黃酮類分子印跡互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備及性能研究

孫錦秀，楊翠云，謝金潤，劉松新，梁倩瀅，夏國華*

?

·藥學(xué)研究·

黃酮類分子印跡互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備及性能研究

孫錦秀1，楊翠云2，謝金潤2，劉松新2，梁倩瀅2，夏國華2*

1.如皋市人民醫(yī)院藥劑科，江蘇 如皋 226500；2.江蘇大學(xué)藥學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013

[摘要]目的制備以蘆丁分子為模板的分子印跡互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)水凝膠，并研究其性能。方法以吸附量為指標，考察黃酮類分子印跡互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)水凝膠合成工藝；以提取率為指標，采用HPLC法考察分子印跡互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)對槲皮素、麻黃堿、蘆丁的提取純化性能。結(jié)果當PVA與PAM質(zhì)量比為1∶1、交聯(lián)劑25%戊二醛加入量為1.25 mL時，PVA/PAM分子印跡互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)水凝膠對黃酮類分子具有良好的選擇性提取純化性能。結(jié)論以蘆丁分子為模板的PVA/PAM分子印跡互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)水凝膠對黃酮類有較好的選擇性提取純化性能。

[關(guān)鍵詞]分子印跡技術(shù)；互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)；聚乙烯醇；聚丙烯酰胺

0引言

分子印跡技術(shù)(Molecularly imprinting technique，MIT)是制備空間結(jié)構(gòu)和結(jié)合位點與模板分子完全匹配的聚合物的實驗技術(shù)，在許多領(lǐng)域如色譜中對映體和異構(gòu)體的分離、固相萃取、化學(xué)仿生傳感器[1-3]、模擬酶催化、臨床藥物分析、膜分離技術(shù)等領(lǐng)域展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景。分子印跡技術(shù)有較好的特異識別性，常用來測定或直接提取單體化合物[4-6]。

互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(Interpenetrating polymer network，IPN)是由2種或者2種以上交聯(lián)的聚合物相互貫穿而形成的聚合物網(wǎng)絡(luò)，是一類特殊的聚合物共混體系。IPN網(wǎng)絡(luò)中并不存在真正的共價鍵，IPN是存在于大分子中的一類特殊的空間拓撲形態(tài)，其各種成分并不是分子水平上的相互貫穿，而是超分子水平上的相互貫穿，是一種大分子環(huán)連體，所以可得到單一聚合物所不能得到的結(jié)構(gòu)變化。IPN具有獨特的化學(xué)共混方法和網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)及強迫互容、界面互穿、協(xié)同作用、防震、阻尼等特點，應(yīng)用十分廣泛[7-8]，目前已經(jīng)用于合成多種離子交換樹脂及混合物的簡單純化。

中藥有效成分往往是一類化學(xué)結(jié)構(gòu)接近的混合物，常規(guī)需要通過提取、純化等過程得到，操作繁瑣，耗時長，損耗大。目前的分子印跡技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)一步提取分離[9-10]，但只能針對單體化合物，利用互傳聚合物網(wǎng)絡(luò)的低選擇性設(shè)計分子印跡，來實現(xiàn)中藥有效部位一步提取純化，是一種積極的嘗試。本文以蘆丁為模板分子，制備了分子印跡互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的水凝膠膜，并就其對黃酮類成分的純化性能做了初步考察。

1儀器與試藥

儀器：KQ-250B型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；UV-7504紫外可見分光光度儀(上海欣茂儀器有限公司)；LC-20AT高效液相色譜儀(日本島津)。試藥：殼聚糖(Cs，脫乙酰度80.0%～95.0%)、聚乙烯醇1 750±50(PVA)、聚丙烯酰胺10 000 000(PAM)、25%戊二醛溶液(國藥集團化學(xué)試劑有限公司)；甲醇、乙腈(色譜純，江蘇漢邦科技有限公司)；蘆丁、槲皮素、麻黃堿對照品(本實驗室自制，HPLC檢測純度>95%)；其余試劑為分析純(成都市科龍化工試劑廠)。

2實驗方法

2.1溶液的配制2% PVA溶液：稱取PVA 4.0 g置潔凈燒杯中，200 mL水溶脹3 h，于90 ℃加熱溶解；2% PAM溶液：稱取PAM 4.0 g置潔凈燒杯中，加200 mL水75 ℃加熱溶解；0.1%蘆丁溶液：準確稱取0.1 g，加100 mL水90 ℃加熱溶解；混合液的制備：分別取蘆丁、槲皮素、麻黃堿10.0 mg放入同一潔凈燒杯中，加水100 mL，超聲使溶解。

2.2蘆丁IPN模板的合成分別量取不同比例的2% PVA、2% PAM溶液和0.1%蘆丁溶液置燒杯中混勻，加入一定體積25%戊二醛溶液作為交聯(lián)劑，充分攪拌后，倒入培養(yǎng)皿中，60 ℃交聯(lián)固化24 h后，用30%的乙醇溶液洗脫至257 nm處無吸收，60 ℃恒溫干燥24 h，得到以蘆丁為模板的PVA/PAM互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)水凝膠。

2.3蘆丁IPN模板合成的處方工藝考察

2.3.1考察指標將蘆丁IPN模板置培養(yǎng)皿中，加30 mL 0.1%蘆丁溶液，室溫下浸泡3 h，取出凝膠，用少量水沖洗，合并蘆丁溶液和沖洗液，定容至30 mL，257 nm處測定吸光度，計算吸附量Qe(Qe為每克水凝膠所吸附蘆丁的毫克數(shù))：吸附量Qe(mg/g)=吸附蘆丁重量(mg)/水凝膠重量(g)。

2.3.2PVA與PAM比例考察固定交聯(lián)劑和0.1%蘆丁溶液用量，分別按照不同比例PVA/ PAM合成IPN凝膠，考察其吸附量。

2.3.3交聯(lián)劑量對吸附量的影響固定PVA與PAM的比例，采用不同量的25%戊二醛交聯(lián)劑合成IPN凝膠，考察其吸附量。

2.4蘆丁IPN模板對黃酮類成分的分子印跡性能考察

2.4.1供試液的制備按照最優(yōu)合成條件制備IPN凝膠，放入燒杯中，加入30 mL混合液。待其吸附3 h后取出，150 mL去離子水分3次洗滌，再采用30 mL 70%乙醇溶液洗脫，得洗脫液。

將混合液和洗脫液分別用甲醇定容到50.0 mL，微孔濾膜(0.45 μm)過濾，得混合供試液和洗脫供試液，應(yīng)用HPLC依次測定各成分峰面積，按以下公式計算提取率：提取率(%)=(1-洗脫供試液峰面積/混合供試液峰面積)×100%。

2.4.2色譜條件[11-12]流動相為甲醇-1%乙酸(45∶55)，流速0.6 mL/min，色譜柱：Venusil ASB C18(250 mm×4.6 mm，5 μm)，柱溫為室溫，檢測波長257 nm，進樣量20 μL。

3實驗結(jié)果

3.1蘆丁IPN模板的合成工藝考察

3.1.1PVA與PAM比例考察PVA與PAM比例考察結(jié)果見表1，結(jié)果顯示，PVA與PAM為1∶1時水凝膠對蘆丁的吸附量最大。

表1　不同比例PVA/PAM水凝膠吸附量(n=6)

3.1.2交聯(lián)劑用量的考察采用25%戊二醛為IPN交聯(lián)劑，用量考察結(jié)果見表2。

表2　不同用量交聯(lián)劑凝膠吸附量(n=6)

由表2可知，當25%戊二醛加入量為1.25 mL時，水凝膠吸附量最大。戊二醛用量較小時，聚合物網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)度較低，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的交聯(lián)點較少，所形成的網(wǎng)絡(luò)過于稀疏，蘆丁分子吸附量少；交聯(lián)劑用量過大時，交聯(lián)點增多，交聯(lián)點之間的網(wǎng)鏈變短，聚合物網(wǎng)絡(luò)的舒張又受到限制，蘆丁分子難以進入其內(nèi)部，故聚合物網(wǎng)絡(luò)水凝膠的吸附量變小。

結(jié)果顯示，PVA/PAM比例為1∶1、25%戊二醛交聯(lián)劑加入量為1.25 mL時，合成蘆丁分子印跡互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)水凝膠對蘆丁有較好的吸附性能。

3.2蘆丁IPN模板選擇性能考察

IPN對黃酮類成分分子印跡性能考察：將“2.4.1”項制備所得供試液分別按照“2.4.2”項下色譜條件下進樣，計算蘆丁、槲皮素的提取率，結(jié)果見圖1。

圖1　典型HPLC圖

由圖1可知，洗脫液中蘆丁和槲皮素含量較高，參照混合液峰面積計算蘆丁提取率為81.62%，槲皮素提取率為91.96%，而洗脫液中麻黃堿含量極低，提取率僅為6.18%，可能是膜間隙中殘存的量。結(jié)果表明，水凝膠對蘆丁、槲皮素有較好的選擇提取性能。

4討論

本實驗將IPN引入MIT技術(shù)中，探討其對黃酮類成分的選擇性提取純化性能。以PVA/PAM為IPN材料，戊二醛為交聯(lián)劑，蘆丁分子為模板，制備分子印跡互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)水凝膠。通過對其吸附量的考察，可知以蘆丁為模板分子的PVA/PAM互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)水凝膠，當PVA與PAM的質(zhì)量比為1∶1、交聯(lián)劑25%戊二醛加入量為1.25 mL時，其選擇性提取純化性能最好。

本實驗采用PVA、殼聚糖制備IPN，結(jié)果顯示其具有pH敏感性，在不同pH條件下，網(wǎng)絡(luò)大小可以發(fā)生變化，分別利于提取和洗脫。在制備過程中，筆者分別考察了pH 9～10的30%醋酸-醋酸鈉乙醇緩沖液、pH 4～5的30%醋酸-醋酸鈉乙醇緩沖液、pH 4～5的醋酸-醋酸鈉緩沖液和pH 9～10的醋酸-醋酸鈉緩沖液對以蘆丁分子為模板的PVA/殼聚糖IPN凝膠洗脫性能，均難以洗脫出其中的蘆丁模板分子，而采用2% NaOH溶液對其進行洗脫，蘆丁模板分子迅速被洗脫出來。但考慮到NaOH為強堿以及殼聚糖的pH敏感性，極有可能使黃酮成分結(jié)構(gòu)和IPN網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)被破壞，因此難以選擇合適的洗脫液對其洗脫。該材料制備的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)水凝膠不適于黃酮類結(jié)構(gòu)。

總之，本實驗考察了不同濃度乙醇對黃酮類IPN的洗脫能力，結(jié)果表明，30%乙醇對蘆丁的洗脫力強，而70%乙醇對蘆丁和槲皮素均有較好的洗脫能力，對槲皮素洗脫率更高。此外，本研究對黃酮類成分IPN進行了初步考察，其IPN合成工藝及復(fù)雜植物提取物中提取純化的選擇性能等需要進一步優(yōu)化考察。

參考文獻：

[1]Masanobu M,Toshiyuki U.Molecular imprinting strategy for solvent molecules and its application for QCM-based VOC vapor sensing[J].Sens Actuat B,2006,113:94.

[2]Sharon M,Amalya Z,Daniel M,et al.Parathion sensor based on molecularly imprinted sol-gel films[J].Anal Chem,2004,76:120.

[3]Haupt K,Mosbach K.Molecular imprinted polymers and their use in biomimetic sensors[J].Chem Rev,2000,100:24-95.

[4]龔雪云,張磊,繆娟.分子印跡技術(shù)在中藥有效成分提取分離中的應(yīng)用研究進展[J].中國藥房,2013,23(19):1813-1815.

[5]張雪蓮,陳芳有,羅永明.分子印跡技術(shù)在中藥研究中的應(yīng)用進展[J].江西中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報,2014,26(3):88-92.

[6]周媛媛,孟子暉,董美伶.分子印跡技術(shù)在天然產(chǎn)物有效成分分離純化中的應(yīng)用[J].色譜,2009,27(3):359-363.

[7]Qin CL,Cai WM,Cai J,et al.Damping properties and morphology of polyurethane/vinyl ester resin interpenetrating polymer network[J].Mater Chem Phys,2004,85:402.

[8]Qin CL,Zhao DY,Bai XD,et al.Vibration damping properties of gradient polyurethane/vinyl ester resin interpenetrating polymer network[J].Mater Chem Phys,2006,97:517.

[9]王素素,張月,李輝,等.蘆丁-槲皮素雙模板印跡聚合物的制備、表征及識別[J].應(yīng)用化學(xué),2015,32(11):1290-1298.

[10]朱俊訪,李博.分子印跡聚合物在黃酮類化合物分離中的應(yīng)用進展[J].中成藥,2015,37(8):1799-1802.

[11]洪美華,卓小萍,何世柯,等.小兒咳喘靈顆粒中鹽酸麻黃堿含量測定的2種HPLC法比較[J].中國藥房,2008,19(27):2122-2124.

[12]賈曉斌,劉光敏,封亮,等.HPLC測定夏枯草中的蘆丁和槲皮素[J].華西藥學(xué)雜志,2010,25(1):70-71.

Preparation and properties of interpenetrating polymer network hydrogels for molecularly imprinting of flavonoids

SUN Jin-xiu1,YANG Cui-yun2,XIE Jin-run2,LIU Song-xin2,LIANG Qian-ying2,XIA Guo-hua2*

(1.Department of Pharmacy,the People′s Hospital of Rugao,Rugao 226500,China;2.Department of Pharmacy,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China)

[Abstract]ObjectiveTo prepare the interpenetrating polymer network hydrogels for molecularly imprinting of flavonoids with rutin template,and to investigate the extracting performance.MethodsSynthetic process of interpenetrating polymer network hydrogels for molecularly imprinting of rutin was investigated with the absorption capacity as the indexes.The extracting performance of the hydrogels was investigated in mixture solution of quercetin,ephedrine and rutin by HPLC.ResultsWhen PVA and PAM ratio was 1∶1 and the volumn of crosslinking agent-25% glutaraldehyde was 1.25 mL,the hydrogels showed the best adsorption and selectivity performance.ConclusionInterpenetrating polymer network hydrogels for molecularly imprinting shows a good extracting performance to flavonoids.

Key words：Molecularly imprinting technique;Interpenetrating polymer network;Polyvinyl alcohol;Polyacrylamide

收稿日期：2015-11-05

基金項目：江蘇大學(xué)第14批科研立項資助項目(157510026-95)；鎮(zhèn)江市重點研發(fā)計劃(SH2015075)

*通信作者

DOI:10.14053/j.cnki.ppcr.201606024