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新型磁性分子印迹聚合物结合环保型低共熔溶剂高效分离纯化金银花中木犀草苷
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月20日 来源:Industrial Crops and Products 5.6
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针对传统分子印迹聚合物(MIPs)合成过程中使用有毒有机单体、吸附能力差等问题,研究人员创新性地将三元低共熔溶剂(DES)作为功能单体,结合磁性Fe3O4@SiO2-C=C核,开发出DES-MMIPs材料。该材料对金银花中木犀草苷的吸附量达65.24 mg/g,纯化纯度达90.36-95.28%,兼具高效性与环保性,为天然产物分离提供了新策略。
金银花作为传统中药材,其核心活性成分木犀草苷具有抗病毒、抗炎、降血脂等多种药理活性,被《中国药典》列为质量控制指标成分。然而现有的大孔树脂纯化法存在效率低、有机溶剂用量大、选择性差等瓶颈问题。更令人担忧的是,传统分子印迹技术采用的4-乙烯基吡啶、丙烯酰胺等功能单体具有肝肺毒性和神经毒性,与绿色化学理念背道而驰。如何在保证提取效率的同时实现环境友好,成为困扰研究人员的双重挑战。
国内某研究机构的研究团队另辟蹊径,创新性地将低共熔溶剂(DES)这一新型环保溶剂引入分子印迹领域。他们以木犀草苷为模板分子,采用胆碱氯化物-草酸-1,2-丙二醇三元DES替代传统有毒单体,结合磁性Fe3O4@SiO2-C=C核,通过本体聚合法成功制备出磁性DES分子印迹聚合物(DES-MMIPs)。这项突破性研究成果发表在《Industrial Crops and Products》期刊上。
研究团队主要运用了三大关键技术:首先通过紫外-红外联用技术证实DES与木犀草苷间的氢键相互作用机制;其次采用SEM、BET等手段表征材料的介孔结构(孔径20.799 nm)和磁响应性(饱和磁化强度23.32 emu·g-1);最后建立DES-MMISPE-HPLC联用体系,实现复杂基质中目标成分的高效捕获。
【材料表征】
扫描电镜显示DES-MMIP比非印迹聚合物(DES-MNIP)具有更疏松的多孔结构,BET测试证实其比表面积达32.55 m2/g,是DES-MNIP的3.4倍。XRD证明Fe3O4晶体结构在修饰过程中保持稳定,VSM显示材料可在30秒内实现磁分离。
【吸附性能】
动力学研究表明吸附过程符合伪二级模型(R2=0.9997),表明化学吸附占主导。静态吸附实验显示最大吸附量达64.84 mg/g,Redlich-Peterson模型拟合表明存在多层吸附机制。特异性实验中,DES-MMIP对木犀草苷的选择系数(K)达13.86,显著高于槲皮素(4.56)等结构类似物。
【实际应用】
将DES-MMIP作为固相萃取填料,从金银花粗提物中纯化木犀草苷的回收率达85.17%,纯度提升至95.28%。经济性分析显示,实验室规模下每克木犀草苷纯化成本仅26.44美元,远低于市售标准品价格(30408美元/g)。
这项研究开创性地将DES引入分子印迹领域,解决了传统方法毒性大、效率低的双重困境。所开发的DES-MMIPs兼具三重优势:环保性(采用无毒DES替代传统单体)、高效性(吸附量提升52倍)、经济性(成本降低1150倍),为中药有效成分的绿色纯化提供了范式转移。特别值得注意的是,该技术可拓展应用于其他植物活性成分的分离,如研究团队提到的茶多酚纯化案例,展现出广阔的产业应用前景。材料经过10次吸附-解吸循环后仍保持78.4%的初始容量,其稳定性为工业化应用奠定了坚实基础。这项研究不仅推动了分子印迹技术的革新,更为实现中药现代化生产的绿色转型提供了关键技术支撑。
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