CN104910324A - 制备林可霉素分子印迹聚合物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备林可霉素分子印迹聚合物的方法。1)将苯乙烯单体制备得到聚苯乙烯微球；聚苯乙烯微球与十二烷基硫酸钠均匀分散到超纯水中；加入偶氮二异丁腈、邻苯二甲酸二丁酯与甲苯搅拌溶胀20～24h；取林可霉素、甲基丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、辛醇与氯仿低温混合后加入所得体系中搅拌溶胀20～24h；加入聚乙烯醇水溶液再升温并反应，离心分离、洗涤干燥得到半成品分子印迹聚合物；以甲醇与醋酸的混合溶剂清20～24h，离心、洗涤、干燥，获得。制得的分子印迹聚合物是一种具有特异性识别能力的新型吸附剂，吸附过程具有专一性，针对性强，能从复杂的混合体系中识别目标分子。

Description

制备林可霉素分子印迹聚合物的方法

技术领域

本发明涉及功能高分子材料制备技术领域，涉及一种制备林可霉素分子印迹聚合物的方法。

背景技术

林可霉素作为一种高效广谱的抗生素，具有抗菌能力强、给药方便(如可口服、静脉滴注或肌肉注射)等优点，在医疗中的应用较为普遍，可以用来治疗由革兰氏阳性菌所引起的感染、炎症或败血症等。此外，林可霉素对于牲畜、家禽类致病微生物也有着很强的抑制作用，因而也作为兽药在饲料中被使用。由于其适用范围广，应用比较普遍，因此制备一种对林可霉素具有选择性吸附能力的吸附剂，对于工业生产中林可霉素的分离与提纯，以及环境、食品检测中林可霉素的富集与分析都有着非常重要的意义。

常见的物质富集、分离的方法有萃取法，吸附法，膜分离等，其中吸附分离法较为简便、经济，但传统的吸附剂具有选择性能较差，不具备专一性吸附能力等不足之处，因此制备高选择性的吸附材料是吸附分离技术中有待解决的问题。在这种情形下，分子印迹聚合物得到了广泛的关注。分子印迹聚合物是一种新型的高分子吸附材料，与传统的吸附剂相比，它含有很多形状与大小和待吸附的物质相匹配的孔穴，在这些孔穴中又具有可以和待吸附物质的特定官能团相互作用成键的结合位点，因此它对于待吸附的目标分子具有一定的记忆和识别能力，可实现对这种目标分子的高选择性吸附。制备分子印迹聚合物的方法有多种，例如本体聚合，原位聚合，悬浮聚合，乳液聚合，沉淀聚合，溶胀聚合等，其中溶胀聚合法可以制得形状规则，呈现均匀球形的分子印迹聚合物，这样的分子印迹聚合物比表面积大，吸附能力强，吸附容量高，并且粒径大小适中，不会产生较高的流动阻力，比较适用于实际生产中林可霉素的分离与富集。

发明内容

本发明在于提供一种二步溶胀的方法来制备林可霉素分子印迹聚合物。具有特异性识别能力的新型吸附剂，吸附过程具有专一性，针对性强，能从复杂的混合体系中识别目标分子。这种吸附剂应用于吸附分离操作，与传统吸附剂相比，具有明显的选择性与更好的吸附能力。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

制备林可霉素分子印迹聚合物的方法，包括以下步骤：

1)将苯乙烯单体制备得到聚苯乙烯微球；

2)聚苯乙烯微球与十二烷基硫酸钠均匀分散到超纯水中；再加入偶氮二异丁腈、邻苯二甲酸二丁酯与甲苯搅拌溶胀20～24h；

3)取模板分子林可霉素、甲基丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、辛醇与氯仿低温混合后加入步骤2)所得体系中搅拌溶胀20～24h；

4)加入聚乙烯醇水溶液再升温至60～70℃并反应20～24h，离心分离、洗涤干燥得到半成品分子印迹聚合物；

5)将半成品分子印迹聚合物以甲醇与醋酸的混合溶剂清洗20～24h，离心、洗涤、干燥，获得最终的成品分子印迹聚合物。

按上述方案，步骤1)中聚苯乙烯微球制备过程如下：

将苯乙烯单体与无水乙醇混合，并加入聚乙烯吡咯烷酮与偶氮二异丁腈，其中控制苯乙烯与乙醇的体积比为1:(1～1.4)，偶氮二异丁腈与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:(5～7.5)；混合液在隔绝空气的条件下60～70℃搅拌反应20～24h，分离、干燥得到成品聚苯乙烯微球。

按上述方案，步骤2)中聚苯乙烯微球与十二烷基硫酸钠的质量比为(4～5):1；偶氮二异丁腈、邻苯二甲酸二丁酯、甲苯的质量比为1:(5.2～6.3):(8.7～9.6)。

按上述方案，步骤3)中林可霉素、甲基丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯物质的量之比为1:(4～6):(20～25)；聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠质量比为1:(4～5)；辛醇与氯仿体积比为(5～7):(9～10)。

本发明分子印迹聚合物的制备是采用两步溶胀法，此法制得的聚合物比表面积高，形状规则，较适用于工业生产。首先制备普通聚合物作为溶胀所必需的种球，在此基础之上再制得粒径较大的分子印迹聚合物。

用苯乙烯作为聚合反应的单体，在溶剂乙醇中，通过偶氮二异丁腈进行热引发聚合；其中聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂，可将聚苯乙烯分散形成单个小球，不会积聚到一起形成大块状聚合物。

聚苯乙烯微球在溶胀剂邻苯二甲酸二丁酯的作用下进行溶胀，粒径扩大，并由与致孔剂甲苯的作用形成多孔状结构；此时，模板分子林可霉素、功能单体、交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯在分散剂聚乙烯醇的作用下，均匀附着于多孔状聚苯乙烯微球的孔穴表面，再由引发剂偶氮二异丁腈的作用，聚合形成高交联度聚合物，并分布于微球孔穴中，形成对林可霉素具有特异识别性能的空间孔穴结构，洗脱除去林可霉素后，此分子印迹聚合物便能从复杂的混合体系中识别并吸附林可霉素分子。

本发明的有益效果是：

制得的分子印迹聚合物是一种具有特异性识别能力的新型吸附剂，吸附过程具有专一性，针对性强，能从复杂的混合体系中识别目标分子。

本发明制备得到分子印迹聚合物用作吸附剂应用于吸附分离操作，与传统吸附剂相比，具有明显的选择性与更好的吸附能力。

附图说明

图1：实施例1制备的林可霉素分子印迹聚合物扫描电镜图；

图2：实施例1制备的林可霉素分子印迹聚合物红外光谱图；

图3：实施例1、2、3中制得的分子印迹聚合物吸附容量随浓度的变化；

图4：实施例1、2、3中制得的分子印迹聚合物吸附容量随时间的变化；

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

本发明制备林可霉素分子印迹聚合物的过程如下：

1)将苯乙烯单体与无水乙醇混合，并加入聚乙烯吡咯烷酮与偶氮二异丁腈，其中控制苯乙烯与乙醇的体积比为1:(1～1.4)，偶氮二异丁腈与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:(5～7.5)；在隔绝空气的条件下60～70℃搅拌反应20～24h，分离、干燥得到成品聚苯乙烯微球；

2)取步骤1)聚苯乙烯微球与十二烷基硫酸钠均匀分散到超纯水中，搅拌溶胀，其中聚苯乙烯微球与十二烷基硫酸钠的质量比为(4～5):1；再加入偶氮二异丁腈、邻苯二甲酸二丁酯与甲苯搅拌溶胀20～24h，其中偶氮二异丁腈、邻苯二甲酸二丁酯、甲苯的质量比为1:(5.2～6.3):(8.7～9.6)；

3)取模板分子林可霉素、甲基丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、辛醇与氯仿低温混合均匀后加入上述装置内，继续进行搅拌20～24h，其中控制模板分子，功能单体，交联剂三者物质的量之比为1:(4～6):(20～25)，分散剂与乳化剂的质量比为1:(4～5)，致孔剂体积比为(5～7):(9～10)。

4)热引发聚合制备林可霉素分子印迹聚合物

取分散剂聚乙烯醇溶于超纯水中，其中控制聚乙烯醇水溶液浓度为8～10g/l。此体系加入上述反应装置中，再升温至60～70℃并反应20～24h，得到分子印迹聚合物；

5)模板分子的去除

将所制得的印迹聚合物离心分离，洗涤干燥后，将其以甲醇与醋酸的混合溶剂清洗20～24h，再用纯甲醇与超纯水反复离心洗涤、干燥，获得最终的成品分子印迹聚合物。

实施例1

将苯乙烯单体与无水乙醇混合，并加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮与引偶氮二异丁腈，其中控制苯乙烯与乙醇的用量各为70ml，聚乙烯吡咯烷酮用量为1.5g，偶氮二异丁腈的用量为0.3g。将以上各物质在低温环境中混合均匀后加入反应装置中，在隔绝空气的条件下加热至70℃搅拌反应20h，获得的聚合物分离干燥后，得到成品聚苯乙烯微球。

取成品聚苯乙烯微球与十二烷基硫酸钠加入到超纯水中，其中控制聚苯乙烯微球的用量为1.0g，十二烷基硫酸钠的用量为0.2g，超纯水用量为30ml。将此体系充分混合均匀后加入反应装置中搅拌，同时取偶氮二异丁腈，邻苯二甲酸二丁酯与甲苯加入到超纯水中，其中控制邻苯二甲酸二丁酯的用量为0.52g，甲苯的用量为0.87g，偶氮二异丁腈的用量为0.1g，超纯水用量为25ml。将这些物质于低温环境下混合均匀后加入上述装置内，持续搅拌溶胀20h。

取模板分子林可霉素，功能单体甲基丙烯酸，交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯，分散剂十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇，溶剂辛醇与氯仿，加入到超纯水中，其中控制林可霉素用量为1mmol，甲基丙烯酸用量6mmol，二甲基丙烯酸乙二醇酯的用量为25mmol，十二烷基硫酸钠的用量为0.1g，聚乙烯醇用量为0.4g，辛醇用量为5ml，氯仿用量为10ml，超纯水用量为40ml。将这些物质于低温环境下混合均匀后加入步骤2装置内，继续进行搅拌20h；

取聚乙烯醇溶于超纯水中，其中控制聚乙烯醇用量为0.2g，超纯水用量为20ml。将此体系均匀混合后加入步骤2中的装置内，在隔绝空气的条件下加热至70℃聚合反应20h，得到分子印迹聚合物；

将所制得的印迹聚合物离心分离，以甲醇与超纯水分别洗涤3次，真空干燥后，再将其置于索氏提取器内，以甲醇与醋酸的混合溶剂清洗24h，再用纯甲醇清洗5h，随后用超纯水反复离心洗涤3次，获得最终的成品分子印迹聚合物。

特别注意的是，作为对照所用的非分子印迹聚合物，除了不加入模板分子林可霉素，以及不存在洗脱操作以外，其他的制作方法与上述二步溶胀聚合法制备林可霉素分子印迹聚合物的方法相同。

图1为实施例1中制备的林可霉素分子印迹聚合物扫描电镜图，包括单个聚合物微球的外貌结构与微球表面的具体形态。从图中可以看出，分子印迹聚合物呈现均匀球形，其直径为17～18μm，在聚合物表面存在着大量的尺寸为亚微米级的孔穴，这些孔穴的大小与形状可与林可霉素分子互相匹配，实现对林可霉素的高选择性吸附。

图2为实施例1的红外光谱图，包括功能单体甲基丙烯酸a、交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯b及林可霉素分子印迹聚合物c的红外光谱图。甲基丙烯酸光谱图中显示1637cm^-1处的峰为碳碳双键伸缩振动峰，1718cm^-1处出现的峰为羰基的伸缩振动峰；二甲基丙烯酸乙二醇酯光谱图中显示1637cm^-1处的峰为碳碳双键的伸缩振动峰,1720cm^-1处为羰基的伸缩振动峰，1150cm^-1处的峰为碳氧键的伸缩振动峰；而在聚合物光谱图中，1637cm^-1处的碳碳双键伸缩振动峰明显减小，表明功能单体和交联剂进行了充分聚合。3400cm^-1处出现较宽的峰为羟基的伸缩振动峰，1720cm^-1处出现的峰为羰基的伸缩振动峰，这两个峰代表的是分子印迹聚合物中可以同模板分子作用的羟基和羰基基团。

实施例2

将苯乙烯单体与无水乙醇混合，并加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮与引发剂偶氮二异丁腈，其中控制苯乙烯与乙醇的用量分别为60ml、70ml，聚乙烯吡咯烷酮用量为1.2g，偶氮二异丁腈的用量为0.2g。将以上各物质在低温环境中混合均匀后加入反应装置中，在隔绝空气的条件下加热至60℃搅拌反应24h，获得的聚合物分离干燥后，得到成品聚苯乙烯微球。

取成品聚苯乙烯微球与十二烷基硫酸钠加入到超纯水中，其中控制聚苯乙烯微球的用量为0.8g，十二烷基硫酸钠的用量为0.2g，超纯水用量为30ml。将此体系充分混合均匀后加入反应装置中搅拌，同时取偶氮二异丁腈，邻苯二甲酸二丁酯与甲苯加入到超纯水中，其中控制邻苯二甲酸二丁酯的用量为0.52g，甲苯的用量为0.96g，偶氮二异丁腈的用量为0.1g，超纯水用量为23ml。将这些物质于低温环境下混合均匀后加入上述装置内，持续搅拌溶胀24h。

取模板分子林可霉素，功能单体甲基丙烯酸，交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯，分散剂十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇，溶剂辛醇与氯仿，加入到超纯水中，其中控制林可霉素用量为1mmol，甲基丙烯酸用量4mmol，二甲基丙烯酸乙二醇酯的用量为20mmol，十二烷基硫酸钠的用量为0.1g，聚乙烯醇用量为0.5g，辛醇用量为7ml，氯仿用量为10ml，超纯水用量为37ml。将这些物质于低温环境下混合均匀后加入步骤2装置内，继续进行搅拌24h；

取聚乙烯醇溶于超纯水中，其中控制聚乙烯醇用量为0.2g，超纯水用量为20ml。将此体系均匀混合后加入步骤2中的装置内，在隔绝空气的条件下加热至60℃聚合反应24h，得到分子印迹聚合物；

将所制得的印迹聚合物离心分离，以甲醇与超纯水分别洗涤3次，真空干燥后，再将其置于索氏提取器内，以甲醇与醋酸的混合溶剂清洗23h，再用纯甲醇清洗4h，随后用超纯水反复离心洗涤3次，获得最终的成品分子印迹聚合物。

特别注意的是，作为对照所用的非分子印迹聚合物，除了不加入模板分子林可霉素，以及不存在洗脱操作以外，其他的制作方法与上述二步溶胀聚合法制备林可霉素分子印迹聚合物的方法相同。分子印迹聚合物吸附性能结果见图3、图4。

实施例3

将苯乙烯单体与无水乙醇混合，并加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮与引发剂偶氮二异丁腈，其中控制苯乙烯与乙醇的用量分别为50ml、70ml，聚乙烯吡咯烷酮用量为1.5g，偶氮二异丁腈的用量为0.2g。将以上各物质在低温环境中混合均匀后加入反应装置中，在隔绝空气的条件下加热至60℃搅拌反应22h，获得的聚合物分离干燥后，得到成品聚苯乙烯微球。

取成品聚苯乙烯微球与十二烷基硫酸钠加入到超纯水中，其中控制聚苯乙烯微球的用量为0.9g，十二烷基硫酸钠的用量为0.2g，超纯水用量为30ml。将此体系充分混合均匀后加入反应装置中搅拌，同时取偶氮二异丁腈，邻苯二甲酸二丁酯与甲苯加入到超纯水中，其中控制邻苯二甲酸二丁酯的用量为0.63g，甲苯的用量为0.87g，偶氮二异丁腈的用量为0.1g，超纯水用量为24ml。将这些物质于低温环境下混合均匀后加入上述装置内，持续搅拌溶胀22h。

取模板分子林可霉素，功能单体甲基丙烯酸，交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯，分散剂十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇，溶剂辛醇与氯仿，加入到超纯水中，其中控制林可霉素用量为1mmol，甲基丙烯酸用量5mmol，二甲基丙烯酸乙二醇酯的用量为22mmol，十二烷基硫酸钠的用量为0.1g，聚乙烯醇用量为0.4g，辛醇用量为5ml，氯仿用量为9ml，超纯水用量为39ml。将这些物质于低温环境下混合均匀后加入步骤2装置内，继续进行搅拌22h；

取聚乙烯醇溶于超纯水中，其中控制聚乙烯醇用量为0.2g，超纯水用量为20ml。将此体系均匀混合后加入步骤2中的装置内，在隔绝空气的条件下加热至70℃聚合反应22h，得到分子印迹聚合物；

将所制得的印迹聚合物离心分离，以甲醇与超纯水分别洗涤3次，真空干燥后，再将其置于索氏提取器内，以甲醇与醋酸的混合溶剂清洗20h，再用纯甲醇清洗3h，随后用超纯水反复离心洗涤3次，获得最终的成品分子印迹聚合物。

特别注意的是，作为对照所用的非分子印迹聚合物，除了不加入模板分子林可霉素，以及不存在洗脱操作以外，其他的制作方法与上述二步溶胀聚合法制备林可霉素分子印迹聚合物的方法相同。分子印迹聚合物吸附性能结果见图3、图4。

吸附性能的测定方法具体如下所示：

1.吸附容量的测定

取一定浓度的林可霉素溶液10ml，加入50mg的分子印迹聚合物，密封之后置于25℃恒温振荡箱中，充分振荡吸附5h后，取1ml溶液用0.45μm微膜过滤并烘干，以甲醇定容后，用高效液相色谱仪测定其中林可霉素的含量，并根据结果采用下式计算吸附容量Q_e:

式中，C₀与C_e分别表示吸附前后溶液中林可霉素的浓度，V表示所用溶液的体积，m表示所加入分子印迹聚合物的质量。

2.吸附速率的测定

分别取浓度为2mmol/L林可霉素溶液10ml，分为若干组并加入50mg的分子印迹聚合物，密封之后置于25℃恒温振荡箱中，振荡吸附，按顺序每隔20min，取单个锥形瓶中的溶液1mL，用0.45μm微膜过滤并烘干，以甲醇定容后，用高效液相色谱仪测定其中林可霉素的含量，并根据结果采用下式计算不同时刻吸附量Q_t:

式中，C₀与C_t分别表示吸附前与各时间点溶液中林可霉素的浓度，V表示所用溶液的体积，m表示所加入分子印迹聚合物的质量。

图3中a,b,c曲线分别表示实施例1、2、3中制得的分子印迹聚合物吸附容量随浓度变化的情形，d,e,f曲线分别表示实施例1、2、3中制得的非分子印迹聚合物吸附容量随浓度变化的情形。从图中可以看出，相比非印迹聚合物，分子印迹聚合物对林可霉素的吸附量明显高于非印迹聚合物，两者间的差距在高浓度下更为显著。

图4中a,b,c曲线分别表示实施例1、2、3中制得的分子印迹聚合物吸附量随时间的变化趋势。从图中可以看出，吸附初始阶段，聚合物的吸附量是一个快速增加的过程，结合速度较快，并在90min之后达到吸附平衡。

Claims (4)

1.制备林可霉素分子印迹聚合物的方法，包括以下步骤：

1)将苯乙烯单体制备得到聚苯乙烯微球；

2)聚苯乙烯微球与十二烷基硫酸钠均匀分散到超纯水中；再加入偶氮二异丁腈、邻苯二甲酸二丁酯与甲苯搅拌溶胀20～24h；

3)取模板分子林可霉素、甲基丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、辛醇与氯仿低温混合后加入步骤2)所得体系中搅拌溶胀20～24h；

4)加入聚乙烯醇水溶液再升温至60～70℃并反应20～24h，离心分离、洗涤干燥得到半成品分子印迹聚合物；

5)将半成品分子印迹聚合物以甲醇与醋酸的混合溶剂清洗20～24h，离心、洗涤、干燥，获得最终的成品分子印迹聚合物。

2.如权利要求1所述制备林可霉素分子印迹聚合物的方法，其特征在于步骤1)中聚苯乙烯微球制备过程如下：

将苯乙烯单体与无水乙醇混合，并加入聚乙烯吡咯烷酮与偶氮二异丁腈，其中控制苯乙烯与乙醇的体积比为1:(1～1.4)，偶氮二异丁腈与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:(5～7.5)；混合液在隔绝空气的条件下60～70℃搅拌反应20～24h，分离、干燥得到成品聚苯乙烯微球。

3.如权利要求1所述制备林可霉素分子印迹聚合物的方法，其特征在于步骤2)中聚苯乙烯微球与十二烷基硫酸钠的质量比为(4～5):1；偶氮二异丁腈、邻苯二甲酸二丁酯、甲苯的质量比为1:(5.2～6.3):(8.7～9.6)。

4.如权利要求1所述制备林可霉素分子印迹聚合物的方法，其特征在于步骤3)中林可霉素、甲基丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯物质的量之比为1:(4～6):(20～25)；聚乙烯醇、十二烷基硫酸钠质量比为1:(4～5)；辛醇与氯仿体积比为(5～7):(9～10)。