劉艷，胡揚劍，陳萬平，向柏霖

（懷化學(xué)院1.化學(xué)與材料工程學(xué)院；2.民族藥用植物資源研究與利用湖南省重點實驗室；3.功能高分子與無機非金屬材料懷化市重點實驗室，湖南懷化418008）

青藤堿印跡材料制備及性能研究

劉艷1，2，3，胡揚劍1，3，陳萬平1，向柏霖1

（懷化學(xué)院1.化學(xué)與材料工程學(xué)院；2.民族藥用植物資源研究與利用湖南省重點實驗室；3.功能高分子與無機非金屬材料懷化市重點實驗室，湖南懷化418008）

以表面修飾功能基團的SiO2微球為基體，以青藤堿為模板分子，丙烯酸為功能單體，在SiO2微球表面制備青藤堿核－殼型印跡聚合物.采用UV、FTIR、SEM及HPLC等手段進(jìn)行表征和分析.結(jié)果表明：在聚合物表面制備了殼層厚度約為0.05μm的均勻印跡層，對青藤堿表現(xiàn)出較好的印跡效率，且能反復(fù)使用.

核－殼型；二氧化硅微球；青藤堿

青藤堿是從傳統(tǒng)中藥青風(fēng)藤中提取的一種生物堿，分子結(jié)構(gòu)式如圖1，具有免疫抑制、鎮(zhèn)痛、抗炎、抗心律失常等藥理作用［1］.臨床上用其鹽酸鹽制劑，治療各種風(fēng)濕病有較好療效.生物堿傳統(tǒng)提取工藝所用溶劑無毒價廉，但后續(xù)分離困難［2］.分子印跡技術(shù)是近年來迅速發(fā)展起來的一種高選擇性分離技術(shù)，其技術(shù)主要利用具有立體構(gòu)型和相互作用位點雙重識別的高選擇性分子印跡聚合物（Molecularly imprinting polymers，MIPs）作為固相萃取吸附劑，實現(xiàn)目標(biāo)成分富集，并能重復(fù)使用.董襄朝［3］等以左旋麻黃堿為模板分子，合成的MIPs對烙印分子具有很好的親和能力及選擇性.向海艷［4］等以多種物質(zhì)為功能單體制備白藜蘆醇苷分子印跡聚合物，對比選擇出識別性能最好的功能單體.本研究采用表面印跡聚合法［5］合成核－殼型青藤堿MIPs，作為固相萃取材料，分離富集青藤堿，為進(jìn)一步優(yōu)化青風(fēng)藤中青藤堿的提取工藝提供參考.

圖1 青藤堿結(jié)構(gòu)式

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

IR－Prestige－21紅外光譜分析儀（日本島津公司），UV－2450紫外光譜儀（日本島津公司），LC－15C液相色譜儀（日本島津公司），X650掃描電鏡儀（日本日立公司），BK－3200DTD超聲波清洗機（寧波新芝生物科技股份有限公司），RE－52旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器（上海亞榮生化儀器廠），800型電動離心機（江蘇金壇市金城國勝實驗儀器廠）.

戊二醛（50%，天津科密歐化學(xué)試劑有限公司），氨丙基三甲氧基硅烷（APTMS，97%，上海新鉑化學(xué)技術(shù)有限公司），乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA，98%，上海新鉑化學(xué)技術(shù)有限公司），青藤堿（西安太康生物科技有限公司，批號：0009002），氨水（AR，25%～28%，阿拉丁試劑有限公司），偶氮二異丁腈（AIBN）、正硅酸乙酯（TEOS）、氯仿、丙烯酸（AA）等均為分析純，水為去離子水.

1.2 SiO2微球的制備

在250 mL的三頸圓底燒瓶中，加入60 mL無水乙醇、5 mL氨水、5 mL去離子水，室溫下攪拌30 min，取事先配制好的30 mL 50%（V/V）的TEOS的無水乙醇溶液緩緩滴加到上述混合液中，待溶液呈白色渾濁時，室溫攪拌12 h，乙醇離心洗滌，85℃真空干燥10 h.

1.3 APTMS－SiO2的制備

在500 mL圓底燒瓶中加入8.0 g上述制備的SiO2微球，加入240mL 8mol/L鹽酸，回流12 h后，用水過濾洗滌至中性，于130℃下干燥9 h.將活化的SiO2加到120 mL 10%（V/V）的APTMS水溶液中，60℃下攪拌0.5 h.用去離子水和丙酮分別洗滌APTMS修飾的SiO2，除去殘余的APTMS，接著100℃干燥2 h，得到APTMS－SiO2.

1.4 CHO－APTMS－SiO2的制備

在500mL錐形瓶中加入13 g APTMS－SiO2，235mL 5%（w/w）戊二醛水溶液，室溫攪拌1 h.將反應(yīng)得到的CHO－APTMS－SiO2依次用水和丙酮洗滌，除去多余的戊二醛，100℃干燥2 h，待用.

1.5 紫外吸收法確定模板分子與功能單體配比

物質(zhì)的量比為1∶0、1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6的模板分子青藤堿與功能單體AA，分別溶于一定量氯仿中充分復(fù)合，測定這七種溶液的紫外吸收光譜.AA是α、β不飽和酸，在大于210 nm處基本沒有紫外吸收.模板分子與功能單體結(jié)合后，因新引入功能團，青藤堿原有最大吸收峰強度會變化.通過紫外光譜分析可以獲得不同比例功能單體與模板分子之間作用力大小的信息［6］，選擇最佳配比.

1.6 MIPs的合成

在250 mL錐形瓶中，將0.2 g CHO－APTMS－SiO2顆粒超聲分散于50 mL氯仿中，分別加入模板分子青藤堿3.3 g，功能單體AA 2.75mL，交聯(lián)劑EGDMA 38.5 mL，引發(fā)劑AIBN 0.1 g，冰水浴中通氮氣5 min，50℃下磁力攪拌反應(yīng)5 h，升溫至60℃反應(yīng)10 h，繼續(xù)升溫至85℃反應(yīng)5 h.冷卻至常溫后過濾，依次用適量的乙酸及甲醇洗滌至用高效液相色譜檢測不到青藤堿為止.用丙酮將所得材料浮選3次，每次浮選將懸混液靜置40 min，棄去上清液中過細(xì)粒子，真空干燥得MIPs.

1.7 模板分子的洗脫

稱取1.0 g研磨后的MIPs于100 mL錐形瓶中，加入50 mL 90%（V/V）甲醇乙酸溶液，塞好塞子，超聲萃取30 min，固液離心分離，反復(fù)洗脫，直至紫外分光光度計于262 nm檢測不到洗滌液中青藤堿分子峰為止，將聚合物置于40℃真空干燥箱中干燥至恒重，得青藤堿MIPs.非印跡聚合物（NIPs）作為空白對照，合成過程除不加模板分子外，其它條件同上.印跡聚合物制備反應(yīng)原理基于劉麗［5］的方法，過程做適量改進(jìn).

1.8 液相色譜標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的測定

配制0.1～0.5 mg/mL的一系列青藤堿乙腈溶液，在檢測波長為262 nm，流動相為乙腈－0.01 mol/L NaH2PO4（32∶68），流速為1 mL/min條件下測定峰面積，平行測3次，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線.其回歸方程為y＝8 ×106x－234301，R2＝0.9997.在一定濃度范圍內(nèi)，吸光度與濃度成良好線性關(guān)系.

1.9 靜態(tài)吸附實驗

精密稱取20 mg聚合物（MIPs或NIPs），與10 mL不同濃度的青藤堿乙腈溶液，同置于15 mL離心管中，密封，超聲振蕩3 h后，離心分離，取上清液，用乙腈定量稀釋到標(biāo)準(zhǔn)工作曲線濃度范圍，用高效液相色譜檢測峰面積，根據(jù)青藤堿的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線算出上清液濃度，計算聚合物對不同濃度的青藤堿溶液的吸附量Q.

式中：Q（mg/g）是聚合物對青藤堿的結(jié)合量；V（mL）是青藤堿溶液的體積；Co（mg/mL）是青藤堿溶液的初始濃度；Ct是t時間青藤堿的濃度；m（g）是聚合物的質(zhì)量.計算MIPs和NIPs對青藤堿的吸附量Q，平行測定3次，取平均值.

1.10 聚合物的解吸附和再吸附

在20 mg吸附過青藤堿的MIPs中，加入10 mL 9：1甲醇－乙醇溶液（V/V），分別超聲5、10、15、20、30、40、50、60、80、100 min后離心分離.旋轉(zhuǎn)蒸除上清液溶劑，用乙腈定量稀釋，測得峰面積，計算相應(yīng)濃度.據(jù)解吸附前后溶液濃度的變化，算出MIPs對青藤堿的剩余吸附量Qr，平行測定3次，取平均值［8］.將解吸附后的MIPs用甲醇離心洗滌至中性，于40℃真空干燥箱中干燥至恒重，反復(fù)進(jìn)行對青藤堿的靜態(tài)吸附實驗.

2 結(jié)果與分析

2.1 紫外光譜法確定模板分子和功能單體配比

采用紫外光譜儀測定七種混合溶液的紫外吸收光譜，如圖2.從圖2中可以看出，青藤堿和丙烯酸之間通過氫鍵或離子鍵形成了較穩(wěn)定的主客體復(fù)合物，功能單體加入量增加時，吸收強度逐漸增加.功能單體的用量并不是越大越好，過量的功能單體可能導(dǎo)致非預(yù)定的功能單體的殘基產(chǎn)生，從而增加非選擇性結(jié)合位點，同時功能單體的濃度過大可能提高自身締合程度，導(dǎo)致選擇性結(jié)合位點降低［9］.綜合各因素，初始選擇了模板分子和功能單體比例為1∶4和1∶6合成分子印跡聚合物，通過吸附性能比較進(jìn)一步優(yōu)化比例.

圖2 模板分子與功能單體復(fù)合溶液紫外光譜分析圖

2.2 紅外結(jié)果分析

采用紅外光譜分析儀對SiO2微球、APTMS修飾的SiO2微球、戊二醛和APTMS修飾的SiO2微球、NIPs及模板分子洗脫前后的MIPs進(jìn)行紅外光譜分析，實驗結(jié)果如圖3、4.圖3中三條曲線在1 030～400 cm－1處都有較弱的吸收峰，這是Si－O－Si的不對稱伸縮吸收引起的；在460 cm－1處出現(xiàn)Si－O－Si鍵的彎曲振動峰；750 cm－1左右的吸收峰為Si－O－Si的對稱吸收峰；在970 cm－1附近出現(xiàn)極弱的吸收峰，這是Si－OH的彎曲振動吸收峰；1 640 cm－1處出現(xiàn)的吸收峰，這可能是因為二氧化硅很容易吸附水，這個峰是水的彎曲振動引起的；3 400 cm－1處有一個寬峰，這是硅羥基（Si－OH）吸收峰.APTMS修飾的SiO2微球曲線與SiO2微球的曲線比較，在1 380 cm－1處有N－H彎曲振動峰，表明氨基成功修飾在SiO2表面.戊二醛和APTMS修飾的SiO2微球曲線中2 400～2 300 cm－1處有明顯的C＝N峰，這是因為戊二醛的一個醛基修飾了氨基化硅球，同時在2 800～2 600 cm－1處顯示出醛基的C＝O弱吸收峰，表明微球表面有醛基的存在；而該曲線與APTMS修飾的SiO2微球曲線相比在3 400 cm－1處寬峰有所變?nèi)?，這可能是由于部分由于位阻原因未與APTMS反應(yīng)的裸露的部分Si－OH能與擁有較小位阻的戊二醛反應(yīng)轉(zhuǎn)變成縮醛.

圖3 SiO2微球、APTMS修飾的SiO2微球、戊二醛和APTMS修飾的SiO2微球的紅外光譜圖

圖4 NIPs及模板分子洗脫前后的MIPs紅外光譜圖

圖4 中三條紅外曲線在3 500～3 200 cm－1有吸收峰，這可能對應(yīng)硅膠上未反應(yīng)完全的－OH，由于衍生化基團的位阻等影響，表面的硅羥基不可能反應(yīng)完全.MIPs兩條曲線在3 000～2 900 cm－1，1 650～1 460 cm－1都有C＝C和苯基的吸收峰，但是很明顯洗脫模板后MIPs曲線比洗脫前的MIPs曲線的吸收峰相對變?nèi)?，? 730～1 710 cm－1的C＝O峰也相對變?nèi)?，說明洗脫后的MIPs中含有的青藤堿已有較明顯減少.通過空白對照品NIPs和MIPs的紅外光譜圖也證明了新合成的MIPs中含有青藤堿.

2.3 SEM分析

采用掃描電鏡對SiO2微球和洗脫后的MIPs進(jìn)行形貌分析結(jié)果如圖5所示.圖5a中SiO2為粒徑均勻的規(guī)則微球，粒徑大約為0.2μm.圖5b中MIPs表面光滑，粒徑均勻，尺寸約為0.3μm的微球.通過兩張電鏡圖對照可以估算出SiO2表面印跡聚合物殼層厚度為0.05 μm.

圖5 SiO2微球和MIPs的掃描電鏡圖

2.4 模板分子和功能單體比例的優(yōu)化

表1 青藤堿與丙烯酸不同比例的MIPs吸附性能

用特異因子α＝QMIPs／QNIPs，表示MIPs的特異吸附能力［8］，青藤堿與丙烯酸不同比例的MIPs的單位吸附量和特異因子如表1所示.從表1可看出，青藤堿與丙烯酸比例為1∶4時，MIPs的單位吸附量雖然較1∶6時略小，但特異因子較1∶6時好，故選擇1∶4作為模板分子與功能單體的最佳比例合成目標(biāo)MIPs.

2.5 MIPs吸附性能評價

以青藤堿的乙腈溶液初始濃度Co（mg/mL）為橫坐標(biāo)，MIPs或NIPs的單位吸附量Q（mg/g）為縱坐標(biāo)，繪制吸附等溫線（如圖6）.從圖6看出，MIPs對青藤堿的單位吸附量明顯大于NIPs，具有較好的親和性，顯示了良好的識別性能.

圖6 MIPs的結(jié)合等溫線

2.6 解吸附與再吸附性能評價

為考察所合成的MIPs作為固相萃取劑的解吸附及重復(fù)利用性能，以解吸附時間（min）為橫坐標(biāo)，MIPs對青藤堿的剩余單位吸附量Qr（mg/g）為縱坐標(biāo)，繪制動態(tài)解吸附曲線（如圖7）.從圖7可知，隨著時間的延長，剩余單位吸附量變少，到30 min時，模板分子青藤堿已大部分被解吸附.為了實現(xiàn)解吸附，以40 min為解吸附時間；將解吸附后的MIPs再進(jìn)行靜態(tài)吸附，如此反復(fù)10次，單位吸附量仍在5.8 mg/g以上，可見所得的MIPs微球能反復(fù)利用多次.

3 結(jié)論

本文采用SiO2微球表面印跡聚合法合成了核－殼型青藤堿MIPs微球，結(jié)合紫外吸收光譜和MIPs特異吸附能力確定模板分子和功能單體的比例為1∶4；通過紅外光譜分析鑒定了合成過程；通過掃描電鏡觀察分析得到了粒度均勻，表面圓整，殼層厚度約為0.05μm的微球.該印跡微球?qū)δ繕?biāo)物質(zhì)青藤堿表現(xiàn)出較好的印跡效果，且能反復(fù)多次使用，有望用作固相萃取材料分離富集青風(fēng)藤中有效成分青藤堿.

［1］朱士龍，陳迪釗，李勇，等.青藤堿與羥丙基－β環(huán)糊精的包合作用［J］.精細(xì)化工，2012，29（2）：159－163.

［2］侯文峰.青風(fēng)藤提取工藝的研究［J］.中醫(yī)研究，2002，15（6）：25－26.

［3］董襄朝，王薇，王海波，等.麻黃堿印跡聚合物合成條件對其形態(tài)及結(jié)合特性的影響［J］.色譜，2005，23（1）：7－11.

［4］向海艷，范銀洲，李曼，等.選擇性富集分離虎杖中白藜蘆醇苷的分子印跡聚合物的制備及分子識別性能研究［J］.分析測試學(xué)報，2013，32（1）：45－50.

［5］劉麗.新型印跡聚合材料的研制及應(yīng)用研究［D］.吉首：吉首大學(xué)，2010.

［6］尹小英，衷友泉，江一帆，等.分子印跡聚合反應(yīng)中功能單體與模板分子間作用力的光譜分析［J］.光譜學(xué)與光譜分析，2010，30（8）：2211－2214.

［7］林秋明，何建峰，劉嵐，等.不同功能單體合成的分子印跡聚合物識別性能的研究［J］.化學(xué)研究與應(yīng)用，2007，19（10）：1084－1088.

［8］殷曉佳，彭艷，許貫虹，等.決雌醇類似物分子印跡聚合物的制備及性能研究［J］.化學(xué)研究與應(yīng)用，2010，22（1）：73－77.

［9］李瓊，嚴(yán)軍，李方.分子印跡聚合物吸附性能的影響因素探討［J］.化學(xué)研究與應(yīng)用，2007，19（5）：550－552.

Preparation and Performance Study of Sinomenine Imprinted Material

LIU Yan1，2，3，Hu Yang-jian1，3，CHENWan-ping1，XIANG Bai-lin1
（1.School of Chemical and Material Engineering，Huaihua University，；
2.The Key Laboratory of Hunan Province for the Study and Utilization of Ethnic Medicinal Plant Resources，Huaihua University；
3.Huaihua Key Laboratory of Functional Inorganic＆Polymeric Materials，Huaihua University，Huaihua，Hunan 418008）

With SiO2microspheres modified with functional groups as the matrix，the sinomenine as template molecule，acrylic acid as functionalmonomer，the core－shell imprinted polymers of sinomenine on the surface of SiO2micros－phereswere prepared.The polymerswere characterized and analyzed by UV，F(xiàn)T－IR，SEM，HPLC and so on.The results showed that the uniform imprinting layer with about 0.05μm shell thickness was prepared on polymers，which showed a good imprinting performance for sinomenine，and could be used repeatly.

core－shell type；silicon dioxide spherical particles；sinomenine

O636.9

A

1671－9743（2015）11－0043－04

2015－10－19

民族藥用植物資源研究與利用湖南省重點實驗室開放基金資助項目（ZDSYSJJ2012－6）；懷化學(xué)院科研項目（HHUY2011－07）.

劉艷，1983年生，女，湖南益陽人，講師，博士研究生，研究方向：藥用功能材料的制備.