咪唑类离子液体修饰多孔微球高分子材料对三种天然抗癌活性物质分离机理的研究

Application of bioactive anti-cancer compounds from natural plants is a hotspot research in many countries, and one of the emphasis is how to separate these anti-cancer compounds using materials and to increase the purity of these compounds. In candidate's previous researches, polymer materials are widely used in separation and immobilization of ionic liquid on them can increase the separation efficiency obviously. However, researches of application of porous microsphere polymers in separating anti-cancer compounds are not many. Also the effect of ionic liquid group on the structure of microsphere polymer is not fully known, and the mechanism on separation of anti-cancer compounds needs further exploration. In this case, our project is plan to investigate the properties of imidazole ionic liquid-immobilized porous microsphere polymers as well as the fundamental research on mechanism of chemical bonds. The researches include: analysis of interaction effect among different types of ionic liquids, structure of microsphere polymers and binding ratio; investigation of chemical bounds between functional groups on cation/anion and anti-cancer compounds; estimate the separation efficiency of multi-phases separation method and the stability of immobilized polymers. The purpose of out project is to reveal the separation mechanism between ionic liquid groups and anti--cancer compounds. And our research achievements will establish theoretic and technical foundation for further application of ionic liquid-immobilized polymers to increase the separation efficiency.

对天然植物中活性抗癌物质的运用是世界各国研究的热点，如何利用材料分离活性抗癌物质并提高产品纯度是目前研究重点之一。申请者在前期研究中发现高分子材料在抗癌物质分离中运用广泛，且离子液体修饰技术能明显提高材料的分离效率。然而运用多孔微球高分子材料分离抗癌物质的研究并不多，而且修饰的离子液体官能团对材料结构的影响尚未明确，对抗癌物质的分离机理也有待进一步深入。本项目拟以咪唑类离子液体和多孔微球高分子材料为研究对象，对修饰后材料特性和其与三种抗癌物质间产生化学键的机理进行基础科学研究，具体包括：分析离子液体官能团类型对结合率及材料多孔结构的影响；研究阴阳离子支链基团与三种抗癌物质间产生的化学键类型及影响键强弱的因素；建立多相萃取分离方法以提高分离效率并检测材料稳定性。本项目旨在揭示离子液体官能团对抗癌物质的分离机理，为有效运用修饰的高分子材料、提高分离效率以增加产品纯度奠定理论和技术基础。

该项目原计划对咪唑类离子液体修饰多孔微球高分子材料开展研究，从化学键相互作用方面阐明各种离子液体官能团对天然植物中活性抗癌物质吸附的作用机理。对于原计划的内容，本研究针对多孔微球高分子材料的合成条件，运用软件进行模拟优化，并将离子液体修饰后的高分子材料用于半夏中生物碱的分离。结果显示离子液体的强极性有利于生物碱的吸附与分离。. 为了获得更多机理方面的数据，本研究还从环境水样、半夏、菱角、中草药和食物中选择了麻黄碱、谷甾醇和其它活性有机物，并根据其化学结构的特性选择含有各种支链的离子液体官能团。通过对静态吸附中温度、时间、酸碱度等外部条件的研究，揭示了官能团间的极性作用、氢键、离子键等对材料吸附量和效率的影响。期间，为了提高材料的稳定性和吸附选择性，还开发了多种以硅胶为基体的单层/双层离子液体修饰材料。结果显示，合适的双层离子液体官能团更有利于吸附性能提升。. 针对新分离方法，多相萃取法以其高效快速的萃取分离被用于马兜铃酸的研究中。分离材料的选择、萃取条件和冲洗条件的优化是此方法的重点研究方向。结果显示双层离子液体修饰硅胶材料更适合于此方法，且以少量溶剂进行多次地萃取和冲洗能有效地减少有机溶剂的用量。马兜铃酸能从多种中草药中有效地分离。此外，在原计划基础上利用已得数据开发了电驱动分离法，此方法是利用电场的作用带动溶液中离子运动起到分离的目的。方法中的关键点是分离材料的应用，因此本研究也开发了电极材料和高分子-离子液体硅胶复合膜并成功用于酚类物质的分离中。. 经过三年的研究，本课题组获得了大量的数据并发表了11篇研究论文，其中8篇被SCI期刊收录。研究所得数据、材料和方法为天然产物中活性物质分离纯化提供了新的理论和技术支持。