一種仿生溫敏分子印跡復(fù)合膜的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種仿生溫度敏感分子印跡復(fù)合膜的制備和 分離應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 多巴胺（dopamine)是一種常見(jiàn)的神經(jīng)傳遞物質(zhì)，其電化學(xué)行為己被研宄者廣泛 研宄。同時(shí)，多巴胺溶液可以與一系列固體基體相接觸發(fā)生反應(yīng)，在其表面形成聚多巴胺 膜。多巴胺可以通過(guò)強(qiáng)有力地共價(jià)和非共價(jià)作用聚合和附著在各種各樣的無(wú)機(jī)和有機(jī)表 面。多巴胺的鄰苯二酚基團(tuán)被氧化，生成具有鄰苯二醌化合物。多巴胺和多巴胺醌之間發(fā) 生反歧化反應(yīng)，殘生半醌自由基，然后偶合成交聯(lián)鍵，同時(shí)在集體材料表面形成緊密黏附的 交聯(lián)復(fù)合層。多巴胺通過(guò)發(fā)生類似海洋貽貝黏液固化的反應(yīng)穩(wěn)定附著在固體材料表面，其 與基體超強(qiáng)黏附行為的機(jī)理還有待進(jìn)一步的研宄，但目前已有的研宄結(jié)果表明，多巴胺在 固體材料表面黏附行為的作用機(jī)理來(lái)自于鄰苯二酚與氨基官能團(tuán)與材料的表面間的共價(jià) 和非共價(jià)的相互作用。PDA表面改性的材料可以作為一個(gè)多功能的次級(jí)反應(yīng)平臺(tái)，用于細(xì)胞 黏附、蛋白質(zhì)固定、生物礦物形成、納米顆粒固定、分子篩膜的制備方面的應(yīng)用。
[0003] 分子印跡技術(shù)（MIT)是模擬自然界中如：酶與底物、抗體與抗原等的分子識(shí)別作 用，以目標(biāo)分子為模板分子制備對(duì)該分子具有特異選擇性識(shí)別功能的高分子印跡聚合物 (Molecularly Imprinted Polymer，MIP)的一種技術(shù)：即選用能與模板分子產(chǎn)生特定相互 作用的功能性單體，在模板分子周圍與交聯(lián)劑進(jìn)行聚合，形成三維交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò)，最后 通過(guò)物理化學(xué)等方法除去模板分子，就獲得了具有對(duì)模板分子具有特殊親和性及識(shí)別性孔 穴的功能性高分子。
[0004] MIP識(shí)別模板分子的能力是基于聚合物中功能單體能按特定的空間位置分布并與 模板分子中相應(yīng)的基團(tuán)發(fā)生靜電、氫鍵、偶極或疏水等相互作用。因此，MIP對(duì)模板分子的 特異性識(shí)別要求印跡空腔具有一定的形狀和大小，如同酶和底物按"鎖-鑰"模式進(jìn)行識(shí) 別一樣。這就要求MIP具有一定的剛性以維持印跡空腔的形狀和尺寸的穩(wěn)定，因此不得不 采用很高的交聯(lián)度。高交聯(lián)度高分子材料往往具有質(zhì)硬易碎的性質(zhì)，高交聯(lián)度也使得模板 分子在MIP中傳質(zhì)速度慢，使模板分子的洗脫和再結(jié)合困難。利用一些高分子的柔性和溫 敏特性可以改善高交聯(lián)度MIP的上述缺點(diǎn)。同時(shí)，溫敏特性的引入使MIP對(duì)模板分子的親 和力可隨溫度變化而變化，可滿足藥物控制釋放載體、固相萃取、酶模擬、人工抗體、傳感器 等領(lǐng)域?qū)Σ牧嫌H和力可調(diào)的要求。溫敏MIP利用溫敏高分子的溫度體積相變行為，即在不 同溫度下分別發(fā)生收縮和溶脹，使得高分子側(cè)鏈上帶有的可與模板分子形成多接觸點(diǎn)吸附 (multi-point contact adsorption)的功能單體間的距離和相對(duì)位置改變，從而使印跡空 腔結(jié)合模板分子的親和力發(fā)生改變。這種親和力的改變由溫度的改變引起，因此是溫度敏 感的。
[0005] 表面分子印跡技術(shù)通過(guò)把分子識(shí)別位點(diǎn)建立在基質(zhì)材料的表面，從而有利于模 板分子的脫除和再結(jié)合，較好的解決了傳統(tǒng)分子印跡技術(shù)整體還存在的一些嚴(yán)重缺陷， 如活性位點(diǎn)包埋過(guò)深，傳質(zhì)和電荷傳遞的動(dòng)力學(xué)速率慢，吸附-脫附的動(dòng)力學(xué)性能不佳 等。將分子印跡技術(shù)與膜分離技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生的分子印跡聚合膜（Molecularly Imprinted Membrane，MIM)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用是最具吸引力的研宄之一。分子印跡聚合物膜兼具分子印跡及 膜分離技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，一方面，該技術(shù)便于連續(xù)操作，易于放大，能耗低，能量利用率高，是"綠 色化學(xué)"的典型；另一方面，它克服了目前的商業(yè)膜材料如超濾、微濾及反滲透膜等無(wú)法實(shí) 現(xiàn)單個(gè)物質(zhì)選擇分離的缺點(diǎn)，為將特定分子從結(jié)構(gòu)類似的混合物中分離出來(lái)提供了可行有 效的解決途徑；另外，與傳統(tǒng)的分子印跡微球材料相比，分子印跡膜具有材料更穩(wěn)定，抵抗 惡劣環(huán)境能力更強(qiáng)，擴(kuò)散阻力小，形態(tài)規(guī)整，不需要研磨等繁瑣的制備過(guò)程等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 七十年代以來(lái)，膜分離技術(shù)發(fā)展迅速，已廣泛用于食品、醫(yī)藥、微生物、化學(xué)化工、原子能等 領(lǐng)域。膜分離法耗能少，效率高，將有可能取代精餾工藝。多孔膜的各種用途主要依賴于它 的孔性，即孔徑大小及其分布、孔隙率、溶劑對(duì)膜的滲透性、膜對(duì)溶質(zhì)分子的截留性以及耐 溶劑性能等。
[0006] 青蒿素（artemisinin)是我國(guó)科學(xué)家從菊科蒿屬植物青蒿中提取，并獲得國(guó)際承 認(rèn)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的強(qiáng)效抗瘧特效藥，已成為世界衛(wèi)生組織推薦的藥品。隨著對(duì)青蒿 素類藥物藥理的作用研宄的不斷深入，證實(shí)青蒿素類藥物具有抗瘧、抗孕、抗纖維化、抗血 吸蟲(chóng)、抗弓形蟲(chóng)、抗心律失常和抗腫瘤細(xì)胞毒性等作用。因此，青蒿素具有廣闊的開(kāi)發(fā)前景 和重大的科學(xué)研宄價(jià)值。青蒿素的提取分離方法主要是水蒸氣蒸餾、有機(jī)溶劑浸提、索氏提 取、超聲波提取、微波輔助提取、超臨界流體提取，而采用分子印跡復(fù)合膜分離提純青蒿素 的方法鮮有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明以多巴胺仿生改性原理和原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合 N-異丙基丙烯酰胺（NIPAM)為溫敏結(jié)構(gòu)單體，青蒿素為模板分子，制備出一種新型高效的 仿生溫敏分子印跡復(fù)合膜材料。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案指以多孔氧化鋁陶瓷膜（Al2O3)為基膜材料（孔徑2-4μπι，直 徑25mm，厚1mm)，青蒿素（artemisinin)作為模板分子，N-異丙基丙稀酰胺（NIPAM)為溫 敏結(jié)構(gòu)單體，丙烯酰胺（AM)作為功能單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDM)為交聯(lián)劑，結(jié)合 多巴胺仿生原理，通過(guò)兩步表面聚合方法（多巴胺表面自組裝聚合和ATRP印記聚合），制備 仿生溫敏分子印跡復(fù)合膜（TMICMs)的方法。
[0009] 一種仿生溫敏分子印跡復(fù)合膜的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：
[0010] (1)多巴胺表面自組裝聚合改性多孔氧化鋁陶瓷膜
[0011] 首先，配置IOrnM三（羥甲基）氨基甲烷鹽酸鹽（TriS-HCl)水溶液，然后調(diào)節(jié)pH值 至8. 5,將多巴胺（2mg/L)溶解于IOmM的Tris-HCl (pH = 8. 5)溶液中；然后將一片多孔氧 化鋁陶瓷膜（A1203)置于上述溶液中，25°C多巴胺自組裝改性16小時(shí)，使聚多巴胺層沉積 在A1203表面，反應(yīng)結(jié)束后，用蒸餾水充分清洗，然后將所得聚多巴胺改性膜（PDA0A1203) 室溫干燥備用。
[0012] (2) PDA0A1203表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP)制備溫敏印跡復(fù)合膜 (TMICMs)
[0013] 首先，在15ml經(jīng)過(guò)精制的四氫呋喃中加入ImL溴代異丁酰溴（2-BIB)，混和均勻 后加入滴液漏斗中備用，將一片PDA0A1203置于IOOmL三頸圓底燒瓶中，加入25mL精制四 氫呋喃和ImL干燥的三乙胺，在0°C下振蕩并通氮?dú)?0min，逐滴加入上述2-BIB四氫呋喃 溶液，并保持〇°C反應(yīng)