[發明專利]分子印跡膜的功能單體篩選方法及制備方法

有效

• 申請號: 201410429782.0
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN105440211B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 楊麗;魏昕;許樹華
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C08F226/06
• 分類號: C08F226/06;C08F212/08;C08F2/48;C08J9/26;B01J20/26;B01J20/30;B01D71/28
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙)11392
• 代理人: 符彥慈,董琪

技術領域

本發明涉及膜分離技術領域，具體說是分子印跡膜的功能單體篩選方法及制備方法。尤指基于計算機分子模擬技術進行功能單體篩選并用篩選出的功能單體制備分子印跡膜的方法，是一種制備分子印跡膜的新方法。

背景技術

分子印跡技術是近十幾年來發展起來的高分子功能化的新方法，分子印跡過程主要是使功能單體在模板分子周圍進行聚合，形成一個主體結構后，再將模板分子提取出去得到聚合物(分子識別聚合物)。這樣，該聚合物中就形成了與模板分子的形狀和功能相對應的可進行識別的空穴，當該聚合物用于分離包含有模板分子的混合物(例如：由模板分子與其他物質組成的混合物)時，就能夠有效地識別并分離出這些模板分子。

分子識別聚合物就是采用分子印跡技術制備的、能夠根據模板分子的形狀和特征，對分子量接近、結構類似的化合物進行有效分離的高分子聚合物。分子印跡聚合物膜(分子印跡膜)是將制備分子識別聚合物的分子印跡技術應用到膜制備過程中，使所制備的膜具有在分子層次上對化合物進行識別分離的功能。

分子印跡聚合物膜為將特定目標分子從其結構類似物的混合物中分離出來提供了可行且有效的解決途徑，因其便于連續操作、易于放大、能耗低、能量利用率高等優點，被看作一種“綠色化學”的典型，也是膜科學目前研究的熱點，但制備過程中針對特定模板分子需進行功能單體、溶劑等分子印跡體系的選擇，以及親和選擇性的預測，以往針對新的功能單體的選擇，一般只依靠經驗進行，盲目性較大，需要通過大量試驗獲得，在具體實驗工作中往往消耗大量的人力物力。

分子模擬技術是一種計算機實驗，是從原子水平上的相互作用出發，借助計算機數值模擬的方法得到分子的結構、動力學、熱力學等方面的信息，以研究這些信息與功能之間的關系。具體地說，就是先在計算機屏幕上構建分子模型，包括對所研究對象的原子位置的詳細描述和建立分子間相互作用力方程，然后用恰當的統計力學關系對分子的位置和運動情況進行統計平均以求算所需的宏觀性質。它不僅可以對許多宏觀物理化學現象作出微觀上的解釋，而且可以對目前真實試驗中各種極端條件下無法獲得的許多信息給出可靠的預測。近年來隨著計算機能力的提升、分子模擬技術的發展，它已經提供了設計分子合成、進行機理解釋、預測分離行為等無試劑消耗的實驗方法。計算模擬可以處理由成百上千個原子組成的體系，只要算法、計算模型可靠，可用計算機模擬取代部分常規試驗，減少實驗次數，節省不必要的物力和人力，大大提高研發效率。

GROMACS是由Groningen University開發的用于研究生物分子體系的分子動力學程序包。它可以用分子動力學、隨機動力學或者路徑積分方法模擬溶液或晶體中的任意分子，進行分子能量的最小化，分析構象等。GROMACS是一個功能強大的分子動力學的模擬軟件，其在模擬大量分子系統的牛頓運動方面具有極大的優勢，GROMACS支持幾乎所有當前流行的分子模擬軟件的算法。

葛根素(葛根素的化學結構如圖1所示)是葛根中的主要成分，也是傳統中藥葛根發揮藥效作用的主要活性成分，它具有擴張外周血管、改善缺血區的血流、增加冠狀動脈的血流量、促進冠狀動脈側枝循環的開放和形成、降低心肌耗氧量、對β-腎上腺素能受體的阻滯作用以及抑制血小板聚集等藥理作用。目前葛根素的提取方法主要有溶劑法、酸水解法，鹽析法、絡合萃取法、大孔吸附樹脂法等，基于分子模擬技術制備的分子印跡膜用于分離純化葛根素尚未見報道。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供分子印跡膜的功能單體篩選方法及制備方法，本發明的制膜方法簡單、不需特殊設備、生產成本低，易于工業化放大。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

分子印跡膜的功能單體篩選方法，運用分子動力學模擬技術，通過分子模型的建立和參數的計算，研究選定的模板分子與功能單體之間的相互作用能ΔE及空間構象的關系，確定用于分子印跡聚合物合成的功能單體，指導分子印跡膜的設計與制備。

在上述方案的基礎上，具體包括如下步驟：對功能單體的計算、模擬、篩選，

通過計算得到GROMACS軟件的模擬輸入文件，

使用GROMACS軟件進行模擬計算，得到模板分子與功能單體的相互作用能，

篩選與模板分子有最大相互作用能的功能單體作為分子印跡體系的功能單體。

在上述方案的基礎上，采用PRODRG軟件運算生成功能單體及模板分子的坐標和拓撲文件并將其作為GROMACS軟件的模擬輸入文件。

在上述方案的基礎上，使用GROMACS軟件進行模擬計算的條件為：