大分子拥挤试剂协助的高内相乳液制备ATRP接枝印迹整体柱的研究

为解决分子印迹整体柱颗粒堆积结构的渗透性和比表面积难于统一的矛盾，本课题利用高内相乳液聚合物(polyHIPE)精确控制孔结构的优点，制备分层次、相互贯通及开放孔结构的整体柱，并集高渗透性和高比表面于一体。以含自由基引发基团的polyHIPE为基质，利用原子转移自由基聚合技术接枝印迹薄层，使用大分子拥挤试剂以增强印迹效应，发展新型接枝印迹整体柱。本研究将从流体动力学、双分散孔模型及板高分析三方面研究此新型印迹材料中模板的传质机制；以前沿色谱、手性分离热力学及计量置换模型分析表征其印迹识别位点状况；并以此基础建立能拆分手性药物的新方法，实现对手性药物佐匹克隆、甲磺酸帕珠沙星、布洛芬及氯吡格雷的分离。本工作为发展高效的印迹手性固定相提供了新的思路，分离热力学的研究也将初步阐明大分子拥挤试剂增强分子印迹效应的起源，为其成为改善印迹聚合物性能的新手段打下理论的基础。

本项目的主要目标是建立用分子印迹技术拆分手性药物的新方法。经过三年的研究，本项目预期研究目标基本达到，建立了多种新型MIP整体柱的制备方法，并针对毛细管电色谱的特殊要求，发展了能用于手性拆分的整体柱、毛细管涂层及MIP纳米粒的新方法，进行了分子印迹整体柱的热力学研究，包括吸附热力学、分离热力学及计量置换等。新发展的MIP整体柱包括金属离子枢纽效应的印迹整体柱、大分子拥挤试剂存在下的ATRP引发的印迹整体柱、可逆加成-断裂链转移试剂引发的印迹整体柱及在TRIM整体柱基质上接枝液晶MIP。在理论研究方面，本项目我们以计量置换模型处理模板保留机制，发现在大分子拥挤环境下在印迹整体柱中起主要作用的是溶质与固定相之间总体的亲和力，即分子拥挤试剂的加入，促进了模板分子和功能单体之间氢键的形成，是使印迹固定相保留能力增强的主要原因；对金属离子枢纽体系，分子识别过程中的主要驱动力是溶质与固定相之间总体的亲和力。即说明加入桥接剂后促进了模板分子和功能单体之间氢键的形成，使印迹效应增强。与上述研究相反的是，当我们以活性可控聚合技术制备印迹整体柱时，发现MIP的空穴结构(空间作用)是印迹系统识别能力的主要作用力。因此该实验证实聚合方式的变化有可能使分子识别的驱动力发生变化。我们进一步进行了印迹整体柱分离热力学研究，考察了温度对于印迹整体柱分离的影响，根据Van’s Hoff公式，测定对映体与固定相结合的时候所产生的焓变、熵变、以及Gibbs自由能的变化。当我们在活性可控聚合技术制备印迹整体柱时，发现在MIPs整体柱分离过程是一个焓控制的过程。此外，由于键合位点有一个开放的构象对去溶剂化的影响是最小的，因此热力学研究结果表明模板分子只有一小部分被包埋在印迹空穴内，否则能量损失会很大。本项目共发表了基金标注的SCI论文17篇，其中Journal of Chromatography A 7篇，Analytical and Bioanalytical Chemistry 4篇，Electrophoresis 2篇，基金标注的国际国内会议论文11篇，获得国内授权专利一项，培养硕士生14名，博士生2名，其中获国家奖学金3人。