一种青蒿素分子印迹膜的制备方法及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种青蒿素分子印迹复合膜的制备方法及其应用，属环境材料制备【技术领域】。特指以聚偏氟乙烯膜为基底，首先将聚偏氟乙烯膜表面活化，然后将溴化铜和2,2-联吡啶组成催化体系，青蒿素作为模板分子，丙烯酰胺为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，应用电子活化再生原子转移自由基聚合法，一步合成青蒿素分子印迹复合膜的方法。并通过静态吸附实验研究了本发明所制备的印记膜的吸附平衡、动力学和选择性识别性能，结果表明利用本发明获得的青蒿素印迹膜具有较快速的吸附动力学性质和优越的青蒿素分子识别性能，可用于对青蒿素的选择性识别和分离。
【专利说明】一种青蒿素分子印迹膜的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于环境材料制备【技术领域】，涉及一种青蒿素分子印迹复合膜的制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002]分子印迹技术(MIT)是模拟自然界中如:酶与底物、抗体与抗原等的分子识别作用，以目标分子为模板分子制备对该分子具有特异选择性识别功能的高分子印迹聚合物(Molecularly Imprinted Polymers,MIPs)的一种技术,即选用能与模板分子产生特定相互作用的功能性单体，在模板分子周围与交联剂进行聚合，形成三维交联的聚合物网络，最后通过物理化学等方法除去模板分子，就获得了具有对模板分子具有特殊亲和性及识别性孔穴的功能性高分子。表面分子印迹技术通过把分子识别位点建立在基质材料的表面，从而有利于模板分子的脱除和再结合，较好的解决了传统分子印迹技术整体还存在的一些严重缺陷，如活性位点包埋过深，传质和电荷传递的动力学速率慢，吸附-脱附的动力学性能不佳等。
[0003]将分子印迹技术与膜分离技术结合产生的分子印迹聚合膜(MolecularImprinted Membrane, MIM)的开发应用是最具吸引力的研究之一。分子印迹聚合物膜(MIM)兼具分子印迹及膜分离技术的优点，一方面，该技术便于连续操作，易于放大，能耗低，能量利用率高，是“绿色化学”的典型；另一方面，它克服了目前的商业膜材料如超滤、微滤及反渗透膜等无法实现单个物质选择分离的缺点，为将特定分子从结构类似的混合物中分离出来提供了可行有效的解决途径；另外，与传统的分子印迹微球材料相比，分子印迹膜具有材料更稳定，抵抗 恶劣环境能力更强，扩散阻力小，形态规整，不需要研磨等繁琐的制备过程等独特的优点。七十年代以来，膜分离技术发展迅速，已广泛用于食品、医药、微生物、化学化工、原子能等领域。膜分离法耗能少，效率高，将有可能取代精馏工艺。多孔膜的各种用途主要依赖于它的孔性，即孔径大小及其分布、孔隙率、溶剂对膜的渗透性、膜对溶质分子的截留性以及耐溶剂性能等。聚偏氟乙烯膜(Poly (vinylidene fluoride), PVDF)由于其良好的服务性能，原料易得、力学性能和稳定性较好，在实际应用中，考虑到成本和产品性能，聚偏氟乙烯膜是一种较好的分离膜。
[0004]青蒿素(artemisinin)是我国科学家从菊科蒿属植物青蒿中提取，并获得国际承认的具有自主知识产权的强效抗疟特效药，已成为世界卫生组织推荐的药品。随着对青蒿素类药物药理的作用研究的不断深入，证实青蒿素类药物具有抗疟、抗孕、抗纤维化、抗血吸虫、抗弓形虫、抗心律失常和抗肿瘤细胞毒性等作用。因此，青蒿素具有广阔的开发前景和重大的科学研究价值。青蒿素的提取分离方法主要是水蒸气蒸馏、有机溶剂浸提、索氏提取、超声波提取、微波辅助提取、超临界流体提取，而采用分子印迹复合膜分离提纯青蒿素的方法尚未有报道。
【发明内容】
[0005]本发明以电子活化再生原子转移自由基聚合(Atom Transfer RadicalPolymerization using Activators Generated by Electron Transfer, AGET ATRP)为技术手段，制备出青蒿素分子印迹复合膜。
[0006]本发明采用的技术方案:
以聚偏氟乙烯(PVDF)膜为基底，青蒿素(artemisinin)作为模板分子，丙烯酰胺(AM)作为功能单体，二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂，催化剂溴化铜(CuBr2)和配体2，2-联吡啶(2，2’ -Bipyridine)为催化体系，采用电子活化再生原子转移自由基聚合法制备青蒿素分子印迹再生纤维素复合膜(MICM)。
[0007]—种基于聚偏氟乙烯膜的一步合成青蒿素分子印迹膜的制备方法，按以下步骤进行:
(I)聚偏氟乙烯膜表面的活化:
取商售聚偏氟乙烯膜(孔径0.22 μ m，直径25mm，九鼎高科过滤设备)放置于甲醇中，室温下静置使聚偏氟乙烯膜表面活化，用去离子水充分洗涤以除去膜表面残留的甲醇，真空干燥箱干燥至恒重。
[0008]( 2 )催化体系的制备:
将溴化亚铜(CuBr2)和2，2-联吡啶(2，2’ -Bipyridine)加入含有正十六烷溶于的乙醇溶液中，油浴加热。加热结束后，用冰水浴迅速冷却，备用。
[0009]其中，所述溴化亚铜(CuBr2)和2, 2_联吡啶(2，2’ -Bipyridine)的摩尔比为0.1:
0.1-0.2 ;所述正十六烷和乙醇的体积比为1:0-25 ;所述溴化亚铜和正十六烷的比例为:
0.1mmol:1mL ;所述油浴加热为60°C加热3 h。
[0010](3) 一步法合成青蒿素分子印迹复合膜:
将青蒿素和丙烯酰胺溶解于乙醇中，超声震荡，使之充分溶解，然后将该混合体系置于室温密闭静置，使其形成稳定的模板-单体复合物，然后向该混合体系中加入二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)和步骤(1)所得表面活化的聚偏氟乙烯膜；通氮除氧后，向该混合体系中加入步骤(2)制备的催化体系，室温下，持续通氮反应；反应结束后，用乙醇和去离子水充分洗涤以去除未反应的物质，真空干燥箱中干燥至恒重。
[0011]其中，所述青蒿素、丙烯酰胺和乙醇的用量比例为1:4~8:100 mmol/mmol/mL ;所述混合物体系每100 mL中加入20 mmol 二甲基丙烯酸乙二醇酯和2片表面活化干燥的聚偏氟乙烯膜；所述混合物体系每100 mL中加入步骤(2)制备的催化体系4-5mL ;所述通氮除氧时间为30 min ;所述通氮反应时间为6~12 h。
[0012](4)模板分子的去除:
将步骤(3)所制备的印迹膜用甲醇和乙酸的混合液分次浸泡洗涤，用高清液相检测洗涤液直至没有青蒿素为止，最后用甲醇充分洗涤印迹膜以除去残留的乙酸，真空干燥箱干燥至恒重，得到对青蒿素具有选择性吸附作用的分子印迹复合膜。
[0013]其中所述甲醇和乙酸的混合液中甲醇和乙酸的体积比为9:1 ;所述分次浸泡洗涤为使印迹膜完全浸泡至洗涤液中，每隔5小时换一次洗涤液。
[0014]上述的技术方案中，甲醇中静置60 min以活化聚偏氟乙烯膜表面电子，促进电子活化再生原子转移自由基聚合反应的进行。
[0015]上述技术方案中所述的青蒿素，其作用为模板分子。[0016]上述技术方案中所述的丙烯酰胺，其作用为功能单体。
[0017]上述技术方案中所述的乙二醇二甲基丙烯酸酯，其作用为交联剂。
[0018]上述技术方案中所述的溴化铜和2，2-联吡啶，其作用为催化体系。
[0019]上述技术方案中所述的聚偏氟乙烯膜，其作用为基底。
[0020]有益效果
本发明制备了一种青蒿素分子印迹膜，并将印迹膜用于蒿甲醚中青蒿素的选择性识别和分离。该印迹膜具有对青蒿素具有选择性高，分离效果显著，重复使用次数多的优点。
[0021](I)该产品由于印迹发生在聚偏氟乙烯膜的基质材料表面，避免了部分模板分子因包埋过深而无法洗脱的问题，获得的印迹膜机械强度高，耐高温，识别点不易破坏，大大地降低了非特异性吸附；
(2)利用本发明获得的青蒿素分子印迹膜具有热稳定性好，快速的吸附动力学性质，明显的青蒿素分子识别性能。
[0022](3)本发明采用基于电子活化再生原子转移自由基聚合的方法，在聚偏氟乙烯膜表面一步合成青蒿素分子印迹膜。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为制备青蒿素分子印迹复合膜的机理图。
[0024]图2为聚偏氟乙烯膜(a)、青蒿素分子印迹膜(b)的扫描电镜图。从图2中可以看出再生纤维素膜表面较为光滑，而在再生纤维素膜表面合成印迹聚合物形成印迹膜后，再生纤维素膜表面粗糙不规则，表明印迹成功。
【具体实施方式】
[0025]本发明中所述的吸附性能分析测试方法具体为:
(I)静态吸附试验
取一定量的印迹膜加入相应测试溶液中，恒温水浴震荡，考察不同吸附溶液的初始浓度对复合膜的影响，吸附后完成后，未吸附的青蒿素分子浓度用HPLC测定，并根据结果计算出吸附容量(仏，mg/g):
【权利要求】
1.一种青蒿素分子印迹复合膜的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行: (1)聚偏氟乙烯膜表面的活化: 取商售聚偏氟乙烯膜放置于甲醇中，室温下静置使聚偏氟乙烯膜表面活化，用去离子水充分洗涤以除去膜表面残留的甲醇，真空干燥箱干燥至恒重； (2)催化体系的制备: 将溴化亚铜和2，2-联吡啶加入含有正十六烷溶于的乙醇溶液中，油浴加热；加热结束后，用冰水浴迅速冷却，备用； (3)—步法合成青蒿素分子印迹复合膜: 将青蒿素和丙烯酰胺溶解于乙醇中，超声震荡，使之充分溶解，然后将该混合体系置于室温密闭静置，使其形成稳定的模板-单体复合物，然后向该混合体系中加入二甲基丙烯酸乙二醇酯和步骤(1)所得表面活化的聚偏氟乙烯膜；通氮除氧后，向该混合体系中加入步骤(2)制备的催化体系，室温下，持续通氮反应；反应结束后，用乙醇和去离子水充分洗涤以去除未反应的物质，真空干燥箱中干燥至恒重； (4)模板分子的去除: 将步骤(3)所制备的印迹膜用甲醇和乙酸的混合液分次浸泡洗涤，用高清液相检测洗涤液直至没有青蒿素为止，最后用甲醇充分洗涤印迹膜以除去残留的乙酸，真空干燥箱干燥至恒重，得到对 青蒿素具有选择性吸附作用的分子印迹复合膜。
2.根据权利要求1所述的一种青蒿素分子印迹复合膜的制备方法，其特征在于， 步骤(2)中所述溴化亚铜和2，2-联吡啶的摩尔比为0.1:0.1~0.2 ;所述正十六烷和乙醇的体积比为1:0-25 ;所述溴化亚铜和正十六烷的比例为:0.1mmolilmL ;所述油浴加热为60°C加热 3 h。
3.根据权利要求1所述的一种青蒿素分子印迹复合膜的制备方法，其特征在于， 步骤(3)中所述青蒿素、丙烯酰胺和乙醇的用量比例为1:4~8:100 mmol/mmol/mL ;所述混合物体系每100 mL中加入20 mmol 二甲基丙烯酸乙二醇酯和2片表面活化干燥的聚偏氟乙烯膜；所述混合物体系每100 mL中加入步骤(2)制备的催化体系4-5mL ;所述通氮除氧时间为30 min ;所述持续通氮反应时间为6~12 h。
4.根据权利要求1所述的一种青蒿素分子印迹复合膜的制备方法，其特征在于， 步骤(4)中所述甲醇和乙酸的混合液中甲醇和乙酸的体积比为9:1 ;所述分次浸泡洗涤为使印迹膜完全浸泡至洗涤液中，每隔5小时换一次洗涤液。
5.根据权利要求1所述的一种青蒿素分子印迹复合膜的制备方法，其特征在于， 所制备的青蒿素分子印迹复合膜用于对青蒿素的选择性识别和分离。
【文档编号】B01D69/12GK104004218SQ201410083761
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】吴易霖, 李春香, 闫永胜, 孟敏佳 申请人:江苏大学