分子印迹膜技术分离辛弗研究3

一、选题的依据及意义：辛弗林（synephrine）分子式为 C9H13NO，结构式如右图所示。

辛弗林属于生物碱中的麻黄碱类，广泛存在于枳实、个青皮等中药材中。

是其中的一种重要的有效成分。

分子结构中同在酚羟基和氨基，因此辛弗林具有两性性质，与酸碱均能结合成盐。

常用的辛弗林的分离纯化方法主要有有机溶剂萃取法、大孔吸附树脂法、离子树脂法和硅胶层析法。

游离的辛弗林易溶于有机溶剂，难溶于水；其酸式盐和碱式盐则易溶于水，难溶于有机溶剂；在强酸、强碱离子交换树脂层析分离时辛弗林易发生消旋化作用。

制备型高效液相色谱法、硅胶柱色谱法等常规的分离方法溶剂消耗量大,效率低,且容易造成微量的有效成分丢失。

分子印迹膜与上述色谱分离技术相比, 在分离领域中具有分子识别性强、固定相制备简便快速、操作简单、性质比较稳定(耐酸碱;耐高温、高压等特点)、溶剂消耗量小、连续操作、易于放大、能耗低、能量利用率高、模板和MIPs都可以回收再利用等优点。

故可以考虑利用分子印迹膜技术分离辛弗林。

利用此技术可以降低原料消耗，对分离工艺进行优化，提高辛弗林分离能力及产率等方面是有效的措施。

分子印迹膜技术是一门新的很有发展潜力的技术,它不仅具有分子特异识别能力的分子印迹技术的特点,而且具有连续操作、易于放大、能耗低、能量利用率高等的膜技术优点。

近年来,分子印迹膜技术,特别是分子印迹复合膜技术已在物质识别与拆分中显示出独特的技术优势,被认为是进行大规模手性物质拆分的非常有潜力的方法。

但目前这一技术还处于实验室阶段,距离工业应用还有很大一段距离。

主要是由于对分子印迹膜的形态结构与分子识别关系的研究相对不足,对影响膜形态结构的因素仍需进一步研究,对分子印迹膜的传质和识别机理的研究相对滞后,因此分子印迹膜新的潜在的用途还有待进一步开发。

随着分子印迹膜技术的快速发展,研制具有大通量和高选择性的分子印迹复合膜,探索药物分离及中草药有效成分分离纯化新方法,推动药物拆分和中草药分离的现代化进程,提高医药质量以及扩大市场需求等方面均具有深远的意义二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：2.1、国外发展分子印迹膜(MIM)的研究最早开始于20世纪90年代,将MIT应用于膜分离的物质有氨基酸及其衍生物、肽、9-乙基腺嘌呤、莠灭净、阿特拉津、茶碱等。

1990年,Piletsky等采用原位聚合法首次制备了MIP膜,实现了对模板分子腺苷酸(AMP)的特异识别和分离,而后又用同样方法对其它苷酸进行印迹,目标分子选择性最高达到3.4,流率仅有0·5nmol/cm2·h。

Sergeyeva等以甲基丙烯酸为单体,三乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,加入成孔溶剂二甲基甲酰(DMF)及线型聚合物聚乙二醇(PEG),采用原位聚合法制备了莠去津印迹的多孔MIP膜。

使MIM 的水通量达到了3·045L/(m2·h)(在40·7MPa下)。

Yoshikawa小组利用干相转化法制备了MIP薄膜,通过N-乙酰-D、L-色氨酸的电渗析实验,发现该薄膜对L-异构体有很好的选择性，而以Boc-D-Trp为模板分子制备的MIP膜对D-异构体的吸附选择性达到5·9,通量达5nmol/cm2·h,非印迹聚合物膜则无手性识别能力。

Kobayashi等首次采用湿相转化技术制备了茶碱的MiM薄膜。

这个薄膜是丙烯腈-丙烯酸的共聚物。

通过吸附实验发现,茶碱的吸附量远大于咖啡因,表明在相转化的过程中,MIP记录下了茶碱分子的形状.通过对薄膜的表征,发现了茶碱和共聚物间相互作用的证据。

Trotta[25]以柚皮苷为模板分子,采用相转化法制备了丙烯腈-丙烯酸共聚物膜。

通过聚合物中羧基与印迹分子中羟基间的相互作用来识别印迹分子。

该膜对柚皮苷的吸附量达到0·13μmol/(g干膜),而非印迹共聚物对柚皮苷几乎无吸附作用.Malaisamy等采用湿相转化法制备了以罗丹明-B为模板分子的聚醋酸纤维(CA)-磺化聚砜(SPS)共混印迹膜。

Piletsky等总结和分析了分子印迹聚合物膜的识别和传输性质,概括了分子印迹聚合物膜在亲和分离、膜色谱和膜传感器等方面的应用潜力。

针对均质膜通量小的缺点,人们还采用接枝或涂敷法制备了具有MIP活性层的复合膜。

Sergeyeva等采用光引发聚合法制备了2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙烷磺酸(AMPS)、甲基丙烯酸和丙烯酸的扑灭通(terbumeton)印迹聚合物,并附着于聚偏氟乙烯(PVDF)基膜上,该复合膜的通量为120L/m2·h(≤0·1kPa)。

Piletsky 等通过光接枝共聚制备了以敌草净为模板分子的多孔聚丙烯分子印迹聚合物膜,发现该分子印迹聚合物膜对模板分子和其它三嗪类除草剂具有整体亲和力,它的通量为120L/m2·h(≤0·1kPa)。

Kochkodam采用类似方法制备了敌草净(desmetryn)印迹的复合膜,它的通量也达到120L/m2·h(≤0·1kPa),对敌草净的吸附量为10·22μg/cm22.2、国内发展我国对分子印迹膜也有一些相关的研究报道。

何锡文课题组采用紫外光引发原位聚合的方法制备了具有支撑膜的邻香草醛分子印迹聚合物膜和带支撑膜的钴离子配位分子印迹聚合物膜。

左言军等采用电化学聚合法首次合成了对有机磷毒剂沙林有快速响应和高灵敏度的分子印迹纳米膜。

刘玉坤等用溶液自由基聚合法制备以尿嘧啶为模板分子的丙烯腈-甲基丙烯酸共聚物分子印迹膜。

吴朝阳等研制了电化学聚合制备尼古丁分子印迹聚邻氨基酚敏感膜传感器,并对分子印迹膜的结构和性能进行了探讨与研究。

王红英等用相转化沉淀法制备了具有茶碱分子识别功能的丙烯腈-丙烯酸高分子膜。

张淑琼等制备了分子印迹SiO2纳米管膜,对目标分子具有高选择性、高亲和性、高容量和快速结合能力。

2.3、概述分子印迹聚合物应用于膜分离是MIPs的一个新兴领域。

其基本思路是直接把MIPs制备成膜状，或者在支撑体上原位聚合成MIPs膜，聚合后除去膜板分子，将在聚合物膜上留下与膜板分子功能尺寸一致的空穴，用于对混合物中模板分子的分离和识别。

目前的商品膜如超滤、微滤及反渗透膜等都无法实现单个物质的选择性分离,而MIM为将特定目标分子从其结构类似物的混合物中分离出来提供了可行有效的解决途径;MIM作为一种分子印迹技术,可具有分子特异识别能力,同传统粒子型MIPs相比,MIM具有无需研磨等繁琐的制备过程,扩散阻力小,易于应用等独特的优点;同时比一般生物材料更稳定,抗恶劣环境能力更强,在传感器领域和生物活性材料领域具有很大的应用前景;将MIM应用于分离领域,由于其具有连续操作、易于放大、能耗低、能量利用率高等优点,可在医药、食品、化工和农业等行业的分离、分析与制备过程中实现“绿色化学”生产。

分子印迹聚合物膜(MIM)的开发应用是最具吸引力的课题之一。

有报道通过光聚合的方法，制备出了具有识别特性的分子印迹膜，这种膜将分子印迹技术的选择性识别特性和膜分离的操作简单、易于连续化、条件温和等特点结合在一起。

分子印迹膜(MIM)因其兼具分子印迹技术与膜分离技术的优点,近年来已成为分子印迹技术领域研究的热点。

其最大的特点就是对模板分子的识别具有可预见性,对于特定物质的分离极具针对性。

印迹膜分离技术已从分离氨基酸、药物等小分子、超分子过渡到某些核苷酸、多肽、蛋白质等生物大分子。

分子印迹膜有三种类型：分子印迹填充膜、分子印迹整体膜、分子印迹复合膜。

分子印迹填充膜是将纳米级的分子印迹聚合物填充在两块过滤板之间，根据其对底物的结合情况评价整体的识别性能。

分子印迹整体膜是分子印迹聚合物膜自身作为支撑体制备的一类膜，稳定性好，但这类膜一般较脆，聚合时需要加入交联剂来改变力学性能。

分子印迹复合膜，通过表面接枝等作用形成具有分子印迹功能的表皮，具有超滤或者微滤支撑层，可以获得大通量和高选择性的分子印迹膜。

常用的分子印迹膜的制备方法有原位聚合、相转化、表面修饰和电化学聚合，前两种方法常用于制备分子印迹整体膜，表面修饰法可用于制备分子印迹复合膜，而电化学法多用于传感器敏感膜的制备。

原位聚合法将一定量的模板分子、功能单体、交联剂或添加剂溶于适当的溶剂中，再将混合液倾倒在具有一定间距的两块基板之间，然后通过整体交联聚合即得到具有一定厚度的分子印迹膜。

这种制备方法过程简单，操作容易分子印迹聚合物膜的交联度往往要求很高，导致形成的膜较脆且孔隙率很低。

而且高交联体系导致较大的传质阻力，使传质效果不理想，因而由原位聚合得到的分子印迹膜通量都非常低，从而限制了其在实际中的应用。

相转移法相转移法制备的高分子非对称膜具有两个特点：一是表层与支撑层为同一种膜材料；二是表层与支撑层是同时制备，同步形成的。

与原位聚合法的分子印迹技术不同，相转化法是直接在聚合物材料中引入识别位点，聚合物膜结构是在印迹分子存在下从其聚合物溶液中形成的。

此外，印迹过程不仅形成分子识别位点，还形成了渗入通道。

这种技术的优点是可供选择的聚合物种类多，而且当目标分子发生改变时，只需要更换印迹分子即可获得新的分子识别材料。

相转移法分为干相转移法、湿相转移、热凝胶法和水蒸吸入法。

本课题试验中采用该方法制备分子印迹膜(1)干相转化法(溶剂蒸发沉淀法)将一定量的模板分子、成膜材料共溶于适当的溶剂中，将该铸膜液刮涂在适当的支撑体上，如玻璃或其它支撑物，在一定温度下的惰性气氛中使溶剂蒸发，得到的聚合物膜经进一步干燥后，采用适当的溶剂进行洗脱以除去模板分子，即得到分子印迹聚合物膜膜。

(2)湿相转化法(浸没沉淀法)首先制备含有一定量的模板分子、成膜材料及适当添加剂的高分子铸膜液，将该铸膜液刮涂在适当的支撑体上，将其浸入含有非溶剂的凝固浴中，由于良溶剂与非溶剂的不断置换，经过一段时间聚合物膜就从中沉淀析出，最后采用适当的溶剂对该膜进行洗脱以除去模板分子，进而得到保留有印迹分子特定构型的分子印迹聚合物膜。

(3)热凝胶法热凝胶法是利用一种特殊的溶剂(高温时对高分子膜材料是溶剂，低温时是非溶剂)在高温下与高分子膜材料配成均相铸膜液并制成膜，然后冷却使之发生沉淀、分相。

热凝胶法通常用于制备非对称微孔滤膜。

(4)水蒸汽吸入法水蒸汽吸入法是相转移法制备分离膜的一种常用方法。

将高分子铸膜液在平板上铺展成薄层，然后在溶剂蒸发的同时，使铸膜液吸入潮湿环境中的水蒸汽而发生相分离，高分子聚合物从铸膜液中析出形成膜，此法通常用来制备多孔膜。

表面修饰法膜的表面修饰，即在模板分子存在下，对膜进行表面修饰，实现分子印迹功能。

具体可在膜表面通过光或热引发接枝共聚。

表面修饰具有如下优点：印迹分子用量减少，传质阻力降低，印迹位点的可及性提高，结合位点容量增大，并可能实现生物大分子在水溶液环境中的印迹，形成的印迹孔穴并非仅存在于基膜表面。