專利名稱：一種沙丁胺醇分子印跡聚合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沙丁胺醇分子印跡聚合物，具體地講涉及一種對(duì)沙丁胺醇具有良 好識(shí)別能力和選擇特性的分子印跡聚合物。本發(fā)明還涉及一種沙丁胺醇分子印跡聚合物的制備方法。
背景技術(shù)：
沙丁胺醇(Salbutamol，SAL)由于具有支氣管擴(kuò)張作用，被應(yīng)用于支氣管哮喘治 療。另外，由于該藥物還可以促進(jìn)肌肉組織的生長，也被應(yīng)用于肉牛產(chǎn)業(yè)增加牛體內(nèi)瘦肉的 比例，用以代替常用的鹽酸克倫特羅，同時(shí)可以作為興奮劑提高運(yùn)動(dòng)員的體能和表現(xiàn)力。但 是，長期或過量的服用這些藥物是違法的，而且對(duì)生理有害，服用藥物積累到一定量時(shí)會(huì)產(chǎn) 生嚴(yán)重的毒性反應(yīng)。因此，這些藥物禁止運(yùn)動(dòng)員服用和應(yīng)用于牛肉的生產(chǎn)。通常來說，在停 止喂食此類添加物兩周后，這些物質(zhì)在可食用動(dòng)物組織中的殘留量就會(huì)降到1. Omg/kg以 下。因此，動(dòng)物組織或體液中這些化合物的痕量檢測非常重要。這些方法可以監(jiān)控β 2-受 體激動(dòng)劑在治療中的使用，并控制非法使用β2-受體激動(dòng)劑的情況。為了對(duì)這些β2-受 體激動(dòng)劑的藥用情況進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)控制它們的非法使用，研究對(duì)沙丁胺醇有特異性作用 的前處理材料顯得至關(guān)重要。要徹底避免這種情況的發(fā)生，除了從源頭上控制獸藥的生產(chǎn) 和使用之外，及時(shí)準(zhǔn)確地檢測和有效富集畜禽產(chǎn)品中獸藥殘留一直以來都是研究熱點(diǎn)。分子印跡技術(shù)(Molecular Imprinting Technology)的迅速發(fā)展始于上世紀(jì)90 年代，用于制備具有高親和性和選擇性的可以識(shí)別和結(jié)合目標(biāo)分子的特定受體，即分子印 跡聚合物(Molecularly Imprinted Polymers，MIPs)。由于孔穴對(duì)模板分子的記憶功能， MIPs對(duì)模板分子的親和力大大增強(qiáng)，表現(xiàn)出分子識(shí)別的能力。MIPs依靠形狀、大小和化學(xué) 功能基的分布對(duì)模板分子進(jìn)行識(shí)別，類似于生物體系中酶對(duì)底物、抗體對(duì)抗原、受體對(duì)激素 的作用，具有專一選擇性。而且分子印跡聚合物具有制備簡單、成本低廉、使用壽命長等優(yōu) 點(diǎn)，且比天然的生物分子具有更高的穩(wěn)定性、更良好的機(jī)械性能和高度的交聯(lián)性。更重要的 是，對(duì)于那些天然受體不存在或難以得到的目標(biāo)分子，用這種方法都可以量身定做。到目前 為止，有機(jī)小分子包括藥物分子、殺蟲劑、氨基酸、肽、核苷酸堿基、留族化合物及糖等的印 跡已經(jīng)取得成功；金屬和其他離子也可用作模板以使功能基具有特定的排布；而體積較大 的分子如蛋白質(zhì)、細(xì)胞等的印跡也已經(jīng)有報(bào)道?？梢詰?yīng)用到分子印跡技術(shù)中的目標(biāo)分子非 常多，這也是其發(fā)展如此迅速的原因之一。分子印跡聚合物以其優(yōu)越的分子識(shí)別性能被廣 泛應(yīng)用于分離領(lǐng)域，包括高效液相色譜(HPLC)、毛細(xì)管電色譜(CEC)以及生物傳感器、模擬 抗體、模擬酶等方面。分子印跡聚合物的識(shí)別過程具有預(yù)定性、特異性和實(shí)用性這三大特 點(diǎn)。而目前市場上的固定相大都不具有特異性，不能夠識(shí)別特定分子。目前，關(guān)于沙丁胺醇 分子印跡聚合物及其制備方法尚未見有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種沙丁胺醇分子印跡聚合物及其制備方法，該聚合物顆粒大小均勻，對(duì)沙丁胺醇具有良好的識(shí)別能力和選擇特性，并且有良好的結(jié)合能力和分離能 力。其制備方法簡單，重現(xiàn)性好，過程容易控制，聚合物的顆粒大小可控。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
—種沙丁胺醇分子印跡聚合物，所述聚合物用掃描電鏡來進(jìn)行表征，經(jīng)10000倍 放大后可以檢測出顆粒粒徑約為30nm-150nm，優(yōu)選為50-100nm ；經(jīng)BET氮?dú)馕椒ㄟM(jìn)行測 定，孔徑為15-30nm，比表面積為30-120m2/g。所述沙丁胺醇分子印跡聚合物對(duì)模板分子及結(jié)構(gòu)類似物的結(jié)合作用通過平衡吸 附實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先配制不同濃度的沙丁胺醇溶液，分別加入一定量的分子印跡聚合 物進(jìn)行結(jié)合研究，得到結(jié)合量隨濃度的變化曲線后用Scatchard方程可以計(jì)算出最大結(jié)合 量Qmax及解離常數(shù)Kd，其中Qmax表示結(jié)合位點(diǎn)的最大表觀結(jié)合量，可以表明聚合物的結(jié)合能 力，數(shù)值越大，結(jié)合能力越強(qiáng)；而Kd表示結(jié)合位點(diǎn)的平衡離解常數(shù)，可以表明聚合物的動(dòng)力 學(xué)性質(zhì)。具體計(jì)算方法如下根據(jù)吸附前后溶液濃度的變化計(jì)算吸附量及靜態(tài)吸附分配系數(shù)。作Q對(duì)C的曲 線·Q = (C1-C2)Vs · 1000/m式中Q——鍵合容量，mg · g—1 ；C1——模板分子的初始濃度，mg · Γ1 ；C2——模板分子的最終濃度，mg · Γ1 ；Vs——實(shí)驗(yàn)溶液的體積，mL ；m——分子印跡聚合物的質(zhì)量，mg。由聚合物的結(jié)合量繪制出等溫吸附曲線，聚合物的Q值隨著沙丁胺醇濃度的增大 均有不同程度的增大。用于Scatchard 方程Q/C= (Qmax-Q)/Kd式中Q——鍵合容量，mg · g—1 ；C——模板分子的平衡濃度，mg · L—1 ； Kd——結(jié)合位點(diǎn)的平衡離解常數(shù)，mg · mL—1 ；Qmax—結(jié)合位點(diǎn)的最大表觀結(jié)合量，mg · g—1。分別計(jì)算出沙丁胺醇分子印跡聚合物的線性回歸方程。根據(jù)曲線的斜率和截 距求出，所述沙丁胺醇分子印跡聚合物的最大結(jié)合量Qmax為200-700mg/g，解離常數(shù)Kd為 70-500mg/L ；所述沙丁胺醇分子印跡聚合物對(duì)模板分子的選擇性能通過以下方法得出將分子 印跡聚合物置于聚四氟乙烯離心管中，分別加入沙丁胺醇、丙酸睪酮、17 α _羥孕酮、諾龍、 孕酮、甲孕酮的乙腈溶液，放入振蕩器室溫下結(jié)合，高速離心后取上清液，經(jīng)濾膜過濾，用高 效液相色譜(HPLC)測定所得溶液中各底物的含量，根據(jù)吸附前后溶液濃度的變化可以計(jì) 算得出靜態(tài)吸附分配系數(shù)K及識(shí)別因子β，據(jù)此可以對(duì)該分子印跡聚合物的結(jié)合性能及選 擇性進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中K表示不同底物在聚合物上的濃度(相當(dāng)于吸附量)與其在溶液中的 濃度的比值，K值越大，表明聚合物的選擇性結(jié)合能力越強(qiáng)；而β表示沙丁胺醇分子印跡聚 合物的靜態(tài)分配系數(shù)與空白聚合物的靜態(tài)分配系數(shù)的比值，數(shù)值越大，表明聚合物的特異性越強(qiáng)。 計(jì)算方法如下K = CP/CS式中CP——底物在聚合物上的濃度(相當(dāng)于吸附量)，μ mol/g ；Cs——底物在溶液中的濃度，mM。β = ΚΜΙρ/ΚΒρ式中，Kmip—沙丁胺醇分子印跡聚合物的靜態(tài)分配系數(shù)；Kbp——空白聚合物的靜態(tài)分配系數(shù)。由上可得，靜態(tài)吸附分配系數(shù)K為0. 5-1. 0，識(shí)別因子β為5-10。一種沙丁胺醇分子印跡聚合物的制備方法，包括如下步驟(1)將模板分子沙丁胺醇與聚合單體以1 3-1 8的比例，加入與沙丁胺醇的比 例為50-500ml/mmol的致孔劑中，攪拌后于2_8°C放置；其中，聚合單體為甲基丙烯酸、丙烯 酰胺或三氟甲基丙烯酸等；致孔劑為乙腈、甲醇或丙酮等中一種或幾種的溶液。(2)在步驟(1)的產(chǎn)物中加入與沙丁胺醇比例為1 10-1 30的交聯(lián)劑和與沙 丁胺醇比例為40-100mg/mmol的引發(fā)劑，50_65°C下熱引發(fā)聚合16_24h ；高速離心取其沉 淀，為顆粒狀；(3)步驟(2)中沉淀經(jīng)酸性有機(jī)溶劑提取以去除沙丁胺醇后，再用純有機(jī)溶劑提 取以去除殘留的酸性物質(zhì)，即得產(chǎn)物；所述步驟(2)中交聯(lián)劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯或三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸 酯等中的一種或其混合物。所述步驟(2)中引發(fā)劑為偶氮二異丁腈(AIBN)或偶氮二異庚腈(ABVN)。所述步驟(3)中的酸性有機(jī)溶劑為甲酸、乙酸或三氟乙酸中的一種或幾種與甲醇 的混合溶液，沉淀提取時(shí)間為12_24h，純有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、乙腈或丙酮等中的一種或 幾種。本發(fā)明的沙丁胺醇分子印跡聚合物及其制備方法，該聚合物顆粒大小均勻，具有 較高的最大結(jié)合量Qmax和解離常數(shù)Kd，因此有良好的結(jié)合能力和分離能力；同時(shí)其靜態(tài)吸附 分配系數(shù)K和識(shí)別因子β也較高，因而有良好的識(shí)別能力和選擇特性。其制備方法簡單， 重現(xiàn)性好，過程容易控制，聚合物的顆粒大小可控。


圖1為本發(fā)明的一種沙丁胺醇分子印跡聚合物的掃描電鏡(SEM)圖。
具體實(shí)施例方式通過下述實(shí)施例將有助于理解本發(fā)明，但不限制本發(fā)明的內(nèi)容。實(shí)施例1一種沙丁胺醇分子印跡聚合物，如圖1所示，顆粒粒徑約為50nm-100nm，經(jīng)BET氮 氣吸附法進(jìn)行測定，孔徑為24. 6nm,比表面積為88. 7m2/g，總孔體積為0. 519cm7g。稱取20mg的沙丁胺醇分子印跡聚合物于聚四氟乙烯離心管中，分別加入5ml沙 丁胺醇的乙腈溶液，放入振蕩器中室溫下震蕩12h，10000r/min下離心20min，取上清液，經(jīng)0. 45 μ m濾膜過濾，用HPLC測定所得溶液中沙丁胺醇的含量，根據(jù)吸附前后溶液濃度的變 化計(jì)算得出該分子印跡聚合物的最大吸附量Qmax和平衡離解常數(shù)Kd分別為641. 33mg/g和 414. 94mg/L將該分子印跡聚合物置于聚四氟乙烯離心管中，分別加入5ml濃度為1. 00mmol/L 的沙丁胺醇、丙酸睪酮、17 α-羥孕酮、諾龍、孕酮、甲孕酮的乙腈溶液，放入振蕩器室溫下結(jié) 合12h，10000r/min下離心20min，取上清液，經(jīng)0. 45 μ m濾膜過濾，用高效液相色譜(HPLC) 測定所得溶液中各底物的含量，根據(jù)吸附前后溶液濃度的變化可以計(jì)算得出靜態(tài)吸附分配 系數(shù)K為0.59，識(shí)別因子β為9.1。其制備方法包括如下步驟(1)將模板分子沙丁胺醇與聚合單體甲基丙烯酸以1 5的比例，加入與沙丁胺醇 的比例為500ml/mmol的致孔劑乙腈溶液中，于2°C攪拌4h ；(2)在步驟(1)的產(chǎn)物中加入與沙丁胺醇比例為1 20的交聯(lián)劑乙二醇二甲基 丙烯酸酯和與沙丁胺醇比例為70mg/mmol的引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，60°C熱引發(fā)聚合 20h ；聚合后將聚合產(chǎn)物高速離心取其沉淀部分；(3)步驟(2)中聚合產(chǎn)物沉淀經(jīng)乙酸與甲醇的混合溶液提取18h后，再用純甲醇提 取以去除殘留的乙酸，即得產(chǎn)物。實(shí)施例2一種沙丁胺醇分子印跡聚合物，顆粒粒徑約為30nm-100nm，經(jīng)BET氮?dú)馕椒ㄟM(jìn) 行測定，孔徑為15nm，比表面積為126m2/g。分子印跡聚合物的最大吸附量Qmax和平衡離解常數(shù)Kd分別為203mg/g和71mg/L， 測定和計(jì)算方法同實(shí)施例1。該分子印跡聚合物的靜態(tài)吸附分配系數(shù)K為0.5，識(shí)別因子β為5.2，測定和計(jì)算 方法同實(shí)施例1。其制備方法包括如下步驟(1)將模板分子沙丁胺醇與聚合單體丙烯酰胺以1 3的比例，加入與沙丁胺醇的 比例為300ml/mmol的致孔劑甲醇溶液中，于8°C攪拌0. 5h ；(2)在步驟(1)的產(chǎn)物中加入與沙丁胺醇比例為1 10的交聯(lián)劑三甲氧基丙烷三 甲基丙烯酸酯和與沙丁胺醇比例為40mg/mmol的引發(fā)劑偶氮二異庚腈(ABVN)，65°C熱引發(fā) 聚合24h ；聚合后將聚合產(chǎn)物高速離心取其沉淀部分；(3)步驟(2)中聚合產(chǎn)物沉淀經(jīng)三氟乙酸與甲醇的混合溶液提取12h后，再用純乙 醇提取以去除殘留的三氟乙酸，即得產(chǎn)物。實(shí)施例3一種沙丁胺醇分子印跡聚合物，顆粒粒徑約為80nm-150nm，經(jīng)BET氮?dú)馕椒ㄟM(jìn) 行測定，孔徑為30nm，比表面積為30. 8m2/g。分子印跡聚合物的最大吸附量Qmax和平衡離解常數(shù)Kd分別為689mg/g和507. 9mg/ L，測定和計(jì)算方法同實(shí)施例1。該分子印跡聚合物的靜態(tài)吸附分配系數(shù)K為1.0，識(shí)別因子β為10，測定和計(jì)算 方法同實(shí)施例1。其制備方法包括如下步驟
(1)將模板分子沙丁胺醇與聚合單體三氟甲基丙烯酸以1 8的比例，加入與沙丁 胺醇的比例為70ml/mmol的致孔劑丙酮溶液中，于5°C攪拌2. 5h ；(2)在步驟(1)的產(chǎn)物中加入與沙丁胺醇比例為1 30的交聯(lián)劑和與沙丁胺醇比 例為40mg/mmol的引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，55°C熱引發(fā)聚合16h ；聚合后將聚合產(chǎn)物高
速離心取其沉淀部分。其中，交聯(lián)劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯和三甲氧基丙烷三甲基丙烯 酸酯的混合物；(3)步驟(2)中聚合產(chǎn)物沉淀經(jīng)甲酸與甲醇的混合溶液提取24h后，再用純乙腈提 取以去除殘留的乙酸，即得產(chǎn)物。實(shí)施例4 一種沙丁胺醇分子印跡聚合物，顆粒粒徑約為50nm-100nm，經(jīng)BET氮?dú)馕椒ㄟM(jìn) 行測定，孔徑為25nm，比表面積為68m2/g。分子印跡聚合物的最大吸附量Qmax和平衡離解常數(shù)Kd分別為580mg/g和343mg/ L，測定和計(jì)算方法同實(shí)施例1。該分子印跡聚合物的靜態(tài)吸附分配系數(shù)K為0.56，識(shí)別因子β為7.8，測定和計(jì) 算方法同實(shí)施例1。其制備方法包括如下步驟(1)將模板分子沙丁胺醇與聚合單體甲基丙烯酸以1 5的比例，加入與沙丁胺醇 的比例為lOOml/mmol的致孔劑丙酮溶液中，于5°C攪拌2. 5h ；(2)在步驟(1)的產(chǎn)物中加入與沙丁胺醇比例為1 20的交聯(lián)劑乙二醇二甲基 丙烯酸酯和與沙丁胺醇比例為40mg/mmol的引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，65°C熱引發(fā)聚合 24h ；將聚合產(chǎn)物高速離心取其沉淀部分；(3)步驟(2)中聚合產(chǎn)物沉淀經(jīng)乙酸和三氟乙酸的混合物與甲醇的混合溶液提取 24h后，再用純丙酮提取以去除殘留的乙酸和三氟乙酸，即得產(chǎn)物。實(shí)施例5一種沙丁胺醇分子印跡聚合物，顆粒粒徑約為50nm-100nm，經(jīng)BET氮?dú)馕椒ㄟM(jìn) 行測定，孔徑為28nm，比表面積為59m2/g。分子印跡聚合物的最大吸附量Qmax和平衡離解常數(shù)Kd分別為601mg/g和353mg/ L，測定和計(jì)算方法同實(shí)施例1。該分子印跡聚合物的靜態(tài)吸附分配系數(shù)K為0.52，識(shí)別因子β為6.9，測定和計(jì) 算方法同實(shí)施例1。其制備方法包括如下步驟(1)將模板分子沙丁胺醇與聚合單體甲基丙烯酸以1 5的比例，加入與沙丁胺 醇的比例為50ml/mmol的致孔劑中，于5°C攪拌2. 5h ；其中，致孔劑為丙酮和甲醇的混合溶 液；(2)在步驟(1)的產(chǎn)物中加入與沙丁胺醇比例為1 20的交聯(lián)劑乙二醇二甲基丙 烯酸酯和與沙丁胺醇比例為lOOmg/mmol的引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)，65°C熱引發(fā)聚合 24h ；將聚合產(chǎn)物高速離心取其沉淀部分；(3)步驟(2)中聚合產(chǎn)物沉淀經(jīng)乙酸與甲醇的混合溶液提取24h后，再用純丙酮和 純甲醇的混合物提取以去除殘留的乙酸，即得產(chǎn)物。
權(quán)利要求
一種沙丁胺醇分子印跡聚合物，其特征在于所述聚合物顆粒粒徑為30nm 150nm，孔徑為15 30nm，比表面積為30 120m2/g；最大結(jié)合量Qmax為200 700mg/g，解離常數(shù)Kd為70 500mg/L；靜態(tài)吸附分配系數(shù)K為0.5 1.0，識(shí)別因子β為5 10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沙丁胺醇分子印跡聚合物，其特征在于所述聚合物顆粒粒徑 為 50nm-100nmo
3.一種沙丁胺醇分子印跡聚合物的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將模板分子沙丁胺醇與聚合單體以1 3-1 8的比例，加入與沙丁胺醇的比例為 50-500ml/mmol 的致孔劑中，于 2_8°C攪拌 0. 5_3h ；(2)在步驟(1)的產(chǎn)物中加入與沙丁胺醇比例為1 10-1 30的交聯(lián)劑和與沙丁胺 醇比例為40-100mg/mmol的引發(fā)劑，熱引發(fā)聚合，高速離心取其沉淀；(3)步驟(2)中沉淀經(jīng)酸性有機(jī)溶劑提取后，再用純有機(jī)溶劑提取，即得產(chǎn)物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沙丁胺醇分子印跡聚合物的制備方法，其特征在于所述步驟 (1)中聚合單體為甲基丙烯酸、丙烯酰胺或三氟甲基丙烯酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沙丁胺醇分子印跡聚合物的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中致孔劑為乙腈、甲醇或丙酮中一種或幾種的溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沙丁胺醇分子印跡聚合物的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中交聯(lián)劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯或三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一種或其混合 物。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沙丁胺醇分子印跡聚合物的制備方法，其特征在于所述步驟 (2)中引發(fā)劑為偶氮二異丁腈(AIBN)或偶氮二異庚腈(ABVN)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沙丁胺醇分子印跡聚合物的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中熱引發(fā)聚合的溫度為50-65°C，時(shí)間為16-24h。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沙丁胺醇分子印跡聚合物的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的酸性有機(jī)溶劑為甲酸、乙酸或三氟乙酸中的一種或幾種與甲醇的混合溶液，沉淀提 取時(shí)間為12_24h，純有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、乙腈或丙酮中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種沙丁胺醇分子印跡聚合物及其制備方法，具體地講涉及一種具有良好的識(shí)別能力和選擇特性的沙丁胺醇分子印跡聚合物及其制備方法。所述聚合物顆粒粒徑為30nm-150nm，孔徑為15-30nm，比表面積為30-120m2/g；最大結(jié)合量Qmax為200-700mg/g，解離常數(shù)Kd為70-500mg/L；靜態(tài)吸附分配系數(shù)K為0.5-1.0，識(shí)別因子β為5-10。該聚合物顆粒大小均勻，對(duì)沙丁胺醇具有良好的識(shí)別能力和選擇特性，并且有良好的結(jié)合能力和分離能力；其制備方法簡單、重現(xiàn)性好、過程容易控制且聚合物粒徑大小可控。
文檔編號(hào)C08J9/26GK101962420SQ201010279590
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者儲(chǔ)曉剛, 楊敏莉, 沈蕊蓮, 王大寧 申請(qǐng)人:中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院