黄酮类分子印迹互穿聚合物网络水凝胶的制备及性能研究

孙锦秀，杨翠云，谢金润，刘松新，梁倩滢，夏国华*



·药学研究·

黄酮类分子印迹互穿聚合物网络水凝胶的制备及性能研究

孙锦秀1，杨翠云2，谢金润2，刘松新2，梁倩滢2，夏国华2*

1.如皋市人民医院药剂科，江苏 如皋 226500；2.江苏大学药学院，江苏 镇江 212013

[摘要]目的制备以芦丁分子为模板的分子印迹互穿聚合物网络水凝胶，并研究其性能。方法以吸附量为指标，考察黄酮类分子印迹互穿聚合物网络水凝胶合成工艺；以提取率为指标，采用HPLC法考察分子印迹互穿聚合物网络对槲皮素、麻黄碱、芦丁的提取纯化性能。结果当PVA与PAM质量比为1∶1、交联剂25%戊二醛加入量为1.25 mL时，PVA/PAM分子印迹互穿聚合物网络水凝胶对黄酮类分子具有良好的选择性提取纯化性能。结论以芦丁分子为模板的PVA/PAM分子印迹互穿聚合物网络水凝胶对黄酮类有较好的选择性提取纯化性能。

[关键词]分子印迹技术；互穿聚合物网络；聚乙烯醇；聚丙烯酰胺

0引言

分子印迹技术(Molecularly imprinting technique，MIT)是制备空间结构和结合位点与模板分子完全匹配的聚合物的实验技术，在许多领域如色谱中对映体和异构体的分离、固相萃取、化学仿生传感器[1-3]、模拟酶催化、临床药物分析、膜分离技术等领域展现了良好的应用前景。分子印迹技术有较好的特异识别性，常用来测定或直接提取单体化合物[4-6]。

互穿聚合物网络(Interpenetrating polymer network，IPN)是由2种或者2种以上交联的聚合物相互贯穿而形成的聚合物网络，是一类特殊的聚合物共混体系。IPN网络中并不存在真正的共价键，IPN是存在于大分子中的一类特殊的空间拓扑形态，其各种成分并不是分子水平上的相互贯穿，而是超分子水平上的相互贯穿，是一种大分子环连体，所以可得到单一聚合物所不能得到的结构变化。IPN具有独特的化学共混方法和网络互穿结构及强迫互容、界面互穿、协同作用、防震、阻尼等特点，应用十分广泛[7-8]，目前已经用于合成多种离子交换树脂及混合物的简单纯化。

中药有效成分往往是一类化学结构接近的混合物，常规需要通过提取、纯化等过程得到，操作繁琐，耗时长，损耗大。目前的分子印迹技术能够实现一步提取分离[9-10]，但只能针对单体化合物，利用互传聚合物网络的低选择性设计分子印迹，来实现中药有效部位一步提取纯化，是一种积极的尝试。本文以芦丁为模板分子，制备了分子印迹互穿聚合物网络的水凝胶膜，并就其对黄酮类成分的纯化性能做了初步考察。

1仪器与试药

仪器：KQ-250B型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)；UV-7504紫外可见分光光度仪(上海欣茂仪器有限公司)；LC-20AT高效液相色谱仪(日本岛津)。试药：壳聚糖(Cs，脱乙酰度80.0%～95.0%)、聚乙烯醇1 750±50(PVA)、聚丙烯酰胺10 000 000(PAM)、25%戊二醛溶液(国药集团化学试剂有限公司)；甲醇、乙腈(色谱纯，江苏汉邦科技有限公司)；芦丁、槲皮素、麻黄碱对照品(本实验室自制，HPLC检测纯度>95%)；其余试剂为分析纯(成都市科龙化工试剂厂)。

2实验方法

2.1溶液的配制2% PVA溶液：称取PVA 4.0 g置洁净烧杯中，200 mL水溶胀3 h，于90 ℃加热溶解；2% PAM溶液：称取PAM 4.0 g置洁净烧杯中，加200 mL水75 ℃加热溶解；0.1%芦丁溶液：准确称取0.1 g，加100 mL水90 ℃加热溶解；混合液的制备：分别取芦丁、槲皮素、麻黄碱10.0 mg放入同一洁净烧杯中，加水100 mL，超声使溶解。

2.2芦丁IPN模板的合成分别量取不同比例的2% PVA、2% PAM溶液和0.1%芦丁溶液置烧杯中混匀，加入一定体积25%戊二醛溶液作为交联剂，充分搅拌后，倒入培养皿中，60 ℃交联固化24 h后，用30%的乙醇溶液洗脱至257 nm处无吸收，60 ℃恒温干燥24 h，得到以芦丁为模板的PVA/PAM互穿聚合物网络水凝胶。

2.3芦丁IPN模板合成的处方工艺考察

2.3.1考察指标将芦丁IPN模板置培养皿中，加30 mL 0.1%芦丁溶液，室温下浸泡3 h，取出凝胶，用少量水冲洗，合并芦丁溶液和冲洗液，定容至30 mL，257 nm处测定吸光度，计算吸附量Qe(Qe为每克水凝胶所吸附芦丁的毫克数)：吸附量Qe(mg/g)=吸附芦丁重量(mg)/水凝胶重量(g)。

2.3.2PVA与PAM比例考察固定交联剂和0.1%芦丁溶液用量，分别按照不同比例PVA/ PAM合成IPN凝胶，考察其吸附量。

2.3.3交联剂量对吸附量的影响固定PVA与PAM的比例，采用不同量的25%戊二醛交联剂合成IPN凝胶，考察其吸附量。

2.4芦丁IPN模板对黄酮类成分的分子印迹性能考察

2.4.1供试液的制备按照最优合成条件制备IPN凝胶，放入烧杯中，加入30 mL混合液。待其吸附3 h后取出，150 mL去离子水分3次洗涤，再采用30 mL 70%乙醇溶液洗脱，得洗脱液。

将混合液和洗脱液分别用甲醇定容到50.0 mL，微孔滤膜(0.45 μm)过滤，得混合供试液和洗脱供试液，应用HPLC依次测定各成分峰面积，按以下公式计算提取率：提取率(%)=(1-洗脱供试液峰面积/混合供试液峰面积)×100%。

2.4.2色谱条件[11-12]流动相为甲醇-1%乙酸(45∶55)，流速0.6 mL/min，色谱柱：Venusil ASB C18(250 mm×4.6 mm，5 μm)，柱温为室温，检测波长257 nm，进样量20 μL。

3实验结果

3.1芦丁IPN模板的合成工艺考察

3.1.1PVA与PAM比例考察PVA与PAM比例考察结果见表1，结果显示，PVA与PAM为1∶1时水凝胶对芦丁的吸附量最大。

表1　不同比例PVA/PAM水凝胶吸附量(n=6)

3.1.2交联剂用量的考察采用25%戊二醛为IPN交联剂，用量考察结果见表2。

表2　不同用量交联剂凝胶吸附量(n=6)

由表2可知，当25%戊二醛加入量为1.25 mL时，水凝胶吸附量最大。戊二醛用量较小时，聚合物网络交联度较低，网络结构中的交联点较少，所形成的网络过于稀疏，芦丁分子吸附量少；交联剂用量过大时，交联点增多，交联点之间的网链变短，聚合物网络的舒张又受到限制，芦丁分子难以进入其内部，故聚合物网络水凝胶的吸附量变小。

结果显示，PVA/PAM比例为1∶1、25%戊二醛交联剂加入量为1.25 mL时，合成芦丁分子印迹互穿聚合物网络水凝胶对芦丁有较好的吸附性能。

3.2芦丁IPN模板选择性能考察

IPN对黄酮类成分分子印迹性能考察：将“2.4.1”项制备所得供试液分别按照“2.4.2”项下色谱条件下进样，计算芦丁、槲皮素的提取率，结果见图1。

图1　典型HPLC图

由图1可知，洗脱液中芦丁和槲皮素含量较高，参照混合液峰面积计算芦丁提取率为81.62%，槲皮素提取率为91.96%，而洗脱液中麻黄碱含量极低，提取率仅为6.18%，可能是膜间隙中残存的量。结果表明，水凝胶对芦丁、槲皮素有较好的选择提取性能。

4讨论

本实验将IPN引入MIT技术中，探讨其对黄酮类成分的选择性提取纯化性能。以PVA/PAM为IPN材料，戊二醛为交联剂，芦丁分子为模板，制备分子印迹互穿聚合物网络水凝胶。通过对其吸附量的考察，可知以芦丁为模板分子的PVA/PAM互穿聚合物网络水凝胶，当PVA与PAM的质量比为1∶1、交联剂25%戊二醛加入量为1.25 mL时，其选择性提取纯化性能最好。

本实验采用PVA、壳聚糖制备IPN，结果显示其具有pH敏感性，在不同pH条件下，网络大小可以发生变化，分别利于提取和洗脱。在制备过程中，笔者分别考察了pH 9～10的30%醋酸-醋酸钠乙醇缓冲液、pH 4～5的30%醋酸-醋酸钠乙醇缓冲液、pH 4～5的醋酸-醋酸钠缓冲液和pH 9～10的醋酸-醋酸钠缓冲液对以芦丁分子为模板的PVA/壳聚糖IPN凝胶洗脱性能，均难以洗脱出其中的芦丁模板分子，而采用2% NaOH溶液对其进行洗脱，芦丁模板分子迅速被洗脱出来。但考虑到NaOH为强碱以及壳聚糖的pH敏感性，极有可能使黄酮成分结构和IPN网络的结构被破坏，因此难以选择合适的洗脱液对其洗脱。该材料制备的互穿聚合物网络水凝胶不适于黄酮类结构。

总之，本实验考察了不同浓度乙醇对黄酮类IPN的洗脱能力，结果表明，30%乙醇对芦丁的洗脱力强，而70%乙醇对芦丁和槲皮素均有较好的洗脱能力，对槲皮素洗脱率更高。此外，本研究对黄酮类成分IPN进行了初步考察，其IPN合成工艺及复杂植物提取物中提取纯化的选择性能等需要进一步优化考察。

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Preparation and properties of interpenetrating polymer network hydrogels for molecularly imprinting of flavonoids

SUN Jin-xiu1,YANG Cui-yun2,XIE Jin-run2,LIU Song-xin2,LIANG Qian-ying2,XIA Guo-hua2*

(1.Department of Pharmacy,the People′s Hospital of Rugao,Rugao 226500,China;2.Department of Pharmacy,Jiangsu University,Zhenjiang 212013,China)

[Abstract]ObjectiveTo prepare the interpenetrating polymer network hydrogels for molecularly imprinting of flavonoids with rutin template,and to investigate the extracting performance.MethodsSynthetic process of interpenetrating polymer network hydrogels for molecularly imprinting of rutin was investigated with the absorption capacity as the indexes.The extracting performance of the hydrogels was investigated in mixture solution of quercetin,ephedrine and rutin by HPLC.ResultsWhen PVA and PAM ratio was 1∶1 and the volumn of crosslinking agent-25% glutaraldehyde was 1.25 mL,the hydrogels showed the best adsorption and selectivity performance.ConclusionInterpenetrating polymer network hydrogels for molecularly imprinting shows a good extracting performance to flavonoids.

Key words：Molecularly imprinting technique;Interpenetrating polymer network;Polyvinyl alcohol;Polyacrylamide

收稿日期：2015-11-05

基金项目：江苏大学第14批科研立项资助项目(157510026-95)；镇江市重点研发计划(SH2015075)

*通信作者

DOI:10.14053/j.cnki.ppcr.201606024