专利名称：基于电纺丝技术制备的柚皮苷水相高效分离印迹纤维的方法
技术领域：
本发明涉及一种印迹纤维的制备方法，具体说涉及一种基于电纺丝技术制备在水 相中高效分离柚皮苷的高分子聚合物印迹纤维的方法。
背景技术：
柚皮苷(naringin，简称NG)是一种双氢黄酮类化合物，多种中成药的有效成分， 具有抗氧化性(抑制氧化酶活性)、抗炎镇痛、抗病毒、抑菌及抑制眼醛糖还原酶等多种生 物学活性和药理作用。柚皮苷是黄酮类化合物中促进氧化作用最强的物质之一，对人体基 因具有诱导毒害作用。因此，制备柚皮苷印迹聚合物对柚皮苷的分离提取及药物质量控制 具有重要意义。环糊精分子具有“内疏水，外亲水”独特的空间结构，使其对许多的分子，特别是药 物分子具有包合作用，是一种很有潜力的合成药物类分子印迹聚合物的功能单体。NG分子 上的苯环有利于形成桥式环糊精多聚体，同时对空间构型有控制作用，有利于印迹分子周 围的聚合物稳定地结合印迹分子，提高MIP的选择性识别作用。去除印迹分子NG后，与印 迹分子在大小和形状上相匹配的孔穴被留在了环糊精的空穴中。采用颗粒或纳米粉体的印迹载体虽然有大的比表面，但是印迹载体的洗脱和再生 的工艺复杂，且流失量大。而采用电纺丝法制备的蜘蛛丝状或丝绒状的纤维团具有准纳米 级的一维线状特征，具有高的比表面，回收、洗脱与再生容易，提高了柚皮柑分子的印迹速 率和透过量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易于回收、洗脱、再生的一维准纳米级的，以NG为印 迹分子，环糊精(CD)为功能体，能在水相中高效分离柚皮苷的印迹聚合物纤维的制备方 法。印迹环糊精纳米纤维选择性吸附分离柚皮苷分子的过程。本发明的另一目的还在于提供一种以转盘为接收器的一维准纳米级纤维的收集 技术。本发明的目的是通过如下技术方案实现的1、制备电纺丝溶胶将高分子聚合物基体溶解在有机溶剂中制备成浓度为4. 0 12% (W/V)的高分 子聚合物-有机溶剂溶胶；将功能体环糊精和印迹分子溶解于有机溶剂中，在室温下与高 分子聚合物_有机溶剂溶胶混合，搅拌2 5h进行共混，制得高分子聚合物_功能体环糊 精_印迹分子电纺丝混合溶胶。高分子聚合物 4 12重量份
功能体环糊精 1 5重量份
印迹分子0.10 0.5重量份
有机溶剂15 25体积 份(ml)。2、电纺丝技术制备复合纳米纤维利用上述的溶胶，进行电纺丝制成复合纤维。电纺丝仪的电纺丝条件(1)电压为 12 24V ；⑵针头与接收器间距为5 15cm ； (3)电纺丝溶胶液滴加速度为1 4ml/h ； (4)不锈钢针孔直径为0. 2 0. 8mm。接收器为平面铝箔或铝转盘。3、将收集到的复合纤维浸泡在交联剂中，进行交联反应，浸泡24 48h。交联反 应结束后，将复合纤维过滤并用浓度为0. 5 的NaOH水溶液进行充分洗涤，以除去杂 质及印迹分子。洗涤结束后将复合纤维真空干燥至恒重，得到一维纳米级印迹环糊精纤维 (FMIP)。此时，与印迹分子在大小和形状上相匹配的孔穴被留在印迹环糊精纤维的空穴中。本发明所述的高分子聚合物基体为聚乙烯醇缩丁醛(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)。本发明所述的环糊精功能体是α-环糊精、β-环糊精、Y-环糊精、羟丙基环糊精 或羧甲基环糊精。本发明所述的印迹分子是柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷或柚皮苷二氢查尔酮。本发明所述的有机溶剂是乙醇、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。本发明所述的交联剂为六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、苯 二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)或异氰酸酯(MDI)。本发明所用的高分子聚合物起到基体支撑作用，功能体及印迹分子均勻地分散在 基体中；另外，本发明以HMDI等作为交联剂，由于氰酸酯活性很高，极易与环糊精上的-OH 基团反应形成聚合物。在特定结构分子如柚皮苷(NG)的参与下，其分子上的苯环有利于与 CD形成桥式CD多聚体，同时对空间构型有控制作用，有利于印迹分子周围的聚合物稳定地 结合印迹分子，提高印迹纤维的选择性识别作用。去除印迹分子NG后，与印迹分子在大小 和形状上相匹配的孔穴被留在CD的空穴中。综上所述，本发明的优点在于本发明采用静电纺丝工艺和分子印迹技术相结合的方法，制备了对柚皮苷黄酮化 合物具有识别能力的一维印迹环糊精纳米纤维。该纤维具有比表面积大、吸附能力强且易 于回收、洗脱、再生的特点。同时，可在水相中高效分离柚皮苷。
图1是本发明实施例1所述的方法制备的NG印迹β -⑶纤维电镜图。图2是本发明实施例2所述的方法制备的NG印迹β -⑶纤维电镜图。图3是本发明自制的静电纺丝仪结构示意图。图1中所示的纤维，接收器为铝箔，纤维直径小于1 μ m，为准纳米级。图2中所示的纤维，接收器为铝转盘，纤维直径小于1 μ m，为准纳米级。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。实施例1PVB为基体、β -⑶为功能体、NG为印迹分子、交联剂为HMDI ；电纺丝仪接收器为铝箔 将IOg的PVB溶解在乙醇溶剂中制备成浓度为10% (W/V)的PVB-乙醇溶胶。 将5g的β -⑶和0. 3g的印迹分子NG溶解于50ml的N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)溶剂 中，配制成NG-β -⑶-DMF溶液，而后将其缓慢加入到PVB-乙醇溶胶中。在室温下搅拌 PVB-NG-DMF- β -CD 溶胶 5h。将搅拌均勻的PVB-NG-β -⑶溶胶注入到IOml电纺丝注射器的针筒中进行电纺 丝，PVB-NG- β -⑶一维准纳米级复合纤维。电纺丝条件不锈钢针孔直径为0. 5mm,并与直 流高压电源相联接；接收器铝箔接地；针头与铝箔间距离为IOcm ；电压为ISkV ；电纺时环 境温度为25°C。将收集到的PVB-NG- β -⑶一维准纳米级复合纤维浸泡在20ml的交联剂六亚甲基 二异氰酸酯(HMDI)中，常温下浸泡24h，使其充分交联。交联后的复合纤维用0.5 NaOH水溶液进行充分洗涤，以除去杂质及印迹分子。洗涤结束后将产物真空干燥至恒重，得 到一维纳米级印迹β -CD纤维，如图1所示。选用NG及与NG结构相似的橙皮苷、柚皮苷二氢查尔酮作为底物，对所制备的印 迹β -⑶纤维进行了选择性实验。由平衡结合法测定了 MIP (印迹β -⑶纤维)和NIP (非 印迹，即空白β -⑶纤维)对上述底物的结合量。具体如下称取MIP和NIP各50mg置于 250mL具塞锥形瓶中，加入50mL浓度均为0. 02mg/mL的各物质混合溶液，放入恒温摇床中室 温下振荡48h。将吸附后的溶液移入离心管中，高速离心后取出上清液，用高效液相色谱测 定各印迹分子的含量。表1 从柚皮柑、橙皮苷、柚皮苷二氢查尔酮混合溶液中分离出柚皮苷
_柚皮苷橙皮苷柚皮苷二氢查尔酮十次后下降率
铝箔接收器 18.3% 2.2%1.7%12%
铝转盘接收器 19.4% 1.8%1.1%8%
注=MIP(NIP) 50. Omg ；底物初始浓度0. 02mg/mL ；体积:50mL ；吸附时间:48h色谱分析条件:Microsorb-MV100-5C-18 柱(250 X 4. 6mm)，紫外检测波长 283nm， 以乙腈2%HAc(25 75)为流动相，流速1. OmL/min。采用外标标准曲线法。印迹分离效果柚皮苷橙皮苷柚皮苷二氢查尔酮=18. 3 2.2 1. 7 ^ 10.8 1.3 1.0实施例2聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基体、β -⑶为功能体、接收器为铝转盘、交联剂为甲 苯二异氰酸酯(TDI)将4g的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解在乙醇溶剂中制备成浓度为4% (W/V)的 PMMA-乙醇溶胶。将2g的β -⑶和0. 5g的印迹分子NG溶解于50ml的N，N- 二甲基乙酰胺 (DMF)溶剂中，配制成NG- β -CD-DMF溶液，而后将NG- β -CD-DMF溶液缓慢加入到PMMA-乙 醇溶胶中。在室温下搅拌PMMA-NG- β -CD溶胶2h。
将搅拌均勻的PMMA-NG-β -⑶溶胶注入到IOml电纺丝注射器的针筒中进行电纺 丝，PMMA-NG-β -CD —维准纳米级复合纤维。电纺丝条件不锈钢针孔直径为0. 5mm,并与 直流高压电源相联接；铝制转盘转速800 2000r/min ；针头与铝箔间距离为12cm;电压为 20kV ；电纺时环境温度为45°C。将收集到的PMMA-NG- β -⑶一维准纳米级复合纤维浸泡在20ml的交联剂甲苯二 异氰酸酯(TDI)中，常温下浸泡36h，使其充分交联。交联后的复合纤维用0. 5 NaOH 水溶液进行充分洗涤，以除去杂质及印迹分子。洗涤结束后将产物真空干燥至恒重，得到一 维纳米级NG印迹β-CD纤维，如图2所示。图中可见纤维直径小于1 μ m，为准纳米级，纤维 排列基本上定向有序。同样，选用NG及与NG结构相 似的橙皮苷、柚皮苷二氢查尔酮作为底物，对所制备 的印迹β-CD纤维进行了选择性实验，结果见表1。印迹分离效果柚皮苷橙皮苷柚皮 苷二氢查尔酮=19. 4 1.8 1. 1 ^ 17. 6 1.6 1.0由表1可见，与其它底物相比，ΜΙΡ(印迹β -⑶纤维)对NG显示了强的选择性结 合能力。这表明在MIP (印迹β-⑶纤维)印迹聚合物中产生了以NG的大小和形状为基础 的结合位点(孔穴)，展现了特异选择性。且与铝箔接收器相比，铝转盘接收器因纤维排布 有序，易于洗脱，因而显示出了更优越的分离识别性能。实施例3PMMA为基体、α -⑶为功能体、接收器为铝转盘、交联剂为XDI将8g的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)溶解在乙醇溶剂中制备成浓度为4% (W/V)的 PMMA-乙醇溶胶。将2g的α -⑶和0. 5g的印迹分子NG溶解于50ml的N，N- 二甲基乙酰胺 溶剂(DMF)中，配制成NG- α -CD-DMF溶液，而后将NG- α -CD-DMF溶液缓慢加入到PMMA-乙 醇溶胶中。在室温下搅拌PMMA-NG- α -CD溶胶2h。将搅拌均勻的PMMA-NG- α -⑶溶胶注入到IOml电纺丝注射器的针筒中进行电纺 丝，PMMA-NG- α -CD 一维准纳米级复合纤维。电纺丝条件不锈钢针孔直径为0. 5mm,并与 直流高压电源相联接；铝制转盘转速800 2000r/min ；针头与铝箔间距离为12cm;电压为 20kV ；电纺时环境温度为45°C。将收集到的PMMA-NG- β -⑶一维准纳米级复合纤维浸泡在20ml的交联剂苯二亚 甲基二异氰酸酯(XDI)中，常温下浸泡48h，使其充分交联。交联后的复合纤维用0. 5 NaOH水溶液进行充分洗涤，以除去杂质及印迹分子。洗涤结束后将产物真空干燥至恒重，得 到一维纳米级NG印迹α-CD纤维(FMIP)。洗脱后的FMIP具有大的比表面积和孔体积，有 利于底物和结合位点的接触，提高负载量。新橙皮苷(NHD)是二氢查耳酮甜度的950倍，是一种无毒、低能量、高甜度的新一 代甜味剂。但在制备NHD甜味剂时，常因含有少量的反应物NG，甜度下降。以印迹膜技术将 NG从NHD中分离出，具有实际应用意义。选用NG及与NG结构相似的新橙皮苷(NHD)甜味剂作为底物，对所制备的印迹 α-CD纤维进行了选择性实验。结果为柚皮苷对新橙皮苷的分离率比为17.2% 1.7% ^ 10.1。实施例4PVP为基体、羟丙基-⑶为功能体、接收器为铝转盘、交联剂为MDI
将PVP溶解在乙醇溶剂中制备浓度为6% (W/V)的PVP-乙醇溶胶。将Ig羟丙基-⑶和0. 5g的印迹分子NG溶解于N，N- 二甲基甲酰胺溶剂中，而后将NG-羟丙基-⑶-DMF 溶液缓慢加入到PVP-乙醇溶胶中。在制备的PVP-NG-羟丙基-⑶溶胶中。在室温下快速 搅拌PVP-NG-羟丙基-⑶溶胶4h。将搅拌均勻的PVP-NG-羟丙基-⑶溶胶进行电纺丝，纺 丝装置及条件同实施例2。将收集到的PVP-NG-羟丙基-⑶一维准纳米级复合纤维浸泡在交联剂MDI中， 30°C下浸泡28h，使其充分交联。交联后的复合纤维用0. 8% NaOH水溶液进行充分洗涤，以 除去杂质及印迹分子。洗涤结束后将产物真空干燥至恒重，得到一维纳米级印迹羟丙基-⑶ 纤维。选用NG及与NG结构相似的新橙皮苷(NHD)甜味剂作为底物，对所制备的印迹羟 丙基-CD纤维进行了选择性实验。结果为柚皮苷对新橙皮苷的分离率比为15. 2% 2.4% ^ 6. 3。实施例5PS为基体、、-⑶为功能体、接收器为铝转盘、交联剂为LDI将IOg的PS、5g的功能体Y -⑶和0. 2g的印迹分子NG溶于适量的N，N- 二甲基 甲酰胺中，室温下搅拌5h，制得PS-NG- γ -⑶溶胶。将该溶胶进行电纺丝，纺丝装置及条件 同实施例2。将收集到的PS-NG- γ -⑶复合纤维浸泡在交联剂LDI中，35°C下浸泡24h，使其充 分交联。交联后的复合纤维用0. 5 NaOH水溶液进行充分洗涤，以除去杂质及印迹分 子。洗涤结束后将产物真空干燥至恒重，得到分子印迹Y-⑶聚合物纤维。选用NG及与NG结构相似的橙皮苷、柚皮苷二氢查尔酮作为底物，对所制备的印迹 Y-CD纤维进行了选择性实验。印迹分离效果为柚皮苷橙皮苷柚皮苷二氢查尔酮=16.6 1.9 1. 4 ^ 11.9 1.4 1.0实施例6PAN为基体、羧甲基-⑶为功能体、接收器为铝转盘、交联剂为TDI将8g的PAN、4g的功能体羧甲基-⑶和0. 2g的印迹分子NG溶于适量的N，N- 二 甲基甲酰胺中，室温下搅拌4h，制得PAN-NG-羧甲基-⑶溶胶。将该溶胶进行电纺丝，纺丝 装置及条件同实施例2。将收集到的PAN-NG-羧甲基-⑶复合纤维浸泡在交联剂TDI中，30°C下浸泡36h， 使其充分交联。交联后的复合纤维用0. 5 NaOH水溶液进行充分洗涤，以除去杂质及 印迹分子。洗涤结束后将产物真空干燥至恒重，得到分子印迹羧甲基-⑶聚合物纤维。选用NG及与NG结构相似的新橙皮苷(NHD)甜味剂作为底物，对所制备的印迹羧 甲基-CD纤维进行了选择性实验。结果为柚皮苷对新橙皮苷的分离率比为15. 7% 1.6% ^ 9. 8。
权利要求
一种基于电纺丝方法制备的柚皮苷水相高效分离印迹纤维的方法，以高分子聚合物基体为电纺丝溶胶基材，制备电纺丝溶胶，利用电纺丝仪制备复合纳米纤维，最后利用交联剂进行交联反应，其特征在于1)制备电纺丝溶胶将高分子聚合物基体溶解在有机溶剂中制备成高分子聚合物 有机溶剂溶胶；将功能体环糊精和印迹分子溶解于有机溶剂中，在室温下与高分子聚合物 有机溶剂溶胶混合，搅拌2～5h进行共混，制得高分子聚合物 功能体环糊精 印迹分子电纺丝混合溶胶；2)电纺丝技术制备复合纳米纤维；3)将复合纤维浸泡在交联剂中，进行交联反应，浸泡24～48h；反应结束后充分洗涤、真空干燥至恒重，得到一维纳米级印迹环糊精纤维。
2.根据权利要求1所述的基于电纺丝方法制备的柚皮苷水相高效分离柚皮苷印迹纤 维的方法，其特征在于所述的高分子聚合物是聚乙烯醇缩丁醛、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.根据权利要求1、2所述的基于电纺丝方法制备在水相中高效分离柚皮苷印迹聚环 糊精纳米纤维的方法，其特征在于所述的将高分子聚合物_有机溶剂溶胶，其浓度为4. O 12% (W/V)。
4.根据权利要求1所述的基于电纺丝方法制备的柚皮苷水相高效分离柚皮苷印迹纤 维的方法，其特征在于所述的有机溶剂为乙醇、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺。
5.根据权利要求1所述的基于电纺丝方法制备的柚皮苷水相高效分离柚皮苷印迹纤 维的方法，其特征在于印迹分子是柚皮苷、橙皮苷、新橙皮苷或柚皮苷二氢查尔酮。
6.根据权利要求1所述的基于电纺丝方法制备的柚皮苷水相高效分离柚皮苷印迹纤 维的方法，其特征是所述的环糊精类功能体是α-环糊精、环糊精、Y-环糊精、羟丙基 环糊精或羧甲基环糊精。
7.根据权利要求1所述的基于电纺丝方法制备的柚皮苷水相高效分离柚皮苷印迹纤 维的方法，其特征是所述的交联剂为六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二 异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯或异氰酸酯。
8.根据权利要求1所述的基于电纺丝方法制备的柚皮苷水相高效分离柚皮苷印迹纤 维的方法，其特征是所述的高分子聚合物_功能体环糊精_印迹分子电纺丝混合溶胶中高 分子聚合物占4 12重量份，功能体环糊精占1 5重量份，印迹分子占0. 10 0. 5重量 份，有机溶剂占15 25体积份(ml)。
全文摘要
本发明涉及一种印迹纤维的制备方法，具体说涉及一种基于电纺丝技术制备在水相中高效分离柚皮苷的高分子聚合物印迹纤维的方法。其特征是将高分子聚合物基体溶解在有机溶剂中制备成高分子聚合物-有机溶剂溶胶；将功能体环糊精和印迹分子溶解于有机溶剂中，在室温下与溶胶混合制得高分子聚合物-功能体环糊精-印迹分子电纺丝混合溶胶；采用电纺丝技术制备复合纳米纤维；将复合纤维浸泡在交联剂中，进行交联反应，反应结束后经洗涤、真空干燥，得到一维纳米级印迹环糊精纤维。该纤维对印迹分子具有高的亲和性和选择性，且洗脱效率高、流失量少、重复使用率高等特点。同时，可在水相中高效分离柚皮苷。
文档编号D01F8/08GK101962824SQ20101028957
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者郑曦, 陈影声, 陈日耀, 陈晓, 陈震, 马秀玲 申请人:福建师范大学