-)-偽麻黃堿和(-)-降麻黃堿為模板，制得MIPs作為薄層色譜的手性固定相，不僅實(shí)現(xiàn)了對相應(yīng)模板分子的識別，而且還能分離出結(jié)構(gòu)類似的手性化合物麻黃堿和副腎堿。董襄朝等[7]以(-)-ephedrine為模板分子，采用本體法合成了(-)-ephedrine分子印跡聚合物，將其用于分子印跡固相萃取，成功地測定了中藥麻黃中的(-)-ephedrine，結(jié)合HPLC進(jìn)行分析，表明該聚合物對(-)-ephedrine有良好的選擇性和親和力，有較高的回收率和精密度。鄒漢法等[8]以中藥延胡索中的L-四氫巴馬丁為模板分子，用原位分子印跡技術(shù)，合成了L-四氫巴馬丁分子印跡聚合物整體柱，通過與HPLC聯(lián)用，表明模板分子具有特異的識別能力，在優(yōu)化色譜條件下，使D-和L-四氫巴馬丁手性對映體得到較好的分離。
2.3 在有機(jī)酸類、黃酮類和生物堿類的應(yīng)用
由于MIP具有從復(fù)雜樣品中選擇性地吸附模板分子或與其結(jié)構(gòu)相近的某一族化合物的能力，因此它非常適合用作活性成分的分離與提取。朱秀芳等[9]以氧化阿魏酸為假模板分子，通過自組裝技術(shù)在乙腈中制備了對阿魏酸具有良好識別能力的MIPs，可對川芎水提液中阿魏酸進(jìn)行提取分離。程紹玲等[10]以葛根素為模板分子，丙烯酰胺為單體，二甲基丙烯酸乙二醇酯(EDMA)為交聯(lián)劑，制備葛根素MIP用于分離葛根提取液中的葛根素，并用靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究了葛根素MIP的吸附行為，結(jié)果表明該MIP對模板分子葛根素印跡效果較強(qiáng)，得葛根素回收率為83%，遠(yuǎn)大于用大孔吸附樹脂的提取效果。Kobayashi等[11-13]首次采用濕相轉(zhuǎn)化技術(shù)制備了茶堿的MIP薄膜，這個薄膜是丙烯腈-丙烯酸的共聚物。通過吸附實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)制備的分子印跡膜為不對稱結(jié)構(gòu)，包含一致密表層與一多孔支撐亞層，對茶堿的吸附量遠(yuǎn)大于咖啡因，這表明在相轉(zhuǎn)化的過程中，MIP記錄下了茶堿分子的形狀。通過對薄膜的表征，發(fā)現(xiàn)了茶堿和共聚物間相互作用的證據(jù)。Lai JP等[14]以苦參堿為模板制作了分子印跡膜，從槐屬植物苦參中提取分離苦參堿，結(jié)果分子印跡膜對苦參堿的回收率可達(dá)到71.4%，并提示其可用于大規(guī)模分離提取中藥有效成分。
2.4 在其他領(lǐng)域的應(yīng)用
分子印跡聚合物用作傳感器的敏感材料是分子印跡技術(shù)的一個重要方面。分子印跡聚合物敏感材料與近年來研究較熱的生物敏感材料相比，具有耐高溫、高壓、酸、堿和有機(jī)溶劑，不易被生物降解破壞，可多次重復(fù)使用，易于保存等優(yōu)點(diǎn)，且較生物材料易得，可用標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)方法合成出來。因此，其膜適合作為靈敏度較高的傳感器，目前已被用作傳感器的敏感部件，用于識別氨基酸、除草劑、有機(jī)溶劑、神經(jīng)毒劑、金屬離子等多種物質(zhì) [15]。
分子印跡技術(shù)在中藥新藥開發(fā)中的研究主要是尋找已知藥物的代替品。高活性的抑制劑因其自身的高毒副作用，或在體內(nèi)不能被很好地吸收而無法最終成藥。以一種高效高毒性的分子作為模板分子制備MIP，直接從天然組合化學(xué)庫中篩選出其它有效且低毒的化合物作為代替品;或者利用那些高效無毒但是由于制備困難而非常昂貴的藥物分子作為模板，尋找其它成本低廉且容易得到的代替品 [16]。目前該研究還處于探索階段，利用MIP對模板分子及其結(jié)構(gòu)類似物的高選擇性，使其成為一種新的分離材料應(yīng)用于中藥新藥開發(fā)的研究。
3 結(jié)語
綜上所述，MIT已經(jīng)廣泛地用于中藥研究的各個方面，并以其廣闊的應(yīng)用前景受到眾多研究者的重視。但作為一種新型的分離技術(shù)，其本身在理論和應(yīng)用等方面還存在五大有待解決的問題：(1)大量的分子印跡聚合物局限在非極性環(huán)境中，應(yīng)尋求一些實(shí)用于水溶液的功能單體;(2)目標(biāo)分子與MIP結(jié)合位結(jié)合較慢，易引起峰展寬、拖尾而降低分離效率;(3)印跡聚合物具有非均一結(jié)合位和可接近性，這導(dǎo)致了分離在非線性等溫吸附線下進(jìn)行;(4)印跡聚合物的“印跡”容量低，因?yàn)橐恍┙Y(jié)合位常被埋葬在聚合物的三維結(jié)構(gòu)中而不能被利用;(5)目前大多數(shù)功能單體只適用于小分子物質(zhì)，對于生物大分子的印跡技術(shù)尚需要進(jìn)一步改進(jìn)。
隨著化學(xué)、生物學(xué)、材料學(xué)和分析技術(shù)的不斷進(jìn)步，以上困難可通過提高印跡分子回收率，使用新的交聯(lián)劑，提高烙印技術(shù)等手段加以克服 [17]。總之，MIP作為一種高選擇性主體及其所獨(dú)有的特異性分離特點(diǎn)，預(yù)示著該技術(shù)在中藥活性組分的分離中將具有良好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)：
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[2] 顏流水，井晶，黃智敏，等.槲皮素分子印跡聚合物的制備及固相萃取性能研究[J].分析試驗(yàn)室，2006，25(5)：97-100.
[3] 向海艷，周春山，鐘世安，等.白藜蘆醇分子印跡聚合物合成及其對中藥虎杖提取液活性成分的分離[J].應(yīng)用化學(xué)，2005，22(7)：739-743.
[4] 張春靜，鐘世安.醋酸纖維-奎寧分子印跡復(fù)合膜的制備及分離性能研究[J].膜科學(xué)與技術(shù)，2008，28(4)：59-62.
[5] 黃曉冬，孔亮，厲欣，等.原位分子印跡毛細(xì)管電色譜柱的制備及其對非對映異構(gòu)體的分離[J].色譜，2003，21(3)：195-198.
[6] BEACH I V， SBEA K J. Designed catalysts. A synthetic net work polymer that catalyzes the dehydrofluorhration of 4-flu-oro-4-(p-nitrophenyl) butan-Z-one[J]. I Am Chem Soc， 1994， 116： 379-380.
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