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    分子印跡技術(shù)在蜂產(chǎn)品中的研究進(jìn)展(續(xù))

    2017-01-15 08:56:07陳長寶劉新迎汪建民牛華星王士強(qiáng)秦浩然尹旭升
    中國蜂業(yè) 2017年8期
    關(guān)鍵詞:蜂產(chǎn)品印跡分子

    陳長寶劉新迎汪建民牛華星王士強(qiáng)秦浩然尹旭升

    (1山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,泰安271018;2山東省蜂業(yè)良種繁殖推廣中心,泰安271000;3山東省獸藥質(zhì)量檢驗(yàn)所)

    分子印跡技術(shù)在蜂產(chǎn)品中的研究進(jìn)展(續(xù))

    陳長寶1劉新迎2汪建民1牛華星3王士強(qiáng)2秦浩然2尹旭升2

    (1山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,泰安271018;2山東省蜂業(yè)良種繁殖推廣中心,泰安271000;3山東省獸藥質(zhì)量檢驗(yàn)所)

    (續(xù)《中國蜂業(yè)》2017年第7期)

    3.2 咖啡酸苯乙酯

    咖啡酸苯乙酯是天然存在的一種多酚類化合物,其分子結(jié)構(gòu)中的兒茶酚環(huán)是一種常見的自由基清除結(jié)構(gòu)。因此,對(duì)菇類資源中咖啡酸苯乙酯的探索以及其抗氧化機(jī)制的研究有一定的應(yīng)用價(jià)值。李寧[29]以咖啡酸苯乙酯為印跡分子,4-乙烯吡啶為功能單體,乙二醇二甲基丙烯酸酯為交聯(lián)劑,四氫呋喃和異辛烷的混合溶液作為致孔劑合成MIPs。實(shí)驗(yàn)考察了MIPs對(duì)印跡分子咖啡酸苯乙酯和結(jié)構(gòu)類似物咖啡酸的選擇性,并通過吸附動(dòng)力學(xué)和吸附等溫線對(duì)聚合物進(jìn)行表征。將咖啡酸苯乙酯分子印跡聚合物作為固相萃取的吸附材料,從25種菇類中分離富集咖啡酸苯乙酯和咖啡酸。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,從7種菇類中檢測到咖啡酸的存在,含量在0.004~0.340 μg·g-1。此外,與商品化 C18 柱相對(duì)比,分子印跡柱對(duì)目標(biāo)物表現(xiàn)出較好的親和性和選擇性,該方法應(yīng)該能夠用于蜂膠中咖啡酸苯乙酯等類似物的檢測分析。

    3.3 白楊素

    白楊素又稱白楊黃素,在蜂膠中具有較高的含量,是合成抗癌、抗菌和消炎等藥物的原料之一。馬紅玲[30]以白楊素為印跡分子、丙烯酰胺為功能單體、乙二醇二甲基丙烯酸酯為交聯(lián)劑、偶氮二異丁腈為交聯(lián)劑、環(huán)氧氯丙烷為親水調(diào)節(jié)劑、和DMF/甲醇為混合溶劑,采用沉淀聚合法制備了具有親水性能的開環(huán)MIPs,采用靜態(tài)吸附、動(dòng)態(tài)吸附對(duì)MIPs的吸附性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明開環(huán)MIPs微球?qū)τ≯E分子呈現(xiàn)出了較好的結(jié)合能力,另外又測定了其親水性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明開環(huán)MIPs的親水性能得到了顯著提高。

    4 MIT在蜂毒中的應(yīng)用

    4.1 蜂毒肽

    蜂毒素(也稱為蜂毒溶血肽,即蜂毒肽,Melittin)占蜂毒干重的50%以上,由26個(gè)氨基酸組成,相對(duì)分子質(zhì)量2984,不含二硫鍵,是蜂毒中的主要活性物質(zhì),具有抗菌、抗輻射和非常顯著的抗炎鎮(zhèn)痛作用,是迄今為止人類所知的抗炎活性最強(qiáng)的物質(zhì)之一。Hoshino Y等[32]首先采用過水相沉淀聚合法制備蜂毒肽(26個(gè)氨基酸單元)印跡納米粒子。聚合單體包括作為骨架單體的N-異丙基丙烯酰胺和不同性質(zhì)的其他功能單體,其中含有40%(wt)的疏水性N-叔丁基丙烯酰胺,這樣所得共聚物有較低的下限臨界溶解溫度,故室溫下就可通過自由基引發(fā)沉淀聚合。溶液中還加入了少量的十二烷基硫酸鈉以抑制生成納米粒子的聚集。納米蛋白質(zhì)MIPs有望用于藥物設(shè)計(jì)和合成。許多疾病與酶的活性相關(guān),很多基于小分子化合物的酶抑制劑已用于這些疾病的治療,但存在的普遍問題其對(duì)目標(biāo)酶的選擇性低。其次Hoshino Y等[31]在動(dòng)物體內(nèi)的研究也取得了突破性的進(jìn)展。他們制備了蜂毒素印跡納米粒,并首次作為解毒劑將其運(yùn)用于小鼠體內(nèi),印跡納米粒經(jīng)鼠尾靜脈注射后可與蜂毒素結(jié)合,在進(jìn)入肝臟后被巨噬細(xì)胞攝取,起到解毒的功效。實(shí)驗(yàn)表明,注射了印跡納米粒的小鼠存活率遠(yuǎn)高于其對(duì)照組。研究結(jié)果表明,當(dāng)分子印跡聚合物顆粒中包含適量的N-(1,1-二甲基乙基)-2-丙烯酰胺和丙烯酸時(shí),聚合物表現(xiàn)出較強(qiáng)的結(jié)合蜂毒素的能力;當(dāng)其Kd值是25 pmol·L-1時(shí),非常接近蜂毒素自然抗體的Kd值17 pmol·L-1。該項(xiàng)研究首次實(shí)現(xiàn)了在體內(nèi)環(huán)境中捕捉并中和蜂毒素,起到了和單克隆抗體相同的作用,這一方法的實(shí)現(xiàn)揭開了分子印跡技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用新篇章。并將其成功用于小鼠體內(nèi)蜂毒素的捕獲和中和,起到了解毒效果,這將MIPs在體內(nèi)的應(yīng)用推向了新的范疇。Hoshino Y[33]還將蜂毒肽印跡納米粒子通過靜脈注射進(jìn)白鼠體內(nèi),發(fā)現(xiàn)印跡粒子可結(jié)合血液中的蜂毒肽,從而可有效地緩解了白鼠的中毒癥狀。

    4.2 蜂毒明肽

    蜂毒明肽是蜂毒中的一種主要多肽,占蜂毒干量的3%,由18個(gè)氨基酸組成,分子量2035,是蜂毒中各組份中最小的神經(jīng)毒肽,可透過血腦屏障。以藥物分子為模板,利用MIT合成的MIPs與藥物間的強(qiáng)相互作用可以延遲藥物的釋放,還可以通過光照、時(shí)間、特定分子的存在或者環(huán)境(pH、溫度等)改變來調(diào)控藥物的釋放速度。MIPs因制備簡單、能夠特異性結(jié)合/釋放藥物的特點(diǎn)在藥物遞送方面具有很大的應(yīng)用潛力,可應(yīng)用于靶向給藥系統(tǒng)等。表面分子印跡技術(shù)合成的MIPs進(jìn)一步解決了MIPs中藥物包埋過深無法釋放、因位點(diǎn)不均導(dǎo)致藥量不可控等問題,并進(jìn)一步提高了有效載藥量,使其在藥物遞送領(lǐng)域更具應(yīng)用前景。Zhang Y等[34]用具有穩(wěn)定兩親性分子結(jié)構(gòu)的蜂毒明肽為支架、與膜蛋白p32結(jié)構(gòu)類似的多肽為印跡分子、丙烯酰胺為單體,進(jìn)行了構(gòu)象表位印跡。因膜蛋白p32在各種腫瘤細(xì)胞的表達(dá),所以該印跡模板可以作為靶向識(shí)別腫瘤細(xì)胞的靶點(diǎn)。聚丙烯酰胺作為光敏試劑的有效載體、聚合前加入甲基藍(lán),則得到的MIPs在光照后可產(chǎn)生殺傷腫瘤細(xì)胞的活性氧,從而進(jìn)行光動(dòng)力治療。這種構(gòu)象表位印跡策略構(gòu)建一種新型光控腫瘤靶向藥物遞送系統(tǒng)。

    5 MIT在蜂花粉中的應(yīng)用

    花粉是種子植物特有的結(jié)構(gòu),直徑大小不一,大都在4~200 μm。由于MIPs的孔穴能夠適用于不同大?。╪m~μm)分析物/印跡分子的選擇性識(shí)別,所以MIPs能用于免疫球蛋白、胰島素和花粉等的檢測。Lieberzeit PA等[35]在人工材料內(nèi)含有非共價(jià)相互作用的網(wǎng)絡(luò)這一重要技術(shù)能夠直接用來在線快速分析納米到微米級(jí)的生物分析物,如免疫球蛋白的小生物分析物作為IM在聚丙烯酰胺表面產(chǎn)生的識(shí)別位點(diǎn)能夠選擇性作用于10 nm大小的蛋白質(zhì)分子,識(shí)別率高到足以區(qū)分人、牛和兔的免疫球蛋白。經(jīng)過修飾的功能化表面材料可以相互作用于直徑約10 μm的花粉。樺樹花粉與其印跡位點(diǎn)相結(jié)合時(shí)容易產(chǎn)生Sauerbrey效應(yīng),由于聚合材料表面的自由流動(dòng)性、非印跡材料太小的接觸面積導(dǎo)致正頻位移。25 Am的樺樹花粉在15 μm蕁麻花粉的印跡位點(diǎn)上也存在這種效應(yīng),因?yàn)榉治鑫锖途酆衔镉≯E層的費(fèi)共價(jià)鍵作用太小以至于不能緊密結(jié)合這些花粉分析物,所以也產(chǎn)生了正頻位移。最后,MIPs材料和相互作用生物分析物的反應(yīng)孔穴大小可以調(diào)整到很高的值,以至于酵母可以作為模板分子固定到其表面。純水中受困細(xì)胞的滲透作用使得聚合物/生物復(fù)合材料上的這一結(jié)論顯示了大量的質(zhì)量可逆增加??傮w而言,該技術(shù)可以用于檢測酵母細(xì)胞的實(shí)時(shí)狀態(tài)。Latif U等[36]也認(rèn)為MIT可以有助于合成如酵母、細(xì)菌細(xì)胞等較大顆粒的人工受體,以便來檢測酵母細(xì)胞的生長階段、區(qū)分細(xì)菌細(xì)胞株。甚至可以幫助人們合成MIPs識(shí)別材料以便分析植物花粉,MIPs敏感層的厚度決定了對(duì)印跡分析物的可逆包含作用。此外印跡分析物和孔穴間大小匹配和相互作用的測量描述決定著傳感器裝置的Sauerbrey和non-Sauerbrey作用。Latif U等[37]還探討了正、負(fù)f移位的產(chǎn)生機(jī)理,發(fā)現(xiàn)正f移位可以用一個(gè)其中振動(dòng)傳感器表面耦合到固有的諧振頻率顆粒的耦合諧振模型來解釋。粒子的質(zhì)量和接觸點(diǎn)粘度/粘結(jié)強(qiáng)度決定了它的固有共振頻率。強(qiáng)相互作用會(huì)使粒子和振動(dòng)面依次串列在一起,即似Sauerbrey行為;而弱相互作用可以使粒子在表面上自由振動(dòng),從而產(chǎn)生正f的變化。在具有弱相互作用的氣相和液相中可以觀察到正f位移。當(dāng)芝麻抗體和芝麻蛋白作用時(shí)發(fā)生負(fù)f位移,而和杏仁蛋白作用時(shí)能發(fā)生正f位移。因此認(rèn)為正、負(fù)f移位甚至可以被用來辨別分析物的選擇性的和非選擇性的相互作用。從而研制出一種能夠分化腫瘤細(xì)胞和細(xì)胞器的多孔聚合物材料、并設(shè)計(jì)出了能夠選擇性識(shí)別μm級(jí)大小花粉粒的結(jié)構(gòu)化聚合物。

    6 MIT在蜂王漿中的應(yīng)用

    Sakamoto Y等[38]以氯霉素為印跡分子,制備了作為固相萃取劑的MIPs,經(jīng)LC-UV、LC-MS和ELISA方法對(duì)清除效率的評(píng)估發(fā)現(xiàn)其對(duì)氯霉素的吸附效果高于傳統(tǒng)的反相固相萃取劑,蜂王漿中氯霉素的回收率分別為75%,MIPs萃取劑的使用消除了傳統(tǒng)固相萃取劑萃取后存在的干擾峰,采用MIPs能夠萃取、清除蜂王漿中的雜質(zhì),該方法有望用于檢測蜂產(chǎn)品、畜牧產(chǎn)品中的氯霉素殘留。

    蜂王酸,學(xué)名10-羥基-2-癸烯酸(10-Hydroxy-2-decenoic acid,10-HDA),是蜂王漿中一種重要的不飽和脂肪酸,具有增強(qiáng)機(jī)體免疫力、抗菌、抗癌、抗腫瘤、治療化學(xué)物質(zhì)所致?lián)p傷等多種生理功能。衛(wèi)莎[39]采用MIT中本體聚合的方法,以蜂王酸為印跡分子,4-乙烯基吡啶為功能單體,N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑,制備了能夠特異性識(shí)別蜂王酸的分子印跡聚合物。經(jīng)過一系列的優(yōu)化,確定了蜂王酸MIPs的最佳制備條件,并且對(duì)聚合物進(jìn)行了吸附性能表征、紅外光譜表征和掃描電鏡表征。結(jié)果表明,所制備的聚合物具有較快的吸附速率和較高的吸附容量,并通過Scatchard方程對(duì)材料結(jié)合性能進(jìn)行分析,計(jì)算印跡聚合物的飽和吸附容量Qmax可達(dá)858.4 mg·g-1。將制備的蜂王酸分子印跡聚合物作為固相萃取的填充材料,建立固相萃取與高效液相色譜儀聯(lián)用的方法,檢測蜂王漿及其制品中蜂王酸的含量。對(duì)固相萃取條件如上樣溶液pH、上樣速度、淋洗液、洗脫液及其用量進(jìn)行了優(yōu)化。所建立方法的檢出限(S/N=3)為 0.94 μg·L-1,線性范圍為 10 μg·L-1~1000 μg·L-1(R2>0.99),九次平行實(shí)驗(yàn)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于4.54%。選擇蜂王漿、蜂王漿凍干粉和蜂王漿口服液進(jìn)行添加回收實(shí)驗(yàn),蜂王酸的回收率均在86.53~103.28%之間,實(shí)驗(yàn)證明了所建方法的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。

    7 結(jié)論與展望

    近年來快速發(fā)展的MIT在蜂產(chǎn)品中污染物殘留分析方面的應(yīng)用得到了很多科學(xué)家和科研機(jī)構(gòu)的極大重視,尤其是抑菌劑、農(nóng)藥等污染物殘留的分析檢測和蜂產(chǎn)品中有效物質(zhì)的富集、分離和檢測,但是還存在一些亟待解決的問題。MIPs的制備技術(shù)仍需進(jìn)一步改進(jìn),以提高M(jìn)IPs的選擇性識(shí)別能力、對(duì)印跡分子的結(jié)合量和結(jié)合位點(diǎn)的均一性;天然的識(shí)別系統(tǒng)大都在水溶液中進(jìn)行,而現(xiàn)階段的大多數(shù)MIPs只能在有機(jī)相中聚合、應(yīng)用,在水等極性溶劑中制備和應(yīng)用MIPs的問題還尚未完全解決;當(dāng)前的印跡分子還是以小分子化合物為主,類似蛋白質(zhì)、花粉和DNA/RNA等生物大分子化合物的印跡仍有待研發(fā);納米蛋白質(zhì)MIPs的體內(nèi)應(yīng)用還面臨很多重要問題,如生物相容性和細(xì)胞穿透性等問題;雖然MIT的靈敏度有所提高,但是距離蜂產(chǎn)品實(shí)樣中農(nóng)藥等污染物殘留的快速分析還有許多工作要做;MIPs的商品化應(yīng)用還處于摸索階段。盡管MIT在蜂產(chǎn)品中農(nóng)藥等污染物殘留分析方面還有許多問題尚未完全解決,但是隨著制備方法的改善、實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化、新分析方法的介入和理論知識(shí)的不斷發(fā)展,MIT在人工抗體等方面將有更加廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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