基于模擬體系定量構(gòu)效(QSAR)與傳質(zhì)模型和動(dòng)力學(xué)分析的黃連解毒湯超濾機(jī)理研究.pdf

1、本課題嘗試將系統(tǒng)模擬的方法和化工過(guò)程控制原理引入中藥水提液復(fù)雜體系的膜工藝研究，將復(fù)方中若干主要指標(biāo)成分及淀粉、果膠、蛋白質(zhì)等“共性高分子物質(zhì)”建立兩大類不同模擬體系，分別研究其膜過(guò)程，探索建立相對(duì)可靠和準(zhǔn)確的中藥藥效物質(zhì)超濾膜透過(guò)/截留率的定量構(gòu)效關(guān)系模型，及“共性高分子物質(zhì)”在膜分離過(guò)程的遷移表現(xiàn)，建立相關(guān)傳遞數(shù)學(xué)模型。為探討中藥水提液超濾機(jī)理，對(duì)中藥膜技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 首先以黃連解毒湯中生物堿、環(huán)烯醚萜

2、兩大類主要藥效物質(zhì)為研究對(duì)象，優(yōu)選偏最小二乘法（PLS）、支持向量機(jī)（SVM）、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）等數(shù)據(jù)挖掘方法作為建模方法，初步建立了五種超濾膜相對(duì)可靠和準(zhǔn)確的定量構(gòu)效關(guān)系模型。從入選模型的參數(shù)可以看出，在超濾膜分離化合物的過(guò)程中，影響透過(guò)率的因素主要包括化合物的自身性質(zhì)（包括得失電子能力、親水/疏水性）與膜性質(zhì)的相互作用以及化合物的空間結(jié)構(gòu)。 接下來(lái)以中藥水提液中淀粉、果膠、蛋白質(zhì)這三種共性高分子物質(zhì)為研究對(duì)象，建立了三

3、種高分子物質(zhì)模擬體系七種膜的超濾傳質(zhì)模型，對(duì)膜過(guò)程的濃差極化阻力進(jìn)行了定量描述，研究了操作壓力對(duì)高分子物質(zhì)膜通量和過(guò)濾阻力的影響，并對(duì)超濾過(guò)程動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了分析。探討共性高分子溶液的傳質(zhì)機(jī)理和中藥水提液超濾過(guò)程中造成膜污染的物質(zhì)基礎(chǔ)，為開(kāi)展膜分離技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。 第三部分對(duì)淀粉、果膠、蛋白質(zhì)三種高分子物質(zhì)的模擬體系在七種超濾膜上的靜態(tài)吸附行為進(jìn)行考察，建立了靜態(tài)吸附模型，分析比較了這幾種共性高分子物質(zhì)在不同材質(zhì)及

4、孔徑膜上的吸附特性和差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明淀粉、果膠、蛋白質(zhì)在聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯三種常用材質(zhì)的超濾膜上均存在吸附污染，靜態(tài)吸附均符合Langmuir吸附模型，吸附主要發(fā)生在前40min。膜材質(zhì)對(duì)吸附量影響不大，淀粉、果膠在三種不同截留分子量的膜上的吸附量無(wú)明顯差異；但蛋白質(zhì)在三種孔徑膜上的吸附量隨著膜孔徑的增大而增大。 最后，在上述研究基礎(chǔ)上，依據(jù)黃連解毒湯復(fù)方中主要藥效物質(zhì)及高分子物質(zhì)的含量建立模擬體系，對(duì)模擬體系膜過(guò)程進(jìn)行

5、研究，以膜過(guò)程中通量變化、膜污染度、截留率、小分子物質(zhì)吸附速率和吸附量等為指標(biāo)，研究黃連解毒湯復(fù)方中高分子物質(zhì)對(duì)小分子藥效物質(zhì)膜過(guò)程的影響。研究表明黃連解毒湯中代表性藥效物質(zhì)小檗堿和梔子苷這兩種小分子物質(zhì)的膜透過(guò)率較高，但由于高分子物質(zhì)的存在，與小分子藥效物質(zhì)間產(chǎn)生相互作用、膜過(guò)程濃差極化層和凝膠層的形成等因素造成了小分子藥效物質(zhì)的大量損失。黃連解毒湯模擬體系中造成膜污染和通量衰減的主要物質(zhì)是淀粉和果膠這兩種高分子物質(zhì)。 本文主

6、要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：（1）首次將有機(jī)化學(xué)中定量構(gòu)效關(guān)系研究方法和信息科學(xué)中數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)手段引入中藥超濾膜分離技術(shù)機(jī)理研究，初步建立相對(duì)可靠和準(zhǔn)確的中藥藥效物質(zhì)超濾膜透過(guò)/截留率的定量構(gòu)效關(guān)系模型。從中藥藥效物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的角度探索其截留機(jī)理，將中藥超濾膜分離技術(shù)的研究提高到微觀與定量的層次。（2）首次對(duì)中藥水提液中共性高分子物質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)研究，建立了淀粉、果膠、蛋白質(zhì)三種物質(zhì)不同膜超濾過(guò)程的傳質(zhì)模型、動(dòng)力學(xué)模型和靜態(tài)吸附模型，為探討中藥水提液超濾過(guò)