分子模拟辅助设计光响应分子印迹聚合物的制备及性能研究

来源 :上海工程技术大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:jk224wang1
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分子印迹技术是一种能对预定目标分子制备出对其具有特异性吸附作用的高分子聚合物的技术。因其具有高选择性、高吸附性等特性被应用于诸多领域,如复杂体系中微量成分的富集、生物传感器和催化等。光响应印迹技术是第二代印迹制备技术,通过赋予其光感效应,增加了光响应的操控开关,实现了印迹聚合材料对目标分子的精准识别,有效的提高了检测和识别效率。本论文将光响应功能单体分别接枝在硅基表面和中空微球上,分别以活性成分苦参碱和山柰酚为模板分子,采用自由基聚合法制备了两种新型光响应分子印迹聚合物,即表面印迹聚合物和中空印迹聚合物。所合成的这两种聚合物有着快速识别目标分子的性能,具有较高的选择性,并且能够通过光照射来控制模板分子的释放与吸附,主要研究内容如下:1.基于分子模拟辅助设计的模板分子与功能单体间作用力研究通过Gaussian 09软件对模板分子苦参碱、山柰酚和光响应功能单体MAPASA进行结构的优化。分别探讨了苦参碱与MAPASA和山柰酚与MAPASA两个预聚合体系的构型、成键情况、NPA电荷分布和复合物的相互作用能及作用机理,探究不同印迹比例下复合物的构型和成键情况。同时,采用紫外光谱法对模板分子和功能单体的相互作用能进行验证。计算结果表明:对于苦参碱和MAPASA体系,当印迹比例为1:2时,模拟印迹效果最佳;对于山柰酚和MAPASA体系,当印迹比例为1:4时,模拟印迹效果最佳。紫外光谱法结果验证了计算结果的准确性,证明计算机模拟可以提高合成条件优化的效率。2.苦参碱光敏表面分子印迹的制备、性能及应用研究以二氧化硅为载体,苦参碱为模板分子,MAPASA为功能单体,采用表面聚合的方式制备了光敏表面分子印迹聚合物(PSMIPs)。通过红外光谱、扫描电子显微镜等表征手段考察其成分与形貌。吸附实验结果表明PSMIPs对苦参碱的平衡吸附量为16.8 mg g-1,是传统印迹材料吸附量的2倍,。同时PSMIPs能够在365 nm和440 nm光照射下对苦参碱的释放及再吸附。同时PSMIPs能够对从复杂样品中选择性分离得到苦参碱。以上实验结果证明该材料能够作为一种较好的吸附剂用于天然成分中苦参碱的分离。3.山柰酚光敏中空分子印迹的制备、性能及应用研究通过二氧化硅为牺牲载体,制备了中空二氧化锡载体,同时以山柰酚为模板分子,MAPASA为功能单体,采用自由基聚合的方式制备了光敏中空分子印迹聚合物(PHMIPs)。运用X射线衍射、透射电子显微镜等方法对PHMIPs的形态和成分进行表征。实验表明PHMIPs对山柰酚最大吸附量为11.4 mg g-1,是传统印迹材料吸附量的3倍,且具有较强的吸附选择性。此外在光响应性能评估中,PHMIPs能够在365 nm和440 nm光照射下对山柰酚进行释放和再吸附。同时PHMIPs作为吸附剂能够从沙棘叶提取液中分离富集到大量的山柰酚。上述结果证明该材料在复杂样品中提取山柰酚具有较大的潜力。综上所述,通过将光响应材料与分子印迹技术相结合,制备了两种光敏性的分子印迹聚合物。相比于传统印迹聚合物,这些新型聚合物具有更好的选择性,更高的吸附量和传质速率。因此,光响应分子印迹聚合物在复杂体系中微量活性成分的分离富集中具有更好的应用前景。
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