張麗，緱浩，劉海霞，鄭艷萍，趙國(guó)虎

(蘭州城市學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

拉巴烏頭堿(Lappaconine)，又叫高烏甲素、刺烏頭堿，是從高烏頭根中分離得到的二萜類生物堿，常用作鎮(zhèn)痛藥，有較強(qiáng)的鎮(zhèn)痛作用[1]，是普通鎮(zhèn)痛藥氨基比林的7倍，鎮(zhèn)痛效果與杜冷丁相當(dāng)，但鎮(zhèn)痛效果維持時(shí)間更長(zhǎng)，無(wú)成癮性，無(wú)致畸作用，也不會(huì)發(fā)生積蓄中毒，對(duì)患者肝腎功能，造血功能無(wú)影響，另外還有局部麻酔，降溫和消腫作用[2].拉巴烏頭堿常從高烏頭根中分離得到，高烏頭(AconitumsinomontanumNakai)為毛茛科烏頭屬植物，是我國(guó)的特有植物，其根有毒、可藥用，可消腫、止痛、祛風(fēng)和活血散瘀[3].目前從高烏頭根中分離提取拉巴烏頭堿仍然是一項(xiàng)相對(duì)繁瑣耗時(shí)的工作，找到一種高效低成本的分離方法已成為人們研究的焦點(diǎn)[4].

分子印跡就是仿照抗原-抗體的形成機(jī)理，在印跡分子周圍形成高交聯(lián)的剛性高分子，除去印跡分子后在聚合物的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中留下具有結(jié)合能力的反應(yīng)基團(tuán)，對(duì)模板分子表現(xiàn)出高度的選擇識(shí)別能力[5].近年來(lái)，由于合成藥物的毒副作用使人們?nèi)找媲嗖A天然藥物和中藥藥材.但是中草藥成分復(fù)雜，各種成分含量懸殊，且許多有效成分是微量的，因此從中分離純化有效成分是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作.而分子印跡的強(qiáng)特異性和高選擇性可以將一些含量很低的有效成分直接從粗提物中篩選出來(lái)，該技術(shù)在中藥活性成分分離上具有較好的開(kāi)發(fā)利用前景.賀湘凌等[6]采用環(huán)糊精分子印跡聚合物分離純化了銀杏黃酮、葛根黃酮等；Theodoridis等[7]以蘆丁和槲皮素為模板分子，通過(guò)非共價(jià)方法制備了可選擇性吸附這2種類黃酮類化合物的MIP，并從紅酒、白酒、橙汁和茶中富集類黃酮組分.非瑟酮是中藥黃櫨的主要組成成分，屬于天然類黃酮物質(zhì)，具有抗炎、抗菌作用.李禮等[8]以非瑟酮為模板分子，丙烯酰胺為功能單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯為交聯(lián)劑，制備了非瑟酮MIP，研究了非瑟酮在該SPE柱上的保留行為，并優(yōu)化了分離條件，使非瑟酮和槲皮素類似物成功地被分離.Lai等[9]以苦參堿為模板通過(guò)懸浮聚合法合成了球狀聚合物，萃取了中藥苦參堿中的苦參堿和氧化苦參堿；Dong等[10]采用類似的聚合方法，合成了麻黃堿分子印跡聚合物，用于固相萃取篩選出了草藥麻黃草中的L-麻黃堿.

分子印跡制備技術(shù)(MIT)作為中藥活性成分提取的一種新技術(shù)[11-13]，其最大特點(diǎn)是用已知的化合物為印跡分子，合成化合物的印跡聚合物[14-15]，對(duì)中藥提取液進(jìn)行高通量篩選.本論文首次以拉巴烏頭堿為模板分子，采用本體聚合法制備印跡聚合物[16-18]，研究不同功能單體和致孔劑(溶劑)對(duì)拉巴烏頭堿分子印跡聚合物分子識(shí)別能力的影響，為拉巴烏頭堿印跡聚合物合成時(shí)正確選擇功能單體、分散溶劑及交聯(lián)劑提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

拉巴烏頭堿(LA，實(shí)驗(yàn)室自提)；甲基丙烯酸(MAA，阿拉丁海天公司)；丙烯酰胺(C3H5NO，阿拉丁海天公司)；乙二醇二甲基丙烯酸(EDMA，阿拉丁海天公司)；偶氮異丁腈(AIBN，阿拉丁海天公司)；乙腈(分析純，天津市凱信化學(xué)有限公司)；甲苯(分析純，北京化工廠)；恒溫水浴鍋(DF-101S)；紫外分光光度計(jì)(UV-2250，日本島津公司)；電子天平(BSA124S)；KQ-500E型臺(tái)式機(jī)械超聲波清洗器.

1.2 分子印跡聚合微球的制備

稱取2 mg拉巴烏頭堿，分別將其溶于5 mL丙酮、乙腈、甲醇和甲苯/乙腈(9∶1，V/V)4種溶劑中，對(duì)其溶解速度進(jìn)行觀察.

將58.464 0 mg的拉巴烏頭堿,10 mL乙腈，0.4 mmol功能單體甲基丙烯酸(MAA)加入50 mL圓底燒瓶中，于室溫下超聲振蕩30 min，使拉巴烏頭堿與MAA充分反應(yīng)，再依次加入交聯(lián)劑EDMA 2 mmol和引發(fā)劑AIBN 15 mg，振蕩混合均勻后，對(duì)50 mL圓底燒瓶中的混合液充氮?dú)?～10 min，進(jìn)行去氧操作后蓋上磨口玻璃塞，用封口膜密封，將圓底燒瓶置于60 ℃恒溫水浴鍋中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)16 h后，觀察聚合是否完全，聚合完全會(huì)形成白色粉末固體.將聚合物取出冷卻至室溫，將其研碎，過(guò)45 μm金屬濕篩；將濕篩上的分子印跡聚合微球用濾紙包裹，置于甲醇/冰醋酸(80∶20，V/V)溶液中，進(jìn)行2 h超聲振蕩；然后將濾紙包置于索氏提取器中，用甲醇/冰醋酸(80∶20，V/V)溶液洗脫模板分子和未聚合的功能單體及交聯(lián)劑，洗脫24 h，至洗脫液中檢測(cè)不到模板分子，再用純甲醇洗脫5 h，洗去冰醋酸；于真空干燥箱中50 ℃烘干，得到印跡分子MIP聚合物.按同樣的方法不加模板分子制取其空白對(duì)照聚合物非印跡分子NIP.改變功能單體，重復(fù)上述制備過(guò)程，改變?nèi)軇┓謩e用甲苯/乙腈(1∶1、2∶8，V/V)替換，制取得到不同的MIP及NIP聚合物.

該反應(yīng)機(jī)理如圖1所示，在某種適當(dāng)?shù)娜軇?致孔劑)中，拉巴烏頭堿(模板分子)為生物堿，分子中含有2個(gè)羥基，3個(gè)甲氧基，1個(gè)酰胺，1個(gè)酯基，1個(gè)N橋環(huán)可分別作為氫鍵的供氫基團(tuán)及受氫基團(tuán)，與甲基丙烯酸(功能單體，或者丙烯酰胺)依靠2者之間的多重氫鍵的非共價(jià)鍵的相互作用，在拉巴烏頭堿分子周圍形成單體-模板分子復(fù)合物，在交聯(lián)劑EDMA作用下，通過(guò)AIBN(引發(fā)劑)引發(fā)進(jìn)行熱聚合，使單體-模板分子復(fù)合物與交聯(lián)劑在致孔劑的存在下，在模板分子周圍形成高聯(lián)的剛性拉巴烏頭堿聚合物，將甲基丙烯酸的功能基團(tuán)在模板分子上固定在特定位置，最后將聚合物中的模板分子洗脫出來(lái).經(jīng)過(guò)以上步驟，聚合物中出現(xiàn)大小、形態(tài)以及分子識(shí)別位點(diǎn)與模板分子匹配的印跡空穴，此空穴將對(duì)模板分子及其類似物具有特異性識(shí)別[19].

圖1 拉巴烏頭堿分子聚合微球制備過(guò)程Figure 1 The structure of preparation of Lappaconine molecularly imprinted polymer microspheres

1.3 吸附性能測(cè)定

1.3.1 拉巴烏頭堿最大紫外吸收峰測(cè)定 將配制的0.1 mmol/L的拉巴烏頭堿溶液進(jìn)行紫外波長(zhǎng)掃描，得其紫外吸收曲線(圖2)，測(cè)定其紫外最大吸收峰，最大吸收波長(zhǎng)分別為308、 252、 212 nm.

圖2 拉巴烏頭堿的紫外吸收曲線Figure 2 Ultraviolet absorption curve of Lappaconine

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制 準(zhǔn)確稱取46.8 mg的拉巴烏頭堿，用甲醇溶解后將其定容至100 mL容量瓶中，得到0.8 mmol/L的拉巴烏頭堿標(biāo)準(zhǔn)液，再用半倍稀釋法配制0.05、0.1、0.2、0.4、0.8 mmol/L梯度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用紫外分光光度計(jì)在拉巴烏頭堿的最大吸收波長(zhǎng)為308 nm測(cè)0.05、0.1、0.2、0.4、0.8 mmol/L濃度下標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，繪制拉巴烏頭堿溶液濃度與其吸光度的工作曲線，并進(jìn)行線性回歸處理[20].因在紫外吸收波長(zhǎng)為308 nm時(shí)，線性關(guān)系較好，故所有吸附性能在308 nm下測(cè)定.以拉巴烏頭堿溶液吸光度A對(duì)其濃度C進(jìn)行線性回歸得回歸方程(圖3).

1.3.3 聚合物吸附性能的測(cè)定 將25 mg拉巴烏頭堿分子印跡聚合微球加入10 mL具塞試管中，加入0.1 mmol/L的拉巴烏頭堿甲醇溶液，室溫振蕩24 h，取上清液過(guò)濾，在308 nm波長(zhǎng)下測(cè)其吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算其吸附后濃度，根據(jù)吸附前后溶液中拉巴烏頭堿濃度變化計(jì)算聚合微球的吸附量，如下式：

圖3 拉巴烏頭堿溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線Figure 3 Standard curve of Lappaconine

Q=2.14×(C0-Ce)×V/m

式中，Q為聚合微球吸附量(μmol/g)；C0為吸附前溶液中拉巴烏頭堿的濃度(mmol/L)；Ce為吸附后溶液中拉巴烏頭堿的濃度(mmol/L)；m為稱取的分子印跡聚合物的質(zhì)量(g)；V為振蕩的拉巴烏頭堿溶液體積(L).

1.3.4 MIP與NIP等溫吸附測(cè)定 準(zhǔn)確稱取MIP和NIP聚合物5份，每份20 mg，置于10 mL具塞試管，分別加入0.1、0.2、0.4、0.5、0.6 mmol/L拉巴烏頭堿分子甲醇溶液10 mL，于室溫振蕩24 h后取上清液過(guò)濾，進(jìn)行紫外測(cè)定，以結(jié)合前后溶液中拉巴烏頭堿的濃度變化計(jì)算分子印跡微球?qū)蜑躅^堿的結(jié)合量.

1.3.5 分子印跡聚合物的選擇 分別稱取2份MIP和NIP聚合物，每份25 mg，放入10 mL具塞比色管中，分別加入0.1 mmol/L拉巴烏頭堿甲醇溶液10 mL和0.1 mmol/L的β-谷甾醇甲醇溶液10 mL密封，于室溫下振蕩 24 h，使印跡聚合物微球充分吸附溶液中目標(biāo)分子.取出后過(guò)濾，進(jìn)行紫外測(cè)定，根據(jù)結(jié)合前后溶液中拉巴烏頭堿的濃度變化計(jì)算分子印跡微球?qū)δ繕?biāo)底物的結(jié)合量.

2 結(jié)果與分析

2.1 溶劑的選擇

因拉巴烏頭堿為生物堿分子，極性大，呈弱堿性，不易溶于常見(jiàn)的有機(jī)溶劑，需測(cè)試好溶解性.統(tǒng)一溶劑量為5 mL，溶解模板分子2 mg，所以根據(jù)溶解速度快慢來(lái)確定選取何種溶劑作致孔劑.反應(yīng)溶劑對(duì)印跡聚合物的吸附特性具有很重要的作用[21]，首先，作為溶劑，能夠使模板分子與功能單體進(jìn)入1個(gè)均相體系，利于二者形成較穩(wěn)定的復(fù)合物；其次是作為致孔劑，可以使印跡聚合物中具有一定的孔結(jié)構(gòu)，這樣對(duì)印跡識(shí)別過(guò)程十分有利；最后，除了前2個(gè)作用外，還需盡量降低溶劑的極性和質(zhì)子化，因?yàn)樵诜菢O性溶劑體系中模板分子和功能單體更易于形成主客體復(fù)合物.乙腈溶解性最好，但是極性大，所以選擇加入小極性的非質(zhì)子溶劑甲苯作混合體系.試驗(yàn)結(jié)果如表1所示，乙腈和甲苯/乙腈(1∶1，2∶8，V/V)混合體系溶解拉巴烏頭堿的速度非?？?，考慮使用乙腈或甲苯/乙腈體系作為致孔劑，而丙酮的溶解性不好，揮發(fā)性大，不選用其作致孔劑.

表1 拉巴烏頭堿溶解性試驗(yàn)結(jié)果

2.2 吸附性能測(cè)定

2.2.1 不同功能單體對(duì)吸附量的影響 配制拉巴烏頭堿甲醇溶液，濃度為0.1 mmol/L，分別稱取一定量的以甲基丙烯酸、丙烯酰胺為功能單體的分子印跡微球聚合物和非分子印跡微球聚合物，進(jìn)行吸光度測(cè)定并計(jì)算其飽和吸附量(表2，表3).

多次試驗(yàn)表明，通過(guò)本體聚合法直接聚合得到的分子印跡聚合物MIP和NIP都吸附拉巴烏頭堿分子，吸附量數(shù)值差別不大，但是將MIP和NIP分別研磨過(guò)篩，孔徑大小為45 μm，MIP1和MIP2分別為粒徑大于45 μm和小于45 μm的微球.由表2可知，大顆粒的MIP1和NIP1的吸附量沒(méi)有明顯差別，說(shuō)明沒(méi)有吸附選擇性；而小顆粒MIP2的吸附量為11.5 μmol/g，遠(yuǎn)大于其空白對(duì)照NIP2的吸附量0.4 μmol/g，表明以乙腈為溶劑、甲基丙烯酸為功能單體時(shí)制備的聚合物微球粒徑小于45 μm，所獲得的微球粒徑分布較單一，平均粒徑在45 μm左右，對(duì)拉巴烏頭堿具有比較顯著的識(shí)別效應(yīng)，而NIP2對(duì)它們主要是通過(guò)非特異性吸附起作用.結(jié)果也進(jìn)一步表明，在 MIP2中存在固定排列的結(jié)合基團(tuán)的立體空穴，空穴的大小決定于模板分子的大小，空穴內(nèi)的結(jié)合基團(tuán)的位置決定于模板分子結(jié)合基團(tuán)的位置，而非印跡聚合物NIP2中則沒(méi)有這種孔穴.

表2 以乙腈為溶劑、 甲基丙烯酸為功能單體聚合物吸附量

MIP1(NIP1)：(非)印跡分子大顆粒；MIP2(NIP2)：(非)印跡分子小顆粒；C0：吸附前溶液中LA的濃度；Ce：吸附后溶液中LA的濃度；m:稱取的分子印跡聚合物的質(zhì)量；V:LA溶液的體積；Q:聚合物的吸附量.

MIP1(NIP1): (Non)imprinted molecular large particles；MIP2(NIP2):(Non)imprinted molecular small particles；C0：Concentration of LA in the solution before adsorption；Ce：Concentration of LA in the solution after adsorption；m:Mass of molecularly imprinted polymer weighed；V：Volume of LA solution；Q：Amount of adsorbed polymer.

表3 以乙腈為溶劑、丙烯酰胺為功能單體聚合物吸附量

從表3可看出，將印跡微球過(guò)45 μm金屬篩后，大顆粒MIP1吸附量為3.5 μmol/g，NIP1吸附量為3.9 μmol/g；小顆粒MIP2吸附量為6.0 μmol/g，NIP2吸附量為4.8 μmol/g；大小顆粒MIP和NIP吸附量相近，表明以乙腈為溶劑、丙烯酰胺為功能單體時(shí)制備的聚合物微球MIP選擇性不好，沒(méi)有形成特異性識(shí)別的空穴位點(diǎn).

對(duì)比表2與表3可知，試用2種功能單體，甲基丙烯酸與模板分子的選擇識(shí)別性優(yōu)于丙烯酰胺，分析其結(jié)構(gòu)，推測(cè)拉巴烏頭堿分子中的酰胺基、羥基與甲基丙烯酸中的羧基能夠形成多種氫鍵，而氫鍵具有方向性和飽和性[22]，因而制備出來(lái)的分子印跡聚合物選擇性往往會(huì)較高，而拉巴烏頭堿分子中的酰胺基與丙烯酰胺中的酰胺基只能形成1種氫鍵，與模板分子的結(jié)合性不強(qiáng).分子印跡聚合物的選擇性與模板和功能單體之間相互作用的情況以及模板分子的三維結(jié)構(gòu)和剛性有關(guān)，有諸多報(bào)道的例子都顯示,制備分子印跡聚合物時(shí),使用多種非共價(jià)作用類型制得的分子印跡聚合物往往比只用1種作用類型制得的分子印跡聚合物在選擇性和分離能力上具有優(yōu)勢(shì)[23-24].

2.2.2 改變?nèi)軇?致孔劑)對(duì)吸附量的影響 由表4可知，分子印跡微球濃度為0.1 mmol/L時(shí)，MIP吸附量為12.3 μmol/g，NIP吸附量為13.6 μmol/g，表明以甲苯乙腈為溶劑、甲基丙烯酸為功能單體時(shí)制備的聚合物微球選擇性不好，同時(shí)說(shuō)明甲苯乙腈為溶劑致孔效果不好，沒(méi)有形成固定排列的結(jié)合拉巴烏頭堿分子的立體空穴.

由表5可知，分子印跡微球濃度為0.1 mmol/L時(shí)，MIP吸附量為10.2 μmol/g，NIP吸附量為9.9 μmol/g， MIP和NIP吸附量均相近，表明以甲苯/乙腈(1∶1，V/V)為溶劑、丙烯酰胺為功能單體制備的聚合物微球選擇性不好.

表4 以甲苯/乙腈為溶劑、甲基丙烯酸為功能單體聚合物吸附量

表5 以甲苯/乙腈為溶劑、丙烯酰胺為功能單體聚合物吸附量

比較表4和表5，發(fā)現(xiàn)將溶劑換為甲苯/乙腈體系，不管是甲基丙烯酸還是丙烯酰胺，聚合物微球的吸咐選擇性都不好.說(shuō)明溶劑對(duì)聚合物選擇識(shí)別性的影響很重要.溶劑對(duì)聚合物的影響主要表現(xiàn)在，控制非共價(jià)鍵結(jié)合的強(qiáng)度，同時(shí)影響最后形成的聚合物的形態(tài)，而非共價(jià)作用的強(qiáng)弱[22].

本試驗(yàn)采用甲苯-乙腈混合溶劑作為聚合試驗(yàn)的溶劑，所得印跡微球吸附選擇性不好的原因可能是甲苯極性低，對(duì)模板分子溶解度小，對(duì)聚合物溶解度大，聚合物微球無(wú)法達(dá)到足夠大的粒徑便從溶液中析出，對(duì)底物的吸附性也隨之降低[25]；另外由于聚合物的形態(tài)也會(huì)受溶劑的影響,有的溶劑會(huì)使聚合物發(fā)生程度不等的溶脹,從而改變其結(jié)合部位的三維結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其對(duì)底物的吸附性降低[22].

飽和吸附量的測(cè)定結(jié)果表明：以拉巴烏頭堿為模板分子，分別以乙腈為致孔劑，以甲基丙烯酸(MAA)為功能單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)作交聯(lián)劑，偶氮異丁腈(AIBN)作引發(fā)劑，反應(yīng)24 h，拉巴烏頭堿、MAA、EDMA摩爾比為1∶4∶20，制備得到印跡微球，洗脫完過(guò)45 μm金屬篩后，粒徑小于45 μm的小顆粒MIP2的吸附量遠(yuǎn)大于其空白對(duì)照NIP2吸附量.

2.3 MIP與NIP等溫吸附測(cè)定

以乙腈為溶劑、甲基丙烯酸為功能單體制備的聚合物有相對(duì)較好的吸附量，故以此聚合物來(lái)測(cè)定MIP與NIP的等溫吸附量(表6，表7).

表6 MIP的等溫吸附量

由圖4可知，在100～600 μmol/L范圍內(nèi)，吸附量與溶液成正相關(guān)性，隨著拉巴烏頭堿溶液濃度的增大，其分子印跡聚合物的吸附量也隨之增大；當(dāng)溶液濃度達(dá)到一定程度時(shí)，吸附量不再升高，達(dá)到飽和，這說(shuō)明分子印跡聚合物通過(guò)氫鍵和空間匹配的識(shí)別作用對(duì)拉巴烏頭堿具有一定的吸附能力，但隨著拉巴烏頭堿溶液濃度的增大，分子印跡聚合物吸附量增大趨勢(shì)逐漸減緩，這說(shuō)明印跡聚合物的結(jié)合位點(diǎn)是有限的，其吸附性能具有飽和性.分子印跡聚合物微球MIP的飽和吸附量明顯高于對(duì)應(yīng)的空白對(duì)照聚合物微球NIP的飽和吸附量，表明制備的分子印跡微球?qū)δ０寰哂幸欢ǖ奈侥芰?而其空白對(duì)照聚合微球?qū)δ０宸肿訜o(wú)特異吸附[26].

表7 NIP的等溫吸附量

圖4 MIP與NIP對(duì)拉巴烏頭堿分子的等溫吸附曲線Figure 4 Adsorption isotherm of theophylline of MIP and NIP on Lappaconine

2.4 Scatchard分析

Scatchard模型被廣泛用于評(píng)價(jià)分子印跡聚合物的結(jié)合特性及識(shí)別機(jī)理[24]，其表達(dá)式為

Q/C=(Qmax-Q)/Kd

圖5 MIP與NIP的Scatchard分析圖Figure 5 Scatchard analysis structure of MIP and NIP

式中，C為拉巴烏頭堿分子的平衡濃度(mmol·L-1)；

Qmax為結(jié)合位點(diǎn)的最大表觀吸附量(μmol/g)；Kd為結(jié)合位點(diǎn)的平衡解離常數(shù)(mmol/L).

根據(jù)表8中數(shù)據(jù)，以Q/C對(duì)Q作圖所得的Scatchard曲線(圖5).由圖5可知，這些點(diǎn)分布在2個(gè)線性區(qū)域，表明分子印跡微球?qū)τ≯E模板分子存在2種結(jié)合位點(diǎn)，對(duì)這2部分分別線性回歸得到Scatchard圖.在試驗(yàn)范圍內(nèi)，拉巴烏頭堿在分子印跡微球中產(chǎn)生2類不同的結(jié)合位點(diǎn)，根據(jù)直線的斜率和截距計(jì)算2類吸附位點(diǎn)的最大吸附量和平衡離解常數(shù)，得到高親和性結(jié)合位點(diǎn)的離解常數(shù)和最大表觀吸附量分別為0.194 mmol/L和41.006 μmol/g；低親和性結(jié)合位點(diǎn)解離常數(shù)和最大表觀吸附量分別為0.058 mmol/L和31.079 μmol/g.分析印跡分子聚合物微球中存在2種結(jié)合位點(diǎn)主要原因?yàn)槟０宸肿佑泄浠鶊F(tuán)(酰氨基、羥基)和受氫基團(tuán)(骨架 N、羥基氧，甲氧基氧)，而功能單體甲基丙烯酸也是既有供氫基團(tuán)(羧羥基)和受氫基團(tuán)(羰基氧)，二者通過(guò)氫鍵和空間相互作用力形成分子識(shí)別位點(diǎn)，在分子識(shí)別位點(diǎn)所形成的特異性吸附和表面吸附，推測(cè)拉巴烏頭堿分子的酰胺基、羥基為分子識(shí)別位點(diǎn).

表8 以乙腈為溶劑、甲基丙烯酸為功能單體制備的聚合物相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算

C為拉巴烏頭堿溶液濃度；Q1、(Q/C)1為MIP數(shù)據(jù)；Q2、(Q/C)2為NIP數(shù)據(jù).

Cis concentration of Lappaconine solution；Q1,(Q/C)1is MIP data；Q2,(Q/C)2is NIP data.

2.5 分子印跡聚合物的選擇性

為研究印跡聚合物對(duì)拉巴烏頭堿的選擇性，選擇了與拉巴烏頭堿結(jié)構(gòu)大小接近且含有羥基作為分子識(shí)別位點(diǎn)的β-谷甾醇作為底物競(jìng)爭(zhēng)吸附物質(zhì)，進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)吸附試驗(yàn)，來(lái)考察的吸附選擇性即考察其是否具有專一性吸附.二者的結(jié)構(gòu)式如圖6所示，左圖為拉巴烏頭堿的分子結(jié)構(gòu)式，右圖為β-谷甾醇的分子結(jié)構(gòu)式.

圖6 拉巴烏頭堿和β-谷甾醇分子結(jié)構(gòu)圖Figure 6 The structure of Lappaconine and β-sitosterol

表9 分子印跡微球的選擇性

分離因子α=聚合物對(duì)模板的吸附量/印跡聚合物對(duì)其他底物的吸附量；

印跡效率β=印跡聚合物分離因子/空白聚合物分離因子．

印跡微球?qū)δ繕?biāo)底物的選擇性能如表9所示，印跡微球?qū)蜑躅^堿的吸附量為 7.2 μmol/g，明顯高于對(duì)β-谷甾醇的吸附量(3.3 μmol/g)，而空白印跡物對(duì)拉巴烏頭堿和β-谷甾醇的吸附量相近，此分子印跡微球?qū)蜑躅^堿與β-谷甾醇的選擇性分離因子α為2.18，印跡效率為1.73，表明此分子印跡聚合物微球?qū)蜑躅^堿分子具有特異性識(shí)別和吸附作用.

2.6 電鏡掃描分析

對(duì)以乙腈為溶劑、甲基丙烯酸為功能單體制備的聚合物進(jìn)行掃描電子顯微鏡(SEM)分析，分別觀測(cè)2種微球的形貌，在不同分辨率下掃描結(jié)果如圖7～8所示.

由圖7～8可知，MIP與NIP顆粒分布均勻，但MIP微球呈片狀，使其吸附量減少，與吸附性能測(cè)定結(jié)果一致；NIP顆粒呈球狀.究其原因在于通過(guò)本體聚合法制備得到的MIP與NIP微球是將模板分子，功能單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑等按照一定的比例溶解于溶液中，除氧密封后聚合，得到致密的塊狀聚合物，等到干燥之后將其研磨，破碎，過(guò)篩之后得到一定粒徑的介質(zhì)，最后洗脫除去模板分子[22].模板分子拉巴烏頭堿的存在會(huì)減弱聚合反應(yīng)的活性，減慢聚合物成核速率，減少了低聚物核的數(shù)量，導(dǎo)致MIP微球呈片狀，粒徑大于NIP；也可能是模板分子的存在改變了聚合物的空間結(jié)構(gòu).

圖7 不同分辨率下MIP掃描電鏡圖Figure 7 SEM photographs of MIP

圖8 不同分辨率下NIP掃描電鏡圖Figure 8 SEM photographs of NIP

3 結(jié)論

本試驗(yàn)首次采用本體聚合法，以乙腈為溶劑、甲基丙烯酸為功能單體成功制備出了對(duì)拉巴烏頭堿有較好選擇吸附性的印跡聚合物，并對(duì)其制備方法進(jìn)行了初步優(yōu)化.篩選了與模板分子結(jié)合最好的功能單體、溶劑種類及溶劑用量，按最佳比例合成的MIPs對(duì)模板分子表現(xiàn)較強(qiáng)的特異性吸附能力，該微球的形貌、吸附性能和選擇性最好.靜態(tài)吸附試驗(yàn)和Scatchard分析表明，合成的聚合物具有良好的選擇性和較高的吸附容量，為拉巴烏頭堿的富集和天然產(chǎn)物中拉巴烏頭堿的分離提供了新的固相萃取或色譜柱填料.該方法簡(jiǎn)單易行，為開(kāi)發(fā)天然產(chǎn)物中拉巴烏頭堿的分離提純新工藝提供了理論基礎(chǔ).