生物堿分子印跡膜的制備及其分子識別與滲透分離性能研究.pdf

1、膜分離技術(shù)作為新型的科學(xué)與工業(yè)技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。但是目前的商品膜都是以篩分為基本分離原理，難以實現(xiàn)對特定物質(zhì)的選擇性分離。而分子印跡膜（MIM）則將分子印跡聚合物（MIPs）對模板分子的專一識別特性與膜分離的可連續(xù)化操作特點相互結(jié)合，為實現(xiàn)特定物質(zhì)的特異性分離提供了有效途徑。本研究通過分子設(shè)計的構(gòu)思，并采用本課題組建立的新型表面印跡技術(shù)，以聚砜膜為基膜，制得了接枝型生物堿分子印跡膜（Molecularly imprinted graf

2、t-membrane，MIGM），并探討了它們對模板分子的結(jié)合性能、滲透分離性能及滲透分離機理。本研究所制備的MIGM是一種新型的分子印跡膜，既具有分子印跡復(fù)合膜的通量大與力學(xué)性能優(yōu)良的特點，又具有分子印跡整體膜化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)點，對模板分子具有優(yōu)良的滲透分離性能。本文的研究結(jié)果對促進分子印跡膜技術(shù)的發(fā)展和促進生物堿分離純化技術(shù)水平的提升，都具有重要的科學(xué)意義與潛在的應(yīng)用價值。
　　首先使用氯甲基化試劑1,4-二氯甲氧基丁烷（BC

3、MB），制得氯甲基化聚砜（CMPSF）膜材，在此基礎(chǔ)上，以 N,N-二甲基乙酰胺（DMAc）為溶劑，先配制CMPSF鑄膜液，并加入致孔劑聚乙二醇-400（PEG-400），采用浸沒沉淀相轉(zhuǎn)化法制得CMPSF不對稱多孔基膜（由密實的皮層與大孔的支撐結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，且皮層中含有豐富的納米孔道），然后以乙二胺（EDA）為試劑，使之與基膜表面的氯甲基發(fā)生取代反應(yīng)，將乙二胺鍵合在膜表面，形成氨基化改性膜 AMPSF。水溶液中的過硫酸銨與膜表面的氨基構(gòu)

4、成-NH2/S2O2-8表面引發(fā)體系，在基膜表面產(chǎn)生自由基，實施了甲基丙烯酸（MAA）的表面引發(fā)接枝聚合，得到功能接枝膜PSF-g-PMAA?？疾炝酥饕蛩貙υ谀け砻孢M行MAA接枝聚合的影響，優(yōu)化了接枝聚合條件。采用紅外光譜（FT-IR）、光學(xué)顯微鏡（OM）及化學(xué)分析法對接枝膜 PSF-g-PMAA進行了表征。最后考察研究了功能接枝膜對金雀花堿和苦參堿的吸附特性。結(jié)果表明，采用氨基-過硫酸鹽表面引發(fā)體系，可以順利地實施MAA在PSF膜表

5、面的接枝聚合，接枝度隨氨基化膜AMPSF表面氨基鍵合量的增大而增大，接枝聚合適宜的溫度為50℃，溶液中適宜的過硫酸鹽濃度為單體質(zhì)量的1.0％。在適宜的條件下可制得PMAA接枝度為4.62 mg/cm2的接枝膜。憑借強靜電相互作用和氫鍵作用的協(xié)同作用，功能接枝膜 PSF-g-PMAA對生物堿化合物可產(chǎn)生強烈的吸附作用，在pH=8時，功能接枝膜PSF-g-PMAA對金雀花堿和苦參堿具有最大吸附量，分別為2.03 mg/cm2和1.35 mg

6、/cm2。本部分的研究結(jié)果為在接枝膜PSF-g-PMAA表面實施生物堿化合物的分子印跡奠定了充分的基礎(chǔ)。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，以金雀花堿為模板分子，乙二醇二縮水甘油醚（EGDE）為交聯(lián)劑，憑借交聯(lián)劑上環(huán)氧基團與PMAA大分子中的羧基之間的開環(huán)反應(yīng), PMAA大分子被交聯(lián)，實現(xiàn)了金雀花堿分子的表面印跡，洗脫模板后，得到接枝型金雀花堿分子印跡膜MIGM。采用FT-IR表征了印跡膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)，使用OM觀察了印跡膜的表面形貌變化，采用

7、掃描電子顯微鏡（SEM）考察了印跡膜內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)。最后深入考察了該印跡膜對模板分子的識別與滲透分離性能，探索了其分子識別與滲透分離機理。研究結(jié)果表明，印跡膜 MIGM是一種多孔的不對稱膜，對模板金雀花堿分子具有特異的識別選擇性與優(yōu)良的結(jié)合親合性，相對于氧化苦參堿和苦參堿，對金雀花堿的選擇性系數(shù)分別為6.92和5.17。印跡膜MIGM自身的結(jié)構(gòu)特點導(dǎo)致其可產(chǎn)生良好的“門效應(yīng)”，對于混合液中的模板分子呈現(xiàn)出很高的滲透分離性能，相對于混合液中

8、的氧化苦參堿，印跡膜 MIGM對金雀花堿的分離因子高達8.3。
　　同樣，采用上述方法研究制備了接枝型苦參堿分子印跡膜MIGM。以苦參堿為模板分子，EGDE為交聯(lián)劑，通過開環(huán)反應(yīng)對接枝在膜表面的PMAA大分子鏈進行了分子交聯(lián)，實現(xiàn)了苦參堿分子的表面印跡，洗脫模板后，制備了接枝型苦參堿分子印跡膜。采用FT-IR、OM及 SEM等法對印跡膜進行了表征。最后深入考察研究了該印跡膜對模板分子苦參堿的識別與滲透分離性能，探索了分子識別與印跡