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(duì)目標(biāo)分子具有預(yù)定識(shí)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(duì)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(shì)。
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(hào)：R284文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(jiǎn)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(jiǎn)單，但處理過(guò)程費(fèi)時(shí)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(jiǎn)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(jià)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(guò)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(guò)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(guò)深或過(guò)緊而難洗脫的問(wèn)題。
2 在中藥提取分離中的應(yīng)用
中藥是我國(guó)具有國(guó)際比較優(yōu)勢(shì)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(shí)別性強(qiáng)、固定相制備簡(jiǎn)便快速、操作簡(jiǎn)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(duì)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澹捎盟芤簯腋【酆戏ㄖ苽淞擞糜谏V分離(作HPLC的固定相)的微米級(jí)分子印跡填充膜，通過(guò)改變HPLC的流動(dòng)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(shuō)明該MIM在水溶液中對(duì)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(duì)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(guò)特異性識(shí)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(duì)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(duì)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(guò)實(shí)驗(yàn)表明非模板分子辛可寧透過(guò)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(duì)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(shí)別，同時(shí)具有MIPs良好的操作穩(wěn)定性及識(shí)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(duì)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(duì)相應(yīng)模板分子的識(shí)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(cè)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(duì)(-)-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(guò)與HPLC聯(lián)用，表明模板分子具有特異的識(shí)別能力，在優(yōu)化色譜條件下，使D-和L-四氫巴馬丁手性對(duì)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(guò)自組裝技術(shù)在乙腈中制備了對(duì)阿魏酸具有良好識(shí)別能力的MIPs，可對(duì)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(duì)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(shù)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(gè)薄膜是丙烯腈-丙烯酸的共聚物。通過(guò)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(duì)稱結(jié)構(gòu)，包含一致密表層與一多孔支撐亞層，對(duì)茶堿的吸附量遠(yuǎn)大于咖啡因，這表明在相轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，MIP記錄下了茶堿分子的形狀。通過(guò)對(duì)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(duì)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(gè)重要方面。分子印跡聚合物敏感材料與近年來(lái)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(lái)。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(shí)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(kāi)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(wú)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(kù)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(wú)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(duì)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(kāi)發(fā)的研究。
3 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，MIT已經(jīng)廣泛地用于中藥研究的各個(gè)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(wèn)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(duì)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(guò)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]?？傊琈IP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)：
[1] 陳移姣，周興國(guó)，李桂玲.懸浮聚合法制備咖啡因分子印跡聚合物微球及基性能研究[J].中草藥，2005，36(5)：692-695.
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[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(duì)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(duì)非對(duì)映異構(gòu)體的分離[J].色譜，2003，21(3)：195-198.
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