基于電紡絲技術制備的柚皮苷水相高效分離印跡纖維的方法

專利名稱：基于電紡絲技術制備的柚皮苷水相高效分離印跡纖維的方法
技術領域：
本發明涉及一種印跡纖維的制備方法，具體說涉及一種基于電紡絲技術制備在水 相中高效分離柚皮苷的高分子聚合物印跡纖維的方法。
背景技術：
柚皮苷(naringin，簡稱NG)是一種雙氫黃酮類化合物，多種中成藥的有效成分， 具有抗氧化性(抑制氧化酶活性)、抗炎鎮痛、抗病毒、抑菌及抑制眼醛糖還原酶等多種生 物學活性和藥理作用。柚皮苷是黃酮類化合物中促進氧化作用最強的物質之一，對人體基 因具有誘導毒害作用。因此，制備柚皮苷印跡聚合物對柚皮苷的分離提取及藥物質量控制 具有重要意義。環糊精分子具有“內疏水，外親水”獨特的空間結構，使其對許多的分子，特別是藥 物分子具有包合作用，是一種很有潛力的合成藥物類分子印跡聚合物的功能單體。NG分子 上的苯環有利于形成橋式環糊精多聚體，同時對空間構型有控制作用，有利于印跡分子周 圍的聚合物穩定地結合印跡分子，提高MIP的選擇性識別作用。去除印跡分子NG后，與印 跡分子在大小和形狀上相匹配的孔穴被留在了環糊精的空穴中。采用顆粒或納米粉體的印跡載體雖然有大的比表面，但是印跡載體的洗脫和再生 的工藝復雜，且流失量大。而采用電紡絲法制備的蜘蛛絲狀或絲絨狀的纖維團具有準納米 級的一維線狀特征，具有高的比表面，回收、洗脫與再生容易，提高了柚皮柑分子的印跡速 率和透過量。

發明內容
本發明的目的在于提供一種易于回收、洗脫、再生的一維準納米級的，以NG為印 跡分子，環糊精(CD)為功能體，能在水相中高效分離柚皮苷的印跡聚合物纖維的制備方 法。印跡環糊精納米纖維選擇性吸附分離柚皮苷分子的過程。本發明的另一目的還在于提供一種以轉盤為接收器的一維準納米級纖維的收集 技術。本發明的目的是通過如下技術方案實現的1、制備電紡絲溶膠將高分子聚合物基體溶解在有機溶劑中制備成濃度為4. 0 12% (W/V)的高分 子聚合物-有機溶劑溶膠；將功能體環糊精和印跡分子溶解于有機溶劑中，在室溫下與高 分子聚合物_有機溶劑溶膠混合，攪拌2 5h進行共混，制得高分子聚合物_功能體環糊 精_印跡分子電紡絲混合溶膠。高分子聚合物 4 12重量份
功能體環糊精 1 5重量份
印跡分子0.10 0.5重量份
有機溶劑15 25體積 份(ml)。2、電紡絲技術制備復合納米纖維利用上述的溶膠，進行電紡絲制成復合纖維。電紡絲儀的電紡絲條件(1)電壓為 12 24V ；⑵針頭與接收器間距為5 15cm ； (3)電紡絲溶膠液滴加速度為1 4ml/h ； (4)不銹鋼針孔直徑為0. 2 0. 8mm。接收器為平面鋁箔或鋁轉盤。3、將收集到的復合纖維浸泡在交聯劑中，進行交聯反應，浸泡24 48h。交聯反 應結束后，將復合纖維過濾并用濃度為0. 5 的NaOH水溶液進行充分洗滌，以除去雜 質及印跡分子。洗滌結束后將復合纖維真空干燥至恒重，得到一維納米級印跡環糊精纖維 (FMIP)。此時，與印跡分子在大小和形狀上相匹配的孔穴被留在印跡環糊精纖維的空穴中。本發明所述的高分子聚合物基體為聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚苯乙烯(PS)、聚丙 烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。本發明所述的環糊精功能體是α-環糊精、β-環糊精、Y-環糊精、羥丙基環糊精 或羧甲基環糊精。本發明所述的印跡分子是柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷或柚皮苷二氫查爾酮。本發明所述的有機溶劑是乙醇、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。本發明所述的交聯劑為六亞甲基二異氰酸酯(HMDI)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、苯 二亞甲基二異氰酸酯(XDI)、賴氨酸二異氰酸酯(LDI)或異氰酸酯(MDI)。本發明所用的高分子聚合物起到基體支撐作用，功能體及印跡分子均勻地分散在 基體中；另外，本發明以HMDI等作為交聯劑，由于氰酸酯活性很高，極易與環糊精上的-OH 基團反應形成聚合物。在特定結構分子如柚皮苷(NG)的參與下，其分子上的苯環有利于與 CD形成橋式CD多聚體，同時對空間構型有控制作用，有利于印跡分子周圍的聚合物穩定地 結合印跡分子，提高印跡纖維的選擇性識別作用。去除印跡分子NG后，與印跡分子在大小 和形狀上相匹配的孔穴被留在CD的空穴中。綜上所述，本發明的優點在于本發明采用靜電紡絲工藝和分子印跡技術相結合的方法，制備了對柚皮苷黃酮化 合物具有識別能力的一維印跡環糊精納米纖維。該纖維具有比表面積大、吸附能力強且易 于回收、洗脫、再生的特點。同時，可在水相中高效分離柚皮苷。


圖1是本發明實施例1所述的方法制備的NG印跡β -⑶纖維電鏡圖。圖2是本發明實施例2所述的方法制備的NG印跡β -⑶纖維電鏡圖。圖3是本發明自制的靜電紡絲儀結構示意圖。圖1中所示的纖維，接收器為鋁箔，纖維直徑小于1 μ m，為準納米級。圖2中所示的纖維，接收器為鋁轉盤，纖維直徑小于1 μ m，為準納米級。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明進行更詳細的描述。實施例1PVB為基體、β -⑶為功能體、NG為印跡分子、交聯劑為HMDI ；電紡絲儀接收器為鋁箔 將IOg的PVB溶解在乙醇溶劑中制備成濃度為10% (W/V)的PVB-乙醇溶膠。 將5g的β -⑶和0. 3g的印跡分子NG溶解于50ml的N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)溶劑 中，配制成NG-β -⑶-DMF溶液，而后將其緩慢加入到PVB-乙醇溶膠中。在室溫下攪拌 PVB-NG-DMF- β -CD 溶膠 5h。將攪拌均勻的PVB-NG-β -⑶溶膠注入到IOml電紡絲注射器的針筒中進行電紡 絲，PVB-NG- β -⑶一維準納米級復合纖維。電紡絲條件不銹鋼針孔直徑為0. 5mm,并與直 流高壓電源相聯接；接收器鋁箔接地；針頭與鋁箔間距離為IOcm ；電壓為ISkV ；電紡時環 境溫度為25°C。將收集到的PVB-NG- β -⑶一維準納米級復合纖維浸泡在20ml的交聯劑六亞甲基 二異氰酸酯(HMDI)中，常溫下浸泡24h，使其充分交聯。交聯后的復合纖維用0.5 NaOH水溶液進行充分洗滌，以除去雜質及印跡分子。洗滌結束后將產物真空干燥至恒重，得 到一維納米級印跡β -CD纖維，如圖1所示。選用NG及與NG結構相似的橙皮苷、柚皮苷二氫查爾酮作為底物，對所制備的印 跡β -⑶纖維進行了選擇性實驗。由平衡結合法測定了 MIP (印跡β -⑶纖維)和NIP (非 印跡，即空白β -⑶纖維)對上述底物的結合量。具體如下稱取MIP和NIP各50mg置于 250mL具塞錐形瓶中，加入50mL濃度均為0. 02mg/mL的各物質混合溶液，放入恒溫搖床中室 溫下振蕩48h。將吸附后的溶液移入離心管中，高速離心后取出上清液，用高效液相色譜測 定各印跡分子的含量。表1 從柚皮柑、橙皮苷、柚皮苷二氫查爾酮混合溶液中分離出柚皮苷
_柚皮苷橙皮苷柚皮苷二氫查爾酮十次后下降率
鋁箔接收器 18.3% 2.2%1.7%12%
鋁轉盤接收器 19.4% 1.8%1.1%8%
注=MIP(NIP) 50. Omg ；底物初始濃度0. 02mg/mL ；體積:50mL ；吸附時間:48h色譜分析條件:Microsorb-MV100-5C-18 柱(250 X 4. 6mm)，紫外檢測波長 283nm， 以乙腈2%HAc(25 75)為流動相，流速1. OmL/min。采用外標標準曲線法。印跡分離效果柚皮苷橙皮苷柚皮苷二氫查爾酮=18. 3 2.2 1. 7 ^ 10.8 1.3 1.0實施例2聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為基體、β -⑶為功能體、接收器為鋁轉盤、交聯劑為甲 苯二異氰酸酯(TDI)將4g的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解在乙醇溶劑中制備成濃度為4% (W/V)的 PMMA-乙醇溶膠。將2g的β -⑶和0. 5g的印跡分子NG溶解于50ml的N，N- 二甲基乙酰胺 (DMF)溶劑中，配制成NG- β -CD-DMF溶液，而后將NG- β -CD-DMF溶液緩慢加入到PMMA-乙 醇溶膠中。在室溫下攪拌PMMA-NG- β -CD溶膠2h。
將攪拌均勻的PMMA-NG-β -⑶溶膠注入到IOml電紡絲注射器的針筒中進行電紡 絲，PMMA-NG-β -CD —維準納米級復合纖維。電紡絲條件不銹鋼針孔直徑為0. 5mm,并與 直流高壓電源相聯接；鋁制轉盤轉速800 2000r/min ；針頭與鋁箔間距離為12cm;電壓為 20kV ；電紡時環境溫度為45°C。將收集到的PMMA-NG- β -⑶一維準納米級復合纖維浸泡在20ml的交聯劑甲苯二 異氰酸酯(TDI)中，常溫下浸泡36h，使其充分交聯。交聯后的復合纖維用0. 5 NaOH 水溶液進行充分洗滌，以除去雜質及印跡分子。洗滌結束后將產物真空干燥至恒重，得到一 維納米級NG印跡β-CD纖維，如圖2所示。圖中可見纖維直徑小于1 μ m，為準納米級，纖維 排列基本上定向有序。同樣，選用NG及與NG結構相 似的橙皮苷、柚皮苷二氫查爾酮作為底物，對所制備 的印跡β-CD纖維進行了選擇性實驗，結果見表1。印跡分離效果柚皮苷橙皮苷柚皮 苷二氫查爾酮=19. 4 1.8 1. 1 ^ 17. 6 1.6 1.0由表1可見，與其它底物相比，ΜΙΡ(印跡β -⑶纖維)對NG顯示了強的選擇性結 合能力。這表明在MIP (印跡β-⑶纖維)印跡聚合物中產生了以NG的大小和形狀為基礎 的結合位點(孔穴)，展現了特異選擇性。且與鋁箔接收器相比，鋁轉盤接收器因纖維排布 有序，易于洗脫，因而顯示出了更優越的分離識別性能。實施例3PMMA為基體、α -⑶為功能體、接收器為鋁轉盤、交聯劑為XDI將8g的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解在乙醇溶劑中制備成濃度為4% (W/V)的 PMMA-乙醇溶膠。將2g的α -⑶和0. 5g的印跡分子NG溶解于50ml的N，N- 二甲基乙酰胺 溶劑(DMF)中，配制成NG- α -CD-DMF溶液，而后將NG- α -CD-DMF溶液緩慢加入到PMMA-乙 醇溶膠中。在室溫下攪拌PMMA-NG- α -CD溶膠2h。將攪拌均勻的PMMA-NG- α -⑶溶膠注入到IOml電紡絲注射器的針筒中進行電紡 絲，PMMA-NG- α -CD 一維準納米級復合纖維。電紡絲條件不銹鋼針孔直徑為0. 5mm,并與 直流高壓電源相聯接；鋁制轉盤轉速800 2000r/min ；針頭與鋁箔間距離為12cm;電壓為 20kV ；電紡時環境溫度為45°C。將收集到的PMMA-NG- β -⑶一維準納米級復合纖維浸泡在20ml的交聯劑苯二亞 甲基二異氰酸酯(XDI)中，常溫下浸泡48h，使其充分交聯。交聯后的復合纖維用0. 5 NaOH水溶液進行充分洗滌，以除去雜質及印跡分子。洗滌結束后將產物真空干燥至恒重，得 到一維納米級NG印跡α-CD纖維(FMIP)。洗脫后的FMIP具有大的比表面積和孔體積，有 利于底物和結合位點的接觸，提高負載量。新橙皮苷(NHD)是二氫查耳酮甜度的950倍，是一種無毒、低能量、高甜度的新一 代甜味劑。但在制備NHD甜味劑時，常因含有少量的反應物NG，甜度下降。以印跡膜技術將 NG從NHD中分離出，具有實際應用意義。選用NG及與NG結構相似的新橙皮苷(NHD)甜味劑作為底物，對所制備的印跡 α-CD纖維進行了選擇性實驗。結果為柚皮苷對新橙皮苷的分離率比為17.2% 1.7% ^ 10.1。實施例4PVP為基體、羥丙基-⑶為功能體、接收器為鋁轉盤、交聯劑為MDI
將PVP溶解在乙醇溶劑中制備濃度為6% (W/V)的PVP-乙醇溶膠。將Ig羥丙基-⑶和0. 5g的印跡分子NG溶解于N，N- 二甲基甲酰胺溶劑中，而后將NG-羥丙基-⑶-DMF 溶液緩慢加入到PVP-乙醇溶膠中。在制備的PVP-NG-羥丙基-⑶溶膠中。在室溫下快速 攪拌PVP-NG-羥丙基-⑶溶膠4h。將攪拌均勻的PVP-NG-羥丙基-⑶溶膠進行電紡絲，紡 絲裝置及條件同實施例2。將收集到的PVP-NG-羥丙基-⑶一維準納米級復合纖維浸泡在交聯劑MDI中， 30°C下浸泡28h，使其充分交聯。交聯后的復合纖維用0. 8% NaOH水溶液進行充分洗滌，以 除去雜質及印跡分子。洗滌結束后將產物真空干燥至恒重，得到一維納米級印跡羥丙基-⑶ 纖維。選用NG及與NG結構相似的新橙皮苷(NHD)甜味劑作為底物，對所制備的印跡羥 丙基-CD纖維進行了選擇性實驗。結果為柚皮苷對新橙皮苷的分離率比為15. 2% 2.4% ^ 6. 3。實施例5PS為基體、、-⑶為功能體、接收器為鋁轉盤、交聯劑為LDI將IOg的PS、5g的功能體Y -⑶和0. 2g的印跡分子NG溶于適量的N，N- 二甲基 甲酰胺中，室溫下攪拌5h，制得PS-NG- γ -⑶溶膠。將該溶膠進行電紡絲，紡絲裝置及條件 同實施例2。將收集到的PS-NG- γ -⑶復合纖維浸泡在交聯劑LDI中，35°C下浸泡24h，使其充 分交聯。交聯后的復合纖維用0. 5 NaOH水溶液進行充分洗滌，以除去雜質及印跡分 子。洗滌結束后將產物真空干燥至恒重，得到分子印跡Y-⑶聚合物纖維。選用NG及與NG結構相似的橙皮苷、柚皮苷二氫查爾酮作為底物，對所制備的印跡 Y-CD纖維進行了選擇性實驗。印跡分離效果為柚皮苷橙皮苷柚皮苷二氫查爾酮=16.6 1.9 1. 4 ^ 11.9 1.4 1.0實施例6PAN為基體、羧甲基-⑶為功能體、接收器為鋁轉盤、交聯劑為TDI將8g的PAN、4g的功能體羧甲基-⑶和0. 2g的印跡分子NG溶于適量的N，N- 二 甲基甲酰胺中，室溫下攪拌4h，制得PAN-NG-羧甲基-⑶溶膠。將該溶膠進行電紡絲，紡絲 裝置及條件同實施例2。將收集到的PAN-NG-羧甲基-⑶復合纖維浸泡在交聯劑TDI中，30°C下浸泡36h， 使其充分交聯。交聯后的復合纖維用0. 5 NaOH水溶液進行充分洗滌，以除去雜質及 印跡分子。洗滌結束后將產物真空干燥至恒重，得到分子印跡羧甲基-⑶聚合物纖維。選用NG及與NG結構相似的新橙皮苷(NHD)甜味劑作為底物，對所制備的印跡羧 甲基-CD纖維進行了選擇性實驗。結果為柚皮苷對新橙皮苷的分離率比為15. 7% 1.6% ^ 9. 8。
權利要求
一種基于電紡絲方法制備的柚皮苷水相高效分離印跡纖維的方法，以高分子聚合物基體為電紡絲溶膠基材，制備電紡絲溶膠，利用電紡絲儀制備復合納米纖維，最后利用交聯劑進行交聯反應，其特征在于1)制備電紡絲溶膠將高分子聚合物基體溶解在有機溶劑中制備成高分子聚合物 有機溶劑溶膠；將功能體環糊精和印跡分子溶解于有機溶劑中，在室溫下與高分子聚合物 有機溶劑溶膠混合，攪拌2～5h進行共混，制得高分子聚合物 功能體環糊精 印跡分子電紡絲混合溶膠；2)電紡絲技術制備復合納米纖維；3)將復合纖維浸泡在交聯劑中，進行交聯反應，浸泡24～48h；反應結束后充分洗滌、真空干燥至恒重，得到一維納米級印跡環糊精纖維。
2.根據權利要求1所述的基于電紡絲方法制備的柚皮苷水相高效分離柚皮苷印跡纖 維的方法，其特征在于所述的高分子聚合物是聚乙烯醇縮丁醛、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚甲 基丙烯酸甲酯或聚乙烯吡咯烷酮。
3.根據權利要求1、2所述的基于電紡絲方法制備在水相中高效分離柚皮苷印跡聚環 糊精納米纖維的方法，其特征在于所述的將高分子聚合物_有機溶劑溶膠，其濃度為4. O 12% (W/V)。
4.根據權利要求1所述的基于電紡絲方法制備的柚皮苷水相高效分離柚皮苷印跡纖 維的方法，其特征在于所述的有機溶劑為乙醇、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
5.根據權利要求1所述的基于電紡絲方法制備的柚皮苷水相高效分離柚皮苷印跡纖 維的方法，其特征在于印跡分子是柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷或柚皮苷二氫查爾酮。
6.根據權利要求1所述的基于電紡絲方法制備的柚皮苷水相高效分離柚皮苷印跡纖 維的方法，其特征是所述的環糊精類功能體是α-環糊精、環糊精、Y-環糊精、羥丙基 環糊精或羧甲基環糊精。
7.根據權利要求1所述的基于電紡絲方法制備的柚皮苷水相高效分離柚皮苷印跡纖 維的方法，其特征是所述的交聯劑為六亞甲基二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、苯二亞甲基二 異氰酸酯、賴氨酸二異氰酸酯或異氰酸酯。
8.根據權利要求1所述的基于電紡絲方法制備的柚皮苷水相高效分離柚皮苷印跡纖 維的方法，其特征是所述的高分子聚合物_功能體環糊精_印跡分子電紡絲混合溶膠中高 分子聚合物占4 12重量份，功能體環糊精占1 5重量份，印跡分子占0. 10 0. 5重量 份，有機溶劑占15 25體積份(ml)。
全文摘要
本發明涉及一種印跡纖維的制備方法，具體說涉及一種基于電紡絲技術制備在水相中高效分離柚皮苷的高分子聚合物印跡纖維的方法。其特征是將高分子聚合物基體溶解在有機溶劑中制備成高分子聚合物-有機溶劑溶膠；將功能體環糊精和印跡分子溶解于有機溶劑中，在室溫下與溶膠混合制得高分子聚合物-功能體環糊精-印跡分子電紡絲混合溶膠；采用電紡絲技術制備復合納米纖維；將復合纖維浸泡在交聯劑中，進行交聯反應，反應結束后經洗滌、真空干燥，得到一維納米級印跡環糊精纖維。該纖維對印跡分子具有高的親和性和選擇性，且洗脫效率高、流失量少、重復使用率高等特點。同時，可在水相中高效分離柚皮苷。
文檔編號D01F8/08GK101962824SQ20101028957
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月21日 優先權日2010年9月21日
發明者鄭曦, 陳影聲, 陳日耀, 陳曉, 陳震, 馬秀玲 申請人:福建師范大學