生物碱分子表面印迹聚合物材料的设计与制备及其分子识别特性

采用巯基/偶氮二异丁腈(AIBN)表面引发体系,实现了甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)在微米级硅胶微粒表面的引发接枝聚合,制得接枝微粒PGMA/SiO2;然后使接枝大分子PGMA的环氧基团与间二氨基苯磺酸钠(SAS)分子中的对位氨基发生开环反应,将苯磺酸钠基团键合在接枝大分子侧链,制得苯磺酸盐功能化的接枝微粒SAS-PGMA/SiO2。 在对功能微粒SAS-PGMA/SiO2与苦参碱分子间的相互作用进行考察研究的基础上,以戊二醛为交联剂,实施了苦参碱分子的表面印迹,制备了苦参碱分子表面印迹材料MIP-SASP/SiO2。 实验结果表明,在近中性溶液中,功能接枝微粒SAS-PGMA/SiO2与苦参碱分子间存在静电相互作用,以此为基础所设计与制备的表面印迹材料MIP-SASP/SiO2对苦参碱分子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性。 相对于对照物金雀化碱而言,该印迹材料对苦参碱的识别选择性系数为10.7。     

表面引发接枝聚合法制备抗蚜威分子表面印迹材料及其分子识别与结合特性研究

基于表面引发接枝聚合,设计与建立了一种新的分子表面印迹(MIP)方法.先使用偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)对微米级硅胶微粒进行表面改性,制得改性硅胶AMPS-SiO2;在酸性水溶液体系中,凭借强静电相互作用,阴离子单体对苯乙烯磺酸钠(PSSS)被结合在模板分子抗蚜威周围;改性硅胶AMPS-SiO2表面的氨基与溶液中的过硫酸盐构成氧化还原引发体系,在硅胶微粒表面产生自由基,引发结合在模板分子周围的SSS及交联剂甲基双丙烯酰胺(MBA)在硅胶微粒表面发生接枝交联聚合,从而实现了抗蚜威分子的表面印迹,制得了抗蚜威分子表面印迹材料MIP-PSSS/SiO2.以残杀威为对比物,采用静态与动态两种方法,考察研究了分子表面印迹材料MIP-PSSS/SiO2对抗蚜威的分子识别特性与结合性能.研究结果表明,印迹材料MIP-PSSS/SiO2对抗蚜威分子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性,相对于残杀威分子,MIP-PSSS/SiO2对抗蚜威分子的识别选择性系数为9.373,显示出高的分子识别选择性.     

硅胶表面抗蚜威分子印迹聚甲基丙烯酸的制备及识别特性

通过γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的媒介作用,将功能大分子聚甲基丙烯酸(PMAA)逐步接枝到硅胶微粒表面,形成了表面接枝聚甲基丙烯酸的硅胶微粒(PMAA/SiO2);以抗蚜威为模板分子、乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)为交联剂,通过氢键和静电作用,对接枝到硅胶表面的PMAA进行分子印迹,制备了抗蚜威分子表面印迹材料硅胶表面分子印迹聚甲基丙烯酸MIP-PMAA/SiO2;采用静态与动态两种方法研究了 MIP-PMAA/SiO2 对抗蚜威的结合特性,并考察了主要印迹条件 pH、混合溶剂中乙醇含量以及交联剂用量对印迹材料结合选择性能的影响.结果表明:表面印迹材料 MIP-PMAA/SiO2对抗蚜威具有特异的结合选择性,相对于参比物残杀威,印迹前 PMAA/SiO2对抗蚜威的吸附选择系数为 1.52,而表面印迹材料 MIP-PMAA/SiO2 对抗蚜威的吸附选择系数提高到 12.2.另外该印迹材料具有优良的洗脱与再生性能.     

采用分子表面印迹技术构建手性空穴实现对天冬氨酸对映体的识别拆分

在溶液聚合体系中,采用"接出"法("graft from"method)将功能单体4-乙烯基吡啶(4VP)接枝聚合于微米级硅胶表面,制得了功能接枝微粒P4VP/SiO2,采用本课题组建立的新型分子表面印迹技术,以天冬氨酸(Asp)的一种对映体L-Asp为模板分子,二溴己烷为交联剂,对接枝在硅胶表面的大分子P4VP实施了分子印迹,制备了L-Asp分子表面印迹材料MIP-P4VP/SiO2.以天冬氨酸另一种对映体D-Asp为对比物,采用静态与动态两种方法深入研究了MIP-P4VP/SiO2对L-Asp分子的识别性能,重点探索了采用MIP-P4VP/SiO2对天冬氨酸两种对映体进行拆分的可行性.实验结果表明,印迹材料MIP-P4VP/SiO2对模板分子L-Asp具有良好的识别选择性与结合亲和性,相对于D-Asp,识别选择性系数为3.85,对天冬氨酸的外消旋体具有良好的拆分性能.印迹材料MIP-P4VP/SiO2也具有良好的解吸性能,以稀NaOH水溶液作为洗脱液,12个床体积内解吸率即可达到98.52%.     

新型表面分子印迹法制备苦参碱印迹材料及其分子识别特性

通过γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的媒介, 将功能大分子聚甲基丙烯酸(PMAA)偶合接枝到硅胶微粒表面, 形成了接枝微粒PMAA/SiO₂, 采用本课题组建立的新型分子表面印迹技术, 以生物碱苦参碱(来源于苦豆子)为模板分子, 乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)为交联剂, 对接枝在硅胶表面的PMAA大分子链进行了分子印迹, 制备了苦参碱表面分子印迹材料MIP-PMAA/SiO₂. 以另一种生物碱金雀花碱(亦来源于苦豆子)为对比物, 采用静态与动态两种方法研究了MIP-PMAA/SiO₂对苦参碱的结合性能与分子识别特性. 实验结果表明, 印迹材料MIP-PMAA/SiO₂对苦参碱具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性, 相对于金雀花碱(与苦参碱共存于苦豆子植物中, 且结构彼此相似), 识别选择性系数为8.14. 此外, 印迹材料MIP-PMAA/SiO₂也具有良好的解吸性能, 以含氯化钠的乙酸水溶液作为洗脱液, 17个床体积内解吸率达到99.77%.     

酸性染料分子表面印迹材料的设计与制备及其分子识别特性研究

本文使用"接枝交联聚合与印迹过程同步进行"的分子表面印迹方法,以阳离子单体丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DAC)为功能单体,以活性艳红X-3B(RBR)为模板分子,制备了酸性染料分子表面印迹材料,并考察了印迹材料的分子识别性能。在水溶液中,凭籍强静电相互作用与阳离子-π相互作用,阳离子单体DAC自动地结合在模板RBR分子周围,在氨基/过硫酸盐表面引发体系作用下,DAC及交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)在硅胶微粒表面发生接枝交联聚合,制得了酸性染料分子表面印迹材料MIP-PDAC/SiO2。该分子表面印迹材料对RBR分子具有高度的识别选择性,相对于结构与RBR相似的活性黄X-RG和活性嫩黄X-6G两种酸性染料,MIP-PDAC/SiO2对RBR的识别选择性系数分别为8.1和8.9。     

具有高离子识别能力的镉离子表面印迹材料的制备及其离子识别机理的研究

采用氨基-过硫酸盐氧化还原引发体系, 先实现了甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)在微米级硅胶微粒表面的引发接枝聚合, 制得高接枝度的接枝微粒PHEMA/SiO₂. 然后使接枝大分子PHEMA的侧羟基与5-氯-8-羟基喹啉(CHQ)发生亲核取代反应, 将8-羟基喹啉(HQ)基团键合在接枝大分子侧链, 使接枝大分子PHEMA实现8-羟基喹啉功能化转变, 制得表面含有高密度HQ基团的功能接枝微粒HQ-PHEMA/SiO₂, 考察研究了功能微粒HQ-PHEMA/SiO₂对Cd²⁺离子的强螯合吸附作用. 在此基础上, 采用本课题组建立的新的分子表面印迹技术, 以Cd²⁺离子为模板离子, 二氯乙醚为交联剂, 对接枝在硅胶表面的功能大分子链HQ-PHEMA进行了离子印迹, 制备了Cd²⁺离子表面印迹材料IIP-HQP/SiO₂, 深入考察研究了其离子识别与结合特性. 实验结果表明, 该离子表面印迹材料对Cd²⁺离子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性, 相对于Cu²⁺和Pb²⁺两种对比离子, 印迹材料IIP-HQP/SiO₂对Cd²⁺离子的识别选择性系数分别高达25.52和22.91, 显示出超高的离子识别能力.     

采用新型分子表面印迹技术构建手性空穴实现对氨基酸对映体识别拆分的研究

通过γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的媒介, 在溶液聚合体系中, 采用“接出”(“graft from”)法将功能单体甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)接枝于硅胶微粒表面, 制得了功能接枝微粒PDMAEMA/SiO₂, 采用本课题组建立的新型分子表面印迹技术, 以天冬氨酸(Asp)的一种对映体L-Asp为模板分子, 二氯乙醚为交联剂, 对接枝在硅胶表面的大分子PDMAEMA实施了分子印迹, 制备了L-Asp分子表面印迹材料MIP-PDMAEMA/SiO₂. 以天冬氨酸的另一种对映体D-Asp为对比物, 采用静态与动态两种方法深入研究了MIP-PDMAEMA/SiO₂对L-Asp分子的识别性能, 重点探索了采用分子表面印迹材料对氨基酸对映体进行拆分的可行性. 实验结果表明, 印迹材料MIP-PDMAEMA/SiO₂对模板分子L-Asp具有良好的识别选择性与结合亲和性, 相对于D-Asp, 识别选择性系数为3.24, 显示出良好的拆分性能. 此外, 印迹材料MIP-PDMAEMA/SiO₂也具有良好的解吸性能, 以稀NaOH水溶液作为洗脱液, 13个床体积内解吸率即可达到99.73%.     

接枝微粒PGMA／SiO2固载的金属卟啉仿生催化剂的制备

采用"接枝"法将甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝聚合到硅胶微粒表面,通过环氧键与羟基的开环成醚反应,进而将小分子的对羟基苯基卟啉化学键合在接枝微粒PGMA/SiO2表面,再与金属锰配位,从而制得了PGMA/SiO2固载的金属卟啉仿生催化剂(MnP-PGMA/SiO2);并用红外光谱法和原子吸收光谱法进行了表征;重点研究了对羟基苯基卟啉在接枝微粒PGMA/SiO2表面键合反应的规律;初步考察了MnP-PGMA/SiO2对分子氧氧化乙苯为苯乙酮的催化作用。实验结果表明:在键合反应中以4.5mL三乙胺为催化剂,在70℃下反应8h,可制得卟啉键合量为69.36μmol/g的键合微粒HPP-PGMA/SiO2;HPP-PGMA/SiO2与锰配位时,在64℃下反应8h,得到锰有效配位程度为92.34%的固体催化剂MnP-PGMA/SiO2。在催化分子氧氧化乙苯为苯乙酮的过程中,固体催化剂MnP-PGMA/SiO2具有高的催化活性。     

胆红素分子表面印迹材料MIP-PMAA/SiO2的制备及识别特性

通过γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的媒介作用,在硅胶微粒表面偶合接枝聚甲基丙烯酸（PMAA）,制备了PMAA/SiO2接枝微粒。采用新型分子表面印迹技术,以乙二醇二缩水甘油醚（EGDE）为交联剂,制备了以胆红素为模板分子的表面印迹材料MIP-PMAA/SiO2。分别通过静态和动态吸附实验考查了该印迹材料对胆红素的识别特性。结果表明：该印迹材料对胆红素兼具优良的结合亲和性和特异的识别选择性,同时,具有优良的脱附性能,脱附率可达99.5%。     

采用新型离子表面印迹材料在皮米尺度上对相邻稀土离子进行识别分离的研究

将丙烯腈接枝聚合于硅胶微粒表面, 然后将接枝的聚丙烯腈转化为聚偕胺肟(PAO), 制得了功能接枝微粒PAO/SiO₂. 采用本课题组建立的新型分子表面印迹技术, 以稀土钆离子为模板离子, 戊二醛为交联剂, 对接枝在硅胶表面的PAO大分子链进行了离子印迹(IIP), 制备了钆离子表面印迹材料IIP-PAO/SiO₂. 以与钆元素相邻的稀土元素铕及钐的离子为对比物, 采用静态与动态两种方法, 考察研究了表面印迹材料IIP-PAO/SiO₂对钆离子的结合性能与离子识别特性. 研究结果表明, 离子表面印迹材料IIP-PAO/SiO₂对钆离子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性. 相对于离子半径与其仅差1～3 pm的相邻稀土离子铕离子及钐离子, IIP-PAO/SiO₂对钆离子的识别选择性系数分别为7.49与7.93. 此外, 印迹材料IIP-PAO/SiO₂还具有良好的洗脱性能, 以稀盐酸溶液作为洗脱液, 29个床体积内解吸率可达99.54%.     

硅胶表面铜(Ⅱ)离子印迹聚乙烯亚胺的制备及结合特性研究

通过γ-氯丙基三甲氧基硅烷的媒介,将聚乙烯亚胺(PEI)偶合接枝到硅胶微粒表面,形成了化学键联的复合材料PEI/SiO2;以Cu2+为模板离子,以环氧氯丙烷为交联剂,通过配位键作用,对化学键合在硅胶表面的PEI大分子链进行了离子印迹,制备了复合型Cu2+印迹材料IIP-PEI/SiO2;采用静态与动态两种方法研究了IIP-PEI/SiO2对Cu2+的结合特性,并考察了主要印迹条件Cu2+浓度及环氧氯丙烷用量对印迹材料吸附性能的影响.结果表明,Cu2+印迹材料IIP-PEI/SiO2对Cu2+具有强的记忆识别能力,主要表现在两个方面,(1)对Cu2+的结合量大,IIP-PEI/SiO2对Cu2+的吸附容量比印迹前复合材料PEI/SiO2提高了近2倍;(2)对Cu2+的选择性高,相对于Cd2+,IIP-PEI/SiO2对Cu2+的选择性系数为83.79,相对于Zn2+,IIP-PEI/SiO2对Cu2+的选择性系数为80.21.另外印迹材料IIP-PEI/SiO2具有优良的洗脱与再生性能.     

固载MnP-PGMA/SiO2催化剂的制备及其对乙苯氧化反应的催化性能

在溶液聚合体系中,将聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)接枝在硅胶微粒表面,制备了接枝微粒PGMA/SiO2;通过环氧键的开环反应,实现了Meso-四(对羟基苯基)卟啉(THPP)在PGMA/SiO2上的键合,制备了键合有羟基苯基卟啉(HPP)的HPP-PGMA/SiO2;进一步使锰盐与HPP-PGMA/SiO2发生配位反应,制备了固载MnP(锰卟啉)-PGMA/SiO2催化剂.以分子氧为氧源,将MnP-PGMA/SiO2催化剂用于乙苯氧化反应,常压下实现了乙苯向苯乙酮的转化,并探索了乙苯氧化过程中的若干规律.结果表明,MnP-PGMA/SiO2催化剂能有效活化分子氧,显著催化乙苯氧化为苯乙酮的反应过程;于95℃常压下反应12 h,苯乙酮收率接近18%,产物α-甲基苄醇的含量则极少.在催化氧化体系中,作为仿生催化剂的MnP存在最适宜用量,过量的MnP反而会抑制催化剂活性.在PGMA/SiO2表面,MnP的固载密度越小,催化剂的活性越高.在循环使用中,催化剂的活性呈升高的趋势.     

采用巯基-BPO氧化还原引发体系实现GMA在硅胶微粒表面的高效接枝聚合

使用偶联剂γ-巯丙基三甲氧基硅烷(MPMS,KH-590),对微米级硅胶微粒进行了表面化学改性,制得了表面带有巯基的改性微粒MPMS-SiO2.使改性微粒MPMS-SiO2表面的巯基与溶液中的BPO构成氧化-还原引发体系,实现了油溶性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)在硅胶微粒表面的引发接枝聚合,制得了接枝度为26g/100g的接枝微粒PGMA/SiO2.采用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)及热重分析(TGA)等方法对接枝微粒PGMA/SiO2进行了表征。在此基础上,重点研究了主要因素对巯基-BPO体系引发GMA接枝聚合的影响.研究结果表明,巯基-BPO体系引发的接枝聚合,由于活性位点位于固体表面,因此也是一种表面引发接枝法。与在固体微粒表面引入可聚合双键的"穿过接枝"("grafting through")法相比,巯基-BPO引发体系可更有效地实现油溶性单体的接枝聚合.为制得高接枝度的接枝微粒PGMA/SiO2,适宜的温度为55℃,适宜的BPO用量为单体的1wt%左右,适宜的单体浓度为10 wt%。     

采用新型分子表面印迹技术构建手性空穴实现对手性药物对映体的分子识别与高效拆分

通过偶联剂γ-氨丙基三甲氧基硅烷（AMPS）的媒介,通过表面引发接枝,将功能单体甲基丙烯酸（MAA）接枝聚合在微米级硅胶微粒表面,制得功能接枝微粒PMAA/SiO2;采用本课题组建立的新型分子表面印迹技术,以四咪唑（TM）为模型手性药物,用其左旋对映体L-TM为模板分子,乙二醇二缩水甘油醚（EGDE）为交联剂,对接枝在...     

次价键力在化学键合法固定辣根过氧化酶过程中的作用机理

将甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝聚合在微米级硅胶微粒表面,又通过环氧基团的开环反应将乙二胺(EDA)键合在接枝微粒表面,制备了双功能复合载体EDA-PGMA/SiO2,通过共价偶联法实施了辣根过氧化酶(HRP)的固定化.本文重点考察静电相互作用与疏水相互作用两种次价键力在共价键合法固定HRP过程中的作用,探讨作用机理.结果表明,在水介质中,复合载体EDA-PGMA/SiO2表面胺基的质子化作用,使载体微粒的ζ电位在较大的pH范围内保持正值;当介质的pH=8.5,大于HRP的等电点时,酶蛋白与载体之间所产生的强静电相互作用会显著促进HRP的固定化;EDA的键合率在30％附近的载体,静电相互作用对固酶的促进作用最强,固定化酶的偶联率与比活力具有最高值.疏水相互作用对化学法固定辣根过氧化酶也会产生明显的作用,当以接枝微粒PGMA/SiO2为载体时,增大NaCl浓度,可有效促进酶蛋白与载体之间的疏水相互作用,提高固定化酶的偶联率与比活力.     

异丙威表面分子印迹材料的制备及其识别特性研究

将γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)接枝到硅胶表面,然后以异丙威为模板分子,甲基丙烯酸(MAA)为单体,乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)为交联剂,制备了异丙威表面分子印迹材料MIP-P MAA-MPS-SiO2。采用动态与静态两种方法研究了该印迹材料对异丙威的结合性能与分子识别特性。结果表明,MIP-P MAA-MPS-SiO2印迹材料对模板分子异丙威具有良好的特异性识别作用,相对于参比物速灭威和甲萘威,印迹材料对异丙威的选择性系数分别为6.73和8.95。经过Scatchard模型分析,计算得到两类结合位点的最大表观吸附量分别为230和117 mg/g,印迹聚合物的平衡离解常数K d分别为1428.6和476.2 mg/L。油菜样品的加标回收实验表明,此印迹材料可以对痕量异丙威进行富集分离测定,且可重复使用。     

接枝微粒PGMA/SiO2的制备及其功能化转变

以偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)为偶联剂,采用"接出"法将甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)接枝于微米级硅胶(SiO2)微粒表面制得接枝微粒PGMA/SiO2;用乙二胺(EDA)对其进行改性,在PGMA/SiO2表面引入胺基制得双功能复合载体EDA-PGMA/SiO2(2)。考察了影响接技聚合的因素,并初步考察了2对辣根过氧化物酶的固定性能。结果表明:AIBN和单体(GMA)的用量对接枝度有较大影响,在w(AIBN)为1.4%,GMA 11 mL,于70℃反应20 h的条件下可制得接枝度为23.55 g.100g-1的PGMA/SiO2;采用共价偶联法实施了2对辣根过氧化酶(HRP)的固定化,结果表明,2对HRP表现出良好的固定化效果。     

表面引发接枝聚合法制备接枝微粒PHEMA/SiO2及其8-羟基喹啉功能化转变研究

通过用表面引发接枝聚合和高分子反应制备8-羟基喹啉型复合螯合微粒.首先使用γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AMPS)对微米级硅胶微粒进行表面改性,制得改性微粒AMPS-SiO2;使改性微粒AMPS-SiO2表面的氨基与溶液中的过硫酸盐构成氧化-还原引发体系,实施了甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)在硅胶微粒表面的高效引发接枝聚合,制得了接枝微粒PHEMA/SiO2.又以5-氯甲基-8-羟基喹啉(CHQ)为试剂,使接枝的PHEMA发生大分子反应,实现了接枝微粒PHEMA/SiO2的8-羟基喹啉功能化转变,制得了复合微粒HQ-PHEMA/SiO2.采用多种手段对两种微粒进行了表征,重点研究了氨基-过硫酸盐表面引发接枝体系的接枝聚合机理,并研究了CHQ与接枝PHEMA的醇羟基之间取代反应的机理,还初步考察了功能微粒HQ-PHEMA/SiO2对重金属离子的螯合吸附性能.研究结果表明,氨基-过硫酸盐表面引发接枝聚合体系具有很高的引发活性,在室温(30℃)即可制得高接枝密度(40 g/100g)的接枝微粒PHEMA/SiO2;CHQ与接枝PHEMA的醇羟基之间的取代反应遵循SN1的反应历程,使用强极性溶剂有利于反应的进行.微粒HQ-PHEMA/SiO2对重金属离子呈现很强的螯合吸附能力,是一种功能复合微粒.     

表面分子(离子)印迹硅胶/聚合物的制备及性能研究进展

分子印迹技术(MIT)是制备对模板分子具有专一识别能力聚合物的技术。目前,把识别位点建立在基质表面的表面印迹技术日益受到重视,它可以提高识别位点与印迹分子的结合速度,进一步加强印迹材料吸附分离效率,硅胶因其具有良好的机械稳定性和热稳定性,吸附选择性高等优点,作为表面印迹的基质显示出较大的优越性。本文详细综述了有机分子印迹硅胶/聚合物及金属离子印迹硅胶/聚合物的制备和性能的研究进展,并对印迹材料将来的应用进行了展望。