一种亲水双受体MOFs纳米片表面印迹吸附剂的制备方法及其选择性分离单磷酸腺苷的应用

本发明属于分子辨识吸附分离功能材料制备，具体涉及一种亲水双受体mofs纳米片表面印迹吸附剂的制备方法及其选择性分离单磷酸腺苷的应用。

背景技术：

1、核苷类化合物是具有广泛生理活性的一类水溶性成分，主要包括碱基、核苷和核苷酸三大类。其核苷酸是核糖核酸(rna)和脱氧核糖核酸(dna)的基本组成原件，具有多种重要的生物学功能，几乎参与所有生物细胞的基因信息保留、复制和转录。同时，核苷类化合物既是生化药物和基因工程研究的重要原材料，又是生产抗菌、抗肿瘤、抗病毒、抗真菌和免疫调节的核苷类药物的重要中间体。因此，核苷类化合物的开发和研究对于生物医药及人类生命健康等领域具有巨大的经济、社会及科学意义。目前，核苷类化合物的来源主要有核酸降解法、化学合成法和生物转化法，但它们仍存在生成的产物基体复杂、主产物浓度低和副产物多等共性问题。因此，急需找到一种合适的方法从复杂的产物中分离和富集核苷类化合物。目前，国内外常用的分离核苷类化合物的方法有很多，如结晶法、高效液相色谱(hplc)、柱色谱法、溶剂萃取法和吸附法等。其中吸附法是一种适用性广、分离效率高和绿色环保的方法。典型的核苷类化合物如单磷酸腺苷(amp)具有特殊官能团，比如顺式二羟基、磷酸根和碱基等，可以利用特异性基团对这些特殊官能团的亲和作用实现对核苷类化合物的吸附，达到选择性吸附分离核苷类化合物的目标。

2、分子印迹是一种模拟酶与底物或抗原与抗体特异结合原理，实现特定目标物高选择性识别的方法，被称为模拟生命过程的“人工抗体”，因此要想实现精准印迹过程仍需要从生命活动中进行探索，如双受体(dual receptors)现象。双受体是一种常见的生理或药理行为，常见于多个氨基酸同时作用于同一神经递质、激素、药物和毒素，以增强特异性结合。近年来已有研究者利用共价或非共价作用，基于双受体策略，构建了提高印迹识别位点选择性的聚合物，通过双受体作用固定同一目标分子，提高辨别位点亲和效果。然而，在预组装过程中，两种或多种功能单体与模板分子之间的作用容易产生竞争和干扰。因此，为了降低多种功能单体直接共混后的非特异性，提高主导功能单体的利用率，有序组装控制印迹过程是实现精确识别的关键。

3、金属-有机框架材料(mofs)是近年来迅速发展的一种配位聚合物，是利用金属离子作为连接点、有机配位体作为骨架合成的具有三维孔结构的新型多孔材料。二维mofs纳米片是一种新兴的具有超薄多孔特性的纳米片，因其具有较大的比表面积、空隙可调、稳定性好和吸附能力强等优点在分离、催化和药物基质领域应用中具有很高的潜力。但是传统的mofs材料作为吸附剂其辨识性能还有待进一步提高。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明为精准控制印迹过程，强化核苷类化合物的辨识分离效果，提出了一种有序组装的亲水双受体mofs纳米片表面印迹吸附剂的制备方法，并用于用于选择性吸附分离核苷类化合物amp。

2、本发明根据核苷类化合物amp的结构特征，设计合成与其特异性金属离子配位的zr-mofs纳米片作为基质材料，发生特异性碱基互补配对作用的5-(2-甲氧基乙烯基)-2′-脱氧尿苷(acru)作为功能单体，通过有序组装策略精准固定模板分子的排列和取向，最后，利用zr-mofs纳米片表面修饰的大量双键和亲水的交联剂，光引发构建稳定的亲水双受体mofs纳米片表面印迹吸附剂(d-mips)，强化核苷类化合物辨识分离效果。

3、本发明首先通过水热法制备亲水的zr-mofs纳米片(zr-btb-paba)，随后利用纳米片上的氨基与甲基丙烯酸酐反应得到表面修饰大量双键的纳米片(d-paba)；将模板分子和功能单体acru通过特异性的碱基互补配对作用进行第一次预组装，再加入合成的d-paba基质材料，利用zr-mofs纳米片的zr4+与amp的po43-发生特异性金属配位作用，进行第二次预组装，以固定模板分子的排列和空间取向；最后，通过光引发聚合制备双受体亲水mofs纳米片表面印迹吸附剂(d-mips)，实现amp的选择性吸附分离。

4、为达到上述技术的目的，本发明采用的技术方案是：

5、本发明提供了一种有序组装的亲水双受体mofs纳米片表面印迹吸附剂(d-mips)的制备方法，并利用amp模拟溶液，评估了d-mips吸附剂选择性吸附分离amp分子的性能。包括如下步骤：

6、(1)zr-btb-paba的制备：

7、将氯化锆zrcl4和1,3,5-三(4-羧基苯基)苯h3btb的混合物溶解在n,n-二甲基甲酰胺dmf中，超声后加入甲酸和去离子水，继续超声混合后得混合溶液a，然后将混合溶液a置于反应釜中水热反应，冷却至室温后，离心获得白色固体，用dmf和乙醇洗涤数次，真空干燥后得到带羧基的锆mof纳米片，即zr-btb-fa；

8、随后，将zr-btb-fa纳米片分散在dmf中，再取4-氨基苯甲酸paba加入到dmf中超声溶解，并将paba溶液加入到zr-btb-fa分散液中得混合溶液b，将混合溶液b加热冷凝回流反应后冷却至室温，离心收集淡黄色产物，用dmf和乙醇洗涤数次，真空干燥后得到带有氨基的锆mofs纳米片，即zr-btb-paba；

9、(2)d-paba的制备：

10、将zr-btb-paba纳米片分散在二氯甲烷中，加入甲基丙烯酸酐和三乙胺中得混合溶液c，将混合溶液c加热冷凝回流，反应结束后，混合物冷却至室温，离心收集产物，用二氯甲烷洗涤数次，真空干燥得到d-paba纳米片；

11、(3)d-mips的制备：

12、首先，将模板分子amp溶解于tris-hcl缓冲溶液(ph＝7.4、50mm)中，加入功能单体acru，室温条件通n2除氧，避光环境下基于碱基互补配对作用进行第一次预组装；

13、随后，加入d-paba纳米片，室温条件通n2除氧，避光搅拌环境下基于金属离子配位作用进行第二次预组装；再加入交联剂n,n'-亚甲基双丙烯酰胺mbaa，继续通n2除氧；加入光引发剂2-羟基-4′-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮的，继续通n2除氧，利用uv灯照射引发光聚合后，紫外光波长λ＝254nm，再用离心收集产物d-mips；接着以甲醇/乙酸(9:1，v:v)的混合溶液作为洗脱液对d-mips进行洗脱，以去除未反应的模板分子和有机溶剂，直至洗脱液中检测不到amp分子，最后，产物d-mips在真空干燥。

14、同时，参照上述方法，但在光引发聚合前不加入模板分子amp，制备亲水mofs表面非印迹纳米片吸附剂(d-nips)作为吸附性能研究的参照物。

15、步骤(1)的混合溶液a中，所述的zrcl4、h3btb、dmf、甲酸和去离子水的用量比例为1.0mg:(0.8-0.9)mg:(0.3-0.5)ml:(0.07-0.08)ml:(4.5-5.0)μl；水热反应的温度在110℃-130℃，水热反应时间为36-60h；

16、步骤(1)的混合溶液b中，所述的zr-btb-fa和paba的质量比为1.0mg:(9.5-10.5)mg，混合液中，zr-btb-fa的浓度为1.67～2.5mg/ml，paba的浓度为16.67～25mg/ml；

17、冷凝回流反应的温度为140℃-160℃，时间为60h-84h；

18、步骤(2)的混合溶液c中，所述的zr-btb-paba、二氯甲烷、甲基丙烯酸酐和三乙胺的用量比为1.0g:(450-550)ml:(36-37)ml:(2.7-2.8)ml；冷凝回流的温度为50～60℃，时间为12h-36h；

19、步骤(3)中，所述的amp、acru、d-paba、mbaa和2-羟基-4′-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮的用量比例为1.0mmol:(1.0-2.0)mmol:(150-250)mg:(1.0-1.5)g:(0.08-0.10)g；tris-hcl缓冲溶液中amp的浓度为4.55*10-3～5.56*10-3mol/l。

20、步骤(3)中，所述的光引发聚合时间为4.0-12h，反应温度为25～40℃，第一次预组装和第二次预组装的时间均为12h。

21、技术方案中所述的真空干燥温度为45℃。

22、将本发明制备的亲水双受体mofs纳米片表面印迹吸附剂用于选择性分离单磷酸腺苷的用途。

23、与现有技术相比较，本发明的有益效果体现如下：

24、本发明针对amp分子的结构特征，利用水热反应设计合成亲水的zr-btb-paba纳米片，结合纳米片上的氨基与甲基丙烯酸酐反应得到表面修饰大量双键的d-paba并作为基质材料，再利用amp和acru较好的碱基互补配对作用进行第一次预组装，再加入亲水的d-paba基质材料的zr4+可与amp的po43-发生金属离子配位进行第二次预组装，通过有序的两次组装，精准固定模板分子的排列和取向，最后选用水溶性的mbaa作为交联剂光引发构建亲水的双受体mofs纳米片表面印迹吸附剂，强化印迹辨识分离效果。