多孔纤维素基白藜芦醇分子印迹材料的构建、表征及识别机制研究

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白藜芦醇属于二苯乙烯类化合物,在多种植物如虎杖、花生及葡萄中均有分布。它具有诸多方面的药理活性,如抗癌、抗菌及抗炎等。作为一种具有广阔市场前景的药用活性成分,其在各种领域中均有广泛的应用。但由于其在植物中的含量低且传统的用于提取分离植物中的白藜芦醇的方法存在溶剂消耗量大,环境污染严重,操作过程复杂,产率低,产物杂质较多等问题,所以,亟需寻找一种高效、方便、绿色、环保的方法对植物中的白藜芦醇进行靶向分离,为植物活性成分的高效分离提供科学基础。本研究以白藜芦醇为模板分子,以功能化的多孔纤维素微球为载体,制备出了一种对目标分子白藜芦醇具有较高选择吸附能力的多孔纤维素基白藜芦醇分子印迹聚合物(Res-MIPs)。确定了白藜芦醇Res-MIPs的最佳制备条件及吸附条件,并对其吸附机制进行了深入研究。最后研究了Res-MIPs在虎杖提取液中对白藜芦醇的靶向分离能力。主要研究内容和研究结果如下:1.确定了 Res-MIPs的最佳制备条件并对制备出的Res-MIPs进行了表征最终选择4-乙烯基吡啶作为反应的功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸作为交联剂,乙腈作为反应溶剂,通过对各实验参数进行优化确定了1:5:30为模板分子、功能单体与交联剂的最佳摩尔比,3:1为功能化的多孔纤维素微球与交联剂的最佳质量比,65℃为反应的最佳温度,在最优条件下Res-MIPs的吸附容量可达10.15mg/g;对制备的Res-MIPs进行了傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)及X射线衍射图谱(XRD)的表征,傅里叶红外光谱的表征结果证明成功制备出了 Res-MIPs,扫描电子显微镜中从Res-MIPs 的微观结构中可以发现其具有十分丰富的可以特异性识别模板分子的空穴,热重分析结果证明了 Res-MIPs良好的热稳定性,X射线衍射图谱结果表明在功能化的多孔纤维素微球表面成功制备了多孔纤维素基Res-MIPs且在制备过程中纤维素的晶体结构得到了完整的保留。2.确定了Res-MIPs的最佳吸附条件并对其吸附机制进行了解析通过控制变量法确定了Res-MIPs的最佳吸附条件为时间3 h,吸附温度25℃,Res-MIPs在最优的条件下的吸附容量为 9.63 mg/g。通过研究 Res-MIPs 的吸附动力学及热力学过程,并分别对两个吸附过程进行模型拟合,结果发现,Res-MIPs的吸附动力学过程符合准二级吸附动力学模型,Res-MIPs的吸附热力学过程符合Freundlich吸附等温模型。为了研究吸附过程中Res-MIPs结合位点的变化,使用Scatchard模型对吸附数据进行了深入分析,分析结果表明Res-MIPs的Scatchard拟合曲线是由斜率不同的两段直线组成的,这表明有两种类型的结合位点存在于Res-MIPs的吸附过程中,即高亲和位点与低亲和位点。3.考察了 Res-MIPs的选择吸附性和可再生性能选择了三种与白藜芦醇结构相似且分子量相近的化合物分别为白皮杉醇、紫檀芪及白藜芦醇三甲醚作为干扰物,研究了 Res-MIPs在单元体系和多元体系中对目标化合物白藜芦醇的选择吸附能力,实验结果证明Res-MIPs在单元体系与多元体系中对白藜芦醇的选择吸附能力并不会受到干扰物的影响,其在单元体系与多元体系的吸附容量分别为9.24 mg/g与8.73 mg/g。对Res-MIPs进行了 5次吸附-解吸循环后,其吸附容量仍可保持在进行第一次吸附后的90%以上,表明Res-MIPs印记材料循环使用性能高,可降低生产成本。综上所述,本研究首次在功能化多孔纤维素微球上成功地制备了白藜芦醇分子印迹聚合物,所制备的Res-MIPs具备优良的特异性和可再生性。由于纤维素作为制备Res-MIPs的载体有许多优良的特性如来源广泛、价格低廉、绿色环保、可再生等,而且利用分子印迹技术制备Res-MIPs的过程操作较为简单,使得此合成方法兼具了纤维素的亲和性与分子印迹靶向富集分离的特性。本研究不仅为纤维素基分子印迹技术在药物靶向分离方面的应用提供了理论基础,同时为分子印迹技术的发展提供了新的方向。
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