專利名稱：多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物及其制備和應用方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及分子印跡聚合物技術(shù)領域，特別涉及青蒿素分子印跡聚合物技術(shù)領 域，具體是一種多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物及其制備和應用方法，特別適用 于超臨界條件下分離純化青蒿素。
背景技術(shù)：
菊科植物黃花蒿(Artemisia annua L，即中藥青蒿)在中國用作抗瘧中藥已有兩 千多年的歷史。中國科學工作者70年代首次從中分離出一個含過氧基團的新型倍半萜內(nèi) 酉旨，并命名為青嵩素(Artermisinin ；Arteannuin ；Qinghaosu ；AR)。青嵩素是抗癥的有效成 分，其結(jié)構(gòu)獨特，抗瘧機制特別，對抗氯喹的惡性瘧和腦性瘧有特效。正因為它具有結(jié)構(gòu)上 的新穎性和藥理作用中高效低毒等特點，已成為世界衛(wèi)生組織推薦的抗瘧藥品。分子印跡技術(shù)是為獲得在空間結(jié)構(gòu)和結(jié)合點位上與某一分子(通常稱為印跡分 子)完全匹配的聚合物的制備技術(shù)。它有三大特點即預定性、識別性和實用性。預定性 決定了人們可以根據(jù)不同的目的制備不同的分子印跡聚合物(MIP)，以滿足各種不同的需 要；識別性是因為MIP是根據(jù)印跡分子定做的，它具有特殊的分子結(jié)構(gòu)和官能團，能選擇性 地識別印跡分子；其實用性表現(xiàn)在它與天然的生物分子識別系統(tǒng)如酶與底物、抗原與抗體、 受體與激素相比，具有抗惡劣環(huán)境的能力，表現(xiàn)出高度的穩(wěn)定性和長的使用壽命，且制備過 程簡單。分子印跡過程即分子印跡聚合物的制備過程，傳統(tǒng)步驟包括如下三個第一步，使 印跡分子與功能單體之間通過共價鍵或/和非共價鍵結(jié)合產(chǎn)生功能團和空間結(jié)構(gòu)互補的 相互作用，形成復合物；第二步，在復合物中加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑，使印跡分子-單體復合 物周圍發(fā)生聚合反應，產(chǎn)生高交聯(lián)的具有一定機械性能的高分子聚合物；第三步，將聚合物 中的印跡分子通過適當?shù)姆椒ǔ樘峄蚪怆x出來，形成具有識別印跡分子的識別位和空隙。盡管目前分子印跡技術(shù)發(fā)展的速度比較快，但目前仍然存在許多問題樣品分子 在印跡吸附劑中的擴散緩慢，傳質(zhì)時間長，吸附容量低以及存在非特異性吸附等問題。另一 方面，超臨界流體具有良好的萃取效率，超強的滲透擴散作用。將分子印跡在超臨界流體中 使用可提高分離選擇性，改善傳質(zhì)效果，提高吸附容量，且環(huán)境友好。這兩種技術(shù)的結(jié)合集 中了超臨界流體與分子印跡分離的優(yōu)點，克服了各自的不足，產(chǎn)生新的分離技術(shù)交叉點，成 為新的有前途的應用技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種多孔微球硅膠表面青蒿 素分子印跡聚合物及其制備和應用方法，該多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物可在 常溫常壓條件和超臨界條件下將青蒿素與其結(jié)構(gòu)類似物蒿甲醚等相分離，特別適用于超臨 界條件，具有特異性吸附和選擇性及良好機械穩(wěn)定性，其制備方法簡單方便，適于大規(guī)模推 廣應用。
為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，提供了一種多孔微球硅膠表面青蒿素 分子印跡聚合物，其特點是，所述多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物是通過選用 多孔微球硅膠作為基體材料，以乙烯基三乙氧基硅烷作為偶聯(lián)劑，青蒿素作為模板分子 (印跡分子)，甲基丙烯酸(MAA)和丙烯酰胺(AM)作為功能單體，二甲基丙烯酸乙二醇酯 (EGDMA)作為交聯(lián)劑，偶氮二異丁腈(AIBN)作為引發(fā)劑制備獲得聚合物后去除所述聚合物 中的所述青蒿素來制備的。較佳地，所述多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物具體通過以下過程制備而 成首先將所述乙烯基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑嫁接到活化過的所述多孔微球硅膠的表面獲得 修飾硅膠，將所述青蒿素、所述甲基丙烯酸和所述丙烯酰胺在甲苯溶劑中形成穩(wěn)定的復合 物，然后加入所述修飾硅膠、所述二甲基丙烯酸乙二醇酯與所述偶氮二異丁腈，在惰性氣體 保護下振蕩反應獲得所述聚合物，之后洗脫除去所述聚合物中的所述青蒿素，獲得所述的 多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物。
更佳地，所述多孔微球硅膠的粒徑為40-60目，孔徑為8. 0-12. Onm,所述青蒿素 所述甲基丙烯酸丙烯酰胺二甲基丙烯酸乙二醇酯的摩爾比為1 3 4 20，所述惰 性氣體是氮氣，所述振蕩反應的溫度為65°C，時間為22小時。在本發(fā)明的第二方面，提供了一種制備上述的多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡 聚合物的方法，其特點是，首先將所述的乙烯基三乙氧基硅烷嫁接到活化過的所述多孔微 球硅膠的表面獲得修飾硅膠，將所述青蒿素、所述甲基丙烯酸和所述丙烯酰胺在甲苯溶劑 中形成穩(wěn)定的復合物，然后加入所述修飾硅膠、所述二甲基丙烯酸乙二醇酯與所述偶氮二 異丁腈，在惰性氣體氮氣保護下振蕩反應獲得所述聚合物，之后洗脫除去所述聚合物中的 所述青蒿素，即得到所述多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物。較佳地，所述多孔微球硅膠粒徑為40-60目，孔徑為8. 0-12. Onm,所述青蒿素所 述甲基丙烯酸丙烯酰胺二甲基丙烯酸乙二醇酯的摩爾比為1 3 4 20，所述惰性 氣體是氮氣，所述振蕩反應的溫度為65°C，時間為22小時。更佳地，所述修飾硅膠的具體制備過程如下將所述多孔微球硅膠分散于甲苯溶 劑中，加入所述乙烯基三乙氧基硅烷、吡啶和三乙胺，在惰性氣體氮氣保護下振蕩反應，之 后清洗干燥，從而將含有乙烯基的所述乙烯基三乙氧基硅烷嫁接到活化過的所述多孔微球 硅膠的表面。為后續(xù)的聚合實驗提供了可用于聚合的乙烯基。更進一步地，在所述修飾硅膠的具體制備過程中，所述乙烯基三乙氧基硅烷、所述 吡啶和所述三乙胺的體積比為15 10 3，所述惰性氣體為氮氣，所述振蕩反應的溫度為 80°C，時間為24小時。較佳地，所述的方法還包括步驟將所述多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合 物干燥后過篩除去所述功能單體與所述交聯(lián)劑的自聚物。在本發(fā)明的第三方面，提供了一種將上述的多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚 合物應用于超臨界CO2中分離青蒿素的方法，其特征在于，將所述多孔微球硅膠表面青蒿素 分子印跡聚合物和待分離的青蒿素置于超臨界CO2條件下，在溫度313K，壓力20MPa的條件 下進行吸附和分離，從而純化所述青蒿素。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明的多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物是首 先通過選用多孔微球硅膠作為基體材料，以乙烯基三乙氧基硅烷作為偶聯(lián)劑，青蒿素作為模板分子，甲基丙烯酸和丙烯酰胺作為功能單體，二甲基丙烯酸乙二醇酯作為交聯(lián)劑，偶氮 二異丁腈作為引發(fā)劑制備獲得聚合物，然后通過將其中的所述模板分子洗脫來制備的，可 在常溫常壓條件和超臨界條件下將青蒿素與其結(jié)構(gòu)類似物蒿甲醚等相分離，特別適用于超 臨界條件，具有特異性吸附和選擇性及良好機械穩(wěn)定性，其制備方法簡單方便，適于大規(guī)模 推廣應用。
具體實施例方式本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)廣泛及深入的研究，首次合成了青蒿素分子印跡聚合物，可在常溫常壓條件和超臨界條件下將青蒿素與其結(jié)構(gòu)類似物蒿甲醚相分離。為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實施例詳細說明，其目的僅 在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容而非限制本發(fā)明的保護范圍。實施例1青蒿素分子印跡聚合物合成實例1.硅膠修飾將50g硅膠裝入500mL圓底燒瓶，加入體積比為1 1的鹽酸/去離子水的混合 溶液200mL，于電熱鍋上攪拌回流8h(110°C左右)?；亓鹘Y(jié)束后靜置過夜，使硅膠和鹽酸溶 液冷卻到室溫，抽濾除去鹽酸溶液，用去離子水反復沖洗硅膠，再用適量的甲醇洗滌，最后 收集硅膠，于真空干燥箱里干燥。將干燥的硅膠置于紅外電熱烘箱中，于200°C下活化12h。 稱取30g活化的硅膠裝入250mL的具塞三角燒瓶中，加入150mL甲苯，15mL乙烯基三乙氧基 硅烷(VTES)，IOmL吡啶，3mL三乙胺，整個體系于超聲儀中超聲振蕩15min，將體系用氮氣除 氧后密封，置于80°C水浴搖床中反應24h。反應結(jié)束后，抽濾除去反應溶液，依次用甲苯、乙 醚、丙酮、甲醇、去離子水、甲醇洗滌。然后收集硅膠，置于真空干燥箱中干燥。2.青蒿素分子印跡聚合物的合成將0. 4mmol青蒿素純品，1. 2mmol甲基丙烯酸(MAA)，1. 6mmol丙烯酰胺(AM)禾口 IOOmL甲苯加入250mL具塞三角燒瓶中，超聲振蕩15min，然后將體系于室溫下靜置24h。 向印跡分子_功能單體復合體系中加入Smmol 二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)，4g硅烷化 硅膠，超聲振蕩15min后，加入0. 3mmol的偶氮二異丁腈(AIBN)，通入氮氣除氧后，密封，于 65°C水浴搖床中振蕩反應22h。反應結(jié)束后，除去反應溶液，將印跡硅膠分散于丙酮中，除 去上層功能單體與交聯(lián)劑自聚合產(chǎn)生的乳狀物，然后甲苯洗滌，再用9 1的無水乙醇/冰 乙酸溶液洗脫除去模板分子，最后用甲醇洗滌聚合物。收集最終產(chǎn)品，置于真空干燥箱中干 燥，將干燥好的印跡硅膠聚合物過篩。實施例2常壓常溫條件下的吸附實驗實例1.吸附動力學實驗，以青蒿素為目標物，將200mg青蒿素分子印跡聚合物分散于 20mL初始濃度為2mg/mL的青蒿素甲苯溶液中，密封，置于空氣浴搖床上，30°C振蕩吸附，每 小時取樣檢測，分子印跡聚合物對青蒿素的吸附在10小時左右達到平衡。2.平衡結(jié)合實驗，以青蒿素為目標物，將50mg青蒿素分子印跡聚合物分散于5mL 不同初始濃度(0.2-2mg/mL)的青蒿素甲苯溶液中，密封，置于空氣浴搖床上，30°C振蕩吸 附至少18h以上，取樣檢測，分子印跡聚合物對青蒿素的最大吸附量為32. 44mg/g左右。3.選擇性評價實驗，以青蒿素和蒿甲醚為目標物，將50mg青蒿素分子印跡聚合物 分散于含有2mg/mL青蒿素和2mg/mL蒿甲醚的5mL甲苯混合溶液中，密封，置于空氣浴搖床上，30°C振蕩吸附至少18h。青蒿素分子印跡聚合物對青蒿素的選擇性系數(shù)為2. 29。實施例3超臨界條件下的吸附實驗實例 1.吸附動力學實驗，以青蒿素為目標物，將0. 02g青蒿素與0. 2g左右的青蒿素分 子印跡聚合物置于超臨界CO2條件下，在溫度313K，壓力20MPa的條件下進行吸附，每15-30 分鐘取樣檢測，在3小時左右吸附達到平衡。2.平衡結(jié)合實驗，以青蒿素為目標物，將0. 02g青蒿素與0. 2g左右的青蒿素分子 印跡聚合物置于超臨界CO2條件下，在溫度313K，壓力20MPa的條件下吸附3小時以上，青 蒿素分子印跡聚合物對青蒿素的吸附量已超過100mg/g。3.選擇性評價實驗，以青蒿素和蒿甲醚為目標物，將0.015g青蒿素和0.015g蒿甲 醚與0. 2g左右的青蒿素分子印跡聚合物置于超臨界CO2條件下，在溫度313K，壓力20MPa 的條件下吸附3小時以上，青蒿素分子印跡聚合物對青蒿素的選擇性系數(shù)為3左右。通過上述描述，本發(fā)明采用多孔硅膠表面分子印跡技術(shù)，制備出青蒿素分子印跡 聚合物(即青蒿素分子印跡吸附劑)，并在普通條件(常溫常壓)及超臨界CO2條件下 考察分子印跡吸附劑從類似物中對目標分子的吸附與脫附、相平衡、分離選擇性等分離與 傳質(zhì)行為。本發(fā)明的青蒿素分子印跡聚合物在常溫常壓條件下對青蒿素的平衡吸附量為 32.44mg/g左右，大約10小時達到吸附平衡。將本發(fā)明的青蒿素分子印跡聚合物應用于超 臨界CO2中，在溫度313K，壓力20MPa條件下，青蒿素分子印跡聚合物對青蒿素的吸附容量 增加至100mg/g以上，吸附平衡時間也縮短至3小時以內(nèi)。因此，本發(fā)明制備的這種印跡的硅膠聚合物在普通條件和超臨界CO2條件對目標 物青蒿素具有良好的特異性吸附和選擇性識別能力，而本發(fā)明制備的這種印跡的硅膠聚合 物具有高的機械強度，能維持在超臨界狀態(tài)下機械穩(wěn)定性，這是其它合成高聚物很難具備 的，而且，在超臨界CO2條件下吸附能力更強，吸附更快。證實分子印跡分離技術(shù)與超臨界 流體萃取技術(shù)相結(jié)合能取得優(yōu)勢互補性的應用。綜上，本發(fā)明的多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物可在常溫常壓條件和超 臨界條件下將青蒿素與其結(jié)構(gòu)類似物蒿甲醚等相分離，特別適用于超臨界條件，具有特異 性吸附和選擇性及良好機械穩(wěn)定性，其制備方法簡單方便，適于大規(guī)模推廣應用。在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以做出 各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖
應被認為是說明性的 而非限制性的。
權(quán)利要求
一種多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物，其特征在于，所述多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物是通過選用多孔微球硅膠作為基體材料，以乙烯基三乙氧基硅烷作為偶聯(lián)劑，青蒿素作為模板分子，甲基丙烯酸和丙烯酰胺作為功能單體，二甲基丙烯酸乙二醇酯作為交聯(lián)劑，偶氮二異丁腈作為引發(fā)劑制備獲得聚合物后去除所述聚合物中的所述青蒿素來制備的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物，其特征在于，所 述多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物具體通過以下過程制備而成首先將所述乙烯 基三乙氧基硅烷嫁接到活化過的所述多孔微球硅膠的表面獲得修飾硅膠，將所述青蒿素、 所述甲基丙烯酸和所述丙烯酰胺在甲苯溶劑中形成穩(wěn)定的復合物，然后加入所述修飾硅 膠、所述二甲基丙烯酸乙二醇酯與所述偶氮二異丁腈，在惰性氣體保護下振蕩反應獲得所 述聚合物，之后洗脫除去所述聚合物中的所述青蒿素。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物，其特征在于，所 述多孔微球硅膠的粒徑為40-60目，孔徑為8. 0-12. Onm，所述青蒿素所述甲基丙烯酸 丙烯酰胺二甲基丙烯酸乙二醇酯的摩爾比為1 3 4 20，所述惰性氣體是氮氣，所述 振蕩反應的溫度為65°C，時間為22小時。
4.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物的方法， 其特征在于，首先將所述的乙烯基三乙氧基硅烷偶聯(lián)劑嫁接到活化過的所述多孔微球硅膠 的表面獲得修飾硅膠，將所述青蒿素、所述甲基丙烯酸和所述丙烯酰胺在甲苯溶劑中形成 穩(wěn)定的復合物，然后加入所述修飾硅膠、所述二甲基丙烯酸乙二醇酯與所述偶氮二異丁腈， 在惰性氣體氮氣保護下振蕩反應獲得所述聚合物，之后洗脫除去所述聚合物中的所述青蒿 素，即得到所述多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述多孔微球硅膠的粒徑為40-60目，孔 徑為8. 0-12. Onm，所述青蒿素所述甲基丙烯酸丙烯酰胺二甲基丙烯酸乙二醇酯的摩 爾比為1 3 4 20，所述惰性氣體是氮氣，所述振蕩反應的溫度為65°C，時間為22小 時。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述修飾硅膠的具體制備過程如下將所 述多孔微球硅膠分散于甲苯溶劑中，加入所述乙烯基三乙氧基硅烷、吡啶和三乙胺，在惰性 氣體氮氣保護下振蕩反應，之后清洗干燥，從而將所述乙烯基三乙氧基硅烷嫁接到活化過 的所述多孔微球硅膠的表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在所述修飾硅膠的具體制備過程中，所述 乙烯基三乙氧基硅烷、所述吡啶和所述三乙胺的體積比為15 10 3，所述惰性氣體為氮 氣，所述振蕩反應的溫度為80°C，時間為24小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法還包括步驟將所述多孔微球 硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物干燥后過篩除去所述功能單體與所述交聯(lián)劑的自聚物。
9.一種將根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物應用于超 臨界CO2中分離青蒿素的方法，其特征在于，將所述多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合 物和待分離的青蒿素置于超臨界CO2條件下，在溫度313K，壓力20MPa的條件下進行吸附和 分離，從而純化所述青蒿素。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物，是通過選用多孔微球硅膠作為基體材料，以乙烯基三乙氧基硅烷作為偶聯(lián)劑，青蒿素作為模板分子，甲基丙烯酸和丙烯酰胺作為功能單體，二甲基丙烯酸乙二醇酯作為交聯(lián)劑，偶氮二異丁腈作為引發(fā)劑制備獲得聚合物后去除其中的青蒿素來制備的，還提供了上述的多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物的制備方法和應用方法，本發(fā)明的多孔微球硅膠表面青蒿素分子印跡聚合物可在常溫常壓條件和超臨界條件下將青蒿素與其結(jié)構(gòu)類似物蒿甲醚等相分離，特別適用于超臨界條件，具有特異性吸附和選擇性及良好機械穩(wěn)定性，其制備方法簡單方便，適于大規(guī)模推廣應用。
文檔編號C08F292/00GK101845126SQ20101015599
公開日2010年9月29日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者曹學君, 郁曉娟, 龔小雁 申請人:華東理工大學