多糖分子印跡聚合物的制備及其親水作用色譜行為的研究

發(fā)布時(shí)間：2019-11-18 18:59

【摘要】：分子印跡聚合物作為一種“人工抗體”,具有特異性識(shí)別的優(yōu)點(diǎn),但是目前主要應(yīng)用于小分子的研究和樣品前處理。色譜技術(shù)擁有高靈敏度等特點(diǎn),其中親水作用色譜對(duì)極性化合物又有較好的分離效果。因此本文選取淀粉,這一大分子多糖作為模板分子,通過(guò)表面印跡法將成功制備的淀粉多糖分子印跡聚合物應(yīng)用于親水作用色譜(HILIC)研究中,并探究了不同種類(lèi)的溶質(zhì)在這種新型色譜柱中的保留行為與機(jī)理分析。本文主要的研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:(1)首先采用等摩爾連續(xù)變換法篩選出與模板分子結(jié)合作用較好的雙功能單體,分別是3-氨基苯硼酸(APBA)和2-丙基酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS);其次是采用St?ber法合成了二氧化硅(Si O2)粒子作為載體,并用環(huán)氧基基團(tuán)對(duì)其表面進(jìn)行了修飾,優(yōu)化了接枝條件;然后在水溶液中利用表面分子印跡法,以環(huán)氧基修飾的Si O2為載體,淀粉為模板分子,3-氨基苯硼酸和2-丙基酰胺基-2-甲基丙磺酸為雙功能單體,堿性條件下,由過(guò)硫酸銨引發(fā)合成淀粉多糖的分子印跡聚合物;最后通過(guò)透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、紅外光譜和熱重分析對(duì)所合成的聚合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。(2)首先通過(guò)測(cè)定淀粉多糖分子印跡聚合物(SMIPs)和淀粉多糖非分子印跡聚合物(SNIPs)的吸附速率、吸附等溫曲線和吸附選擇性,得出SMIPs的吸附量高于SNIPs的吸附量,說(shuō)明SMIPs對(duì)模板分子具有特異性識(shí)別作用,而且印跡因子達(dá)到2.22;其次通過(guò)研究SMIPs吸附量與吸附質(zhì)濃度關(guān)系擬合得到的吸附動(dòng)力學(xué)模型,可知SMIPs的吸附過(guò)程主要是由吸附劑與吸附質(zhì)間通過(guò)電子共用或轉(zhuǎn)移的化學(xué)吸附所主導(dǎo),孔隙擴(kuò)散起到輔助作用的吸附過(guò)程。構(gòu)建吸附等溫線模型分析后,得知SMIPs是結(jié)構(gòu)均一的微球,其吸附過(guò)程是單分子層吸附,并且整個(gè)吸附過(guò)程速率較快;最后的重復(fù)利用率實(shí)驗(yàn)可知,經(jīng)過(guò)反復(fù)十次的吸附洗脫,SMIPs仍然能夠保持良好的吸附效果,證明其具有很好的穩(wěn)定性和實(shí)用性能。(3)首先將淀粉多糖分子印跡聚合物(SMIPs)作為色譜填料制備得到SMIPs親水色譜柱。用乙腈-10 mmol/L甲酸銨水作為流動(dòng)相梯度洗脫,254 nm紫外波長(zhǎng)檢測(cè)下,分離得到了四種堿基與核苷類(lèi)物質(zhì),并且峰形良好。用80%的乙腈-水作為流動(dòng)相,在示差檢測(cè)器下完全分離了四種糖類(lèi)物質(zhì);其次通過(guò)改變流動(dòng)相的含水量、p H、離子強(qiáng)度和柱溫,考察這兩類(lèi)物質(zhì)在SMIPs色譜柱中的保留行為。發(fā)現(xiàn)溶質(zhì)隨著流動(dòng)相中含水量的增加,保留因子降低,這一特點(diǎn)與親水作用色譜相匹配。溶質(zhì)的保留因子還隨著流動(dòng)相中p H、離子強(qiáng)度的降低而降低,而柱溫升高時(shí),溶質(zhì)的保留因子則降低,具體變動(dòng)幅度還與其極性以及結(jié)構(gòu)相關(guān);最后通過(guò)探究?jī)深?lèi)物質(zhì)的保留機(jī)理可知,堿基與核苷類(lèi)物質(zhì)是受分配機(jī)理與吸附機(jī)理共同作用的,而對(duì)于糖類(lèi)物質(zhì),因其表面含有大量的鄰二羥基,與固定相上的配基發(fā)生結(jié)合,從而在SMIPs色譜柱上受吸附機(jī)理所主導(dǎo)。
【圖文】：

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圖 1-1 MIPs 的制備示意圖Fig. 1-1 Schematic illustration for the preparation of MIPs根據(jù)功能單體與模板分子之間不同的結(jié)合作用方式，，MIT 可以分為共價(jià)分子印跡法、非共價(jià)分子印跡法以及金屬絡(luò)合分子印跡法三大類(lèi)別。其中，共價(jià)分子印跡法是由 Wulff G 等最早提出的，該方法是指功能單體與模板分子之間通過(guò)共價(jià)鍵的作用相互聯(lián)結(jié)，形成含有功能單體的單體-模板復(fù)合物，然后單體-模板復(fù)合物在保持共價(jià)聯(lián)結(jié)的狀態(tài)下，與交聯(lián)劑與引發(fā)劑的作用下進(jìn)行高分子聚合反應(yīng)[19]。聚合完成后通過(guò)可逆水解反應(yīng)將共價(jià)鍵打開(kāi)，從聚合物中除去模板分子。該方法主要應(yīng)用于制備對(duì)各種糖類(lèi)及其衍生物、氨基酸及其衍生物、芳香酮及聯(lián)輔酶等具有特異識(shí)別性能的 MIPs。非共價(jià)分子印跡法是指在分子印跡過(guò)程中，功能單體與模板分子之間存在非共價(jià)鍵（如氫鍵、范德華力等）的相互作用，也能充分地達(dá)到專(zhuān)一識(shí)別的印跡目的[20,21]。該方法的反應(yīng)步驟遠(yuǎn)比共價(jià)印跡法簡(jiǎn)單其印跡與識(shí)別機(jī)理類(lèi)似于天然生物體系，并可應(yīng)用于相當(dāng)寬闊的模板分子范圍，它已成為 MIT 的主要研究領(lǐng)域。金屬絡(luò)合分子印跡法是在極性介質(zhì)中制備具有特異選擇性 MIPs 的一種新方

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