Hur molekylärt präglade polymerer absorberar och renar akteosid i cistanche tubulosa

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Selektiv adsorption och rening av akteosiden i Cistanche tubulosa av molekylärt präglade polymerer

Xiaobin Zhao, Wenjing Pei, Ruili Guo, Xuegin Li

INTRODUKTION

Cistanchetubulosaär en av de värdefulla kinesiska örtläkemedlen (Li et al2016; Morikawa et al..2019), det råa extraktet avCistanchetubulosainnehåller huvudsakligen fenyletanoidglykosider, polysackarider, oligosackarider, flavonoider, polyfenoler och proteiner, bland vilka fenyletanoidglykosider är de mest effektiva komponenterna i Cistanche tubulosa (Wang et al.2015, 201Z; Yan et al,2017). Studier har visat att fenyletanoidglykosidföreningar har effekterna av att tonifiera njuren Yang, antioxidation, anti-tumör, anti-aging, förbättra minnet, etc. Fenyletanoidglykosider har ett brett spektrum av tillämpningar inom medicin, hälsovård, mat. och så vidare (Yang et al, 2017; Fu et al, 2018; Wu et al, 2019; Xu et al., 2019). För att få produkter med hög renhet är den mycket selektiva separationen av målämnet nyckeln till problemet. Därför. det är av stor betydelse att designa och utveckla en reningsmetod med god selektivitet, hög effektivitet, energibesparing och miljövänlighet för utveckling och användning av Cistanche tubulosa.

akteosidicistanchehar många effekter

Pbenyetanoide glykosider är de viktigaste farmakologiskt aktiva ingredienserna i Cistanche tubulosa, inklusive echinacoside (ECH),akteosid(ACT), isomera och 2-acetyl Cistanche tubulosa glykosider. ECH och ACT(Akteosid)är huvudkomponenterna i fenyletanoidglykosider, med innehåll upp till 90 procent. För närvarande fokuserar forskningen kring Cistanche tubulosa främst på dess farmakologiska komponenter. Separations- och reningsmetoderna inkluderar huvudsakligen makroporöst adsorptionsharts, höghastighetsmotströmskromatografi, membranseparation och molekylär prägling (Han et al, 2012; Dong et al, 2015; Zhang et al, 2018a; Pei et al, 2019; Si et al. al, 2019). Makroporöst adsorptionsharts är en mogen teknologi, men det finns vissa brister som en stor mängd lösningsmedel, lång tid, lågt utbyte och komplex process. Monomerföreningar med hög renhet kan extraheras från naturliga produkter genom höghastighetsmotströmskromatografi. Membranseparation är en ny typ av separationsteknologi, som kan göra de effektiva komponenterna i naturliga produkter rika och med få föroreningar, men separationsprocessen är komplicerad (Li et al., 2015ab; Wang et al.,2016:Zhang et al,2016.2018 b; LiX, et al, 2019). Som en ny separationsteknik kan molekylär prägling göra de aktiva komponenterna i naturliga produkter högkoncentrerade med få föroreningar och effektivt förbättra produkternas renhet.Molekylärt präglade polymerer(MIP) har visat viktiga tillämpningar för rening och förkoncentration av biomolekyler från komplexa mänskliga vätskor som urin eller postmortem blod (Lulinski et al, 2015.2016).

Molecular imprinting-teknologi syntetiserar mycket tvärbundna MIPs（Molekylärt präglade polymerer)genom mallorientering, generering av kaviteter som efterliknar bindningsställen för antikroppar, enzymer och andra biologiska material, och prioriterar bindning med mallmolekyler, vilket ger en effektiv metod för molekylär igenkänning (Hrobonova et al, 2018; Liang et al, 2018; Hong et al. et al, 2019; Ma et al, 2019). MIPs（Molekylärt präglade polymerer)har väckt stor uppmärksamhet inom områdena fastfasextraktion, sensorer, antikroppar, enzymsimulering, receptorer och katalysatorer (Zhang et al.2013; Ansari och Karimi,2017; Diltemiz et al.,2017; Xiao et al.,2018; Yu et al.2019), Nyligen, MIPs（Molekylärt präglade polymerer)har potentiella tillämpningar i läkemedelstillförselanordningar eller kiral upplösning (Lulinski, 2017; Marc et al, 2018; BelBruno, 2019; Sobiech et al, 2019). De främsta fördelarna med MIP（Molekylärt präglade polymerer)är lättheten att förbereda och skapa "anpassade" möjliga bindningsställen, genom att justera målmolekylens syntesprocess som behövs som mall i polymerisationsprocessen, såväl som fördelarna med låg produktionskostnad, stabilitet, robusthet och syra- och alkaliresistens (Speltini et al, 201Z; Wu et al, 2017; Xu et al, 2017; Li F. et al, 2019; Zhang et al 2019). I synnerhet MIPs（Molekylärt präglade polymerer)har framgångsrikt använts som en selektiv adsorbent för fastfasextraktion för att extrahera aktiva ingredienser från naturliga produkter (Huang et al, 2019; Li Z. et al, 2019; Wang Y. et al, 2019). Molekylär prägling är uppdelad i kovalent molekylär prägling och icke-kovalent molekylär prägling. Kovalent molekylär prägling har egenskaperna för stark vidhäftning och svår eluering av mallmolekyler, medan icke-kovalent molekylär prägling har egenskaperna för stark vidhäftning och enkel eluering av mallmolekyler. Därför används ofta icke-kovalenta molekylära präglingspolymerer för separation och rening av naturprodukter. Bindningssättet för den icke-kovalenta molekylära präglingsmetoden och målkomponenterna är i allmänhet svag kovalent bindning, såsom vätebindning, van der Waals-kraft, hydrofob interaktion, π-Tt-ackumulering (Yoshikawa et al, 2016; Vicario et al, 2018 ), etc. Den senaste litteraturen har rapporterat att interaktionen mellan komponenterna i förpolymerisationskomplexet kan diskuteras genom den teoretiska analysen för design av funktionella monomerer, tvärbindningsmedel och lösningsmedel (Sobiech et al, 2014, 2017 ; Cowen et al, 2016; Giebultowicz et al, 2019). Precipitationspolymerisation är den mest använda metoden vid syntes av tryckmaterial, men den största nackdelen med denna metod är att stegen som krävs för framställning av tryckmaterial är komplexa och många (Phungpanya et al, 2018). Därför erhöll denna studie huvudsakligen ett slags tryckt material med hög selektiv adsorptionskapacitet för ACT(Akteosid) genom bulkpolymerisation, vilket är en enkel och snabb syntesmetod (Cantarella et al, 2019; Wang H. et al., 2019).

Syftet med denna studie är att erhålla ett tryckt material med hög selektiv adsorptionskapacitet för ACT(Akteosid) genom en enkel och snabb syntesmetod. En serie MIPs（Molekylärt präglade polymerer)av olika funktionella monomerer och olika lösningsmedel syntetiserades genom bulkpolymerisation. De syntetiska materialen karakteriserades genom svepelektronmikroskopi (SEM) och Fourier transform infraröd spektroskopi (FT-IR). Adsorptionsprestandan för den vattenhaltiga fenyletanoidglykosidlösningen utvärderades och dess bindningsselektivitet studerades på djupet. MIP:erna（Molekylärt präglade polymerer)med optimal adsorptionsprestanda användes för att adsorbera och rena ACT från det råa extraktet av Cistanche tubulosa.

Cistanche tubulosa

MATERIAL OCH METODER

Material

Echinacoside(ECH,>98 procent )ochAkteosid(ACT),298 procent) erhölls från Sunny Biotech Co.,Ltd. (Shanghai, Kina).Cistanche tubulosa was obtained from Cistanche Rongtang Biotechnology Co., Ltd.(Xinjiang, China). 4-Vinylpyridine(4-VP,98%), methacrylic acid(MAA,98%),2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA,98%),ethylene glycol dimethyl acrylate(EGDMA,98%), azobisisobutyronitrile(AIBN,98%),divinyl benzene are (DVB, 98%) and N,N-dimethylformamide (DMF,99.5%)were obtained from Adamas Reagent Co.,Ltd.(Shanghai, China). Acetonitrile (ACN,>99.9%), methanol (>99.9%), and acetic acid(>99,9 procent) erhölls från ThermoFisher Scientific Co., Ltd. (Shanghai, Kina). Etanol (större än eller lika med 99,7 procent) erhölls från Yong sheng Fine Chemical Co., Ltd. (Tianjin, Kina). Avjoniserat vatten framställs från ett laboratorierentvatten Smart-S15-system (Shanghai, Kina).

Instrument

Ytmorfologin och mikrostrukturen undersöktes genom svepelektronmikroskopi (SEM, SU8010, Hitachi, Japan). Den kemiska strukturen hos MIP（Molekylärt präglade polymerer) (FT-IR, Nicolet AVATAR360, Nikolai, USA) mättes med FT-IR. FT-IR-testförhållanden: steglängden är 2 cm-I och skanningsintervallet är 4,000-500 cm-l, och den försvagade totalreflektionsmetoden används för att förbereda MIP:erna（Molekylärt präglade polymerer).

Porstorleken, distributionen och den specifika ytan av MIP:er（Molekylärt präglade polymerer)mäts med hjälp av en speciell fysiskadsorptionenhet (Mike, ASAP 2460). Adsorbenttestförhållanden: avgasning vid 60 grader i 12 timmar, N,adsorptionoch desorptionskurvor mättes vid -196 grad .'H kärnmagnetisk resonans('H NMR)-spektra registrerades i DMSOd6 på en AV-300-spektrometer (Bruker, Schweiz) med TMS som intern standard och värden visas i ppm （δ）.

Högpresterande vätskekromatografi (HPLC) med ultraviolett (UV) stråldetektor utfördes med ett 2695 lösningssystem (Waters, USA). Kromatografi utfördes på en omvänd fas C18-kolonn (Symmetri, 250×4,6 mm, 5μm). De analytiska metoderna var följande: den mobila fasen var acetonitril (A) och ättiksyra/vatten (1:44, v/v) (B) vid en flödeshastighet av 1 ml/min med 10-ul injektionsvolymer och UV-detektorns våglängd sattes till 330 nm. Kolonntemperaturen hölls vid 30 grader (Yang et al., 2018). Gradientelueringsförhållanden listas i tabell 1.

HPLC-analys med ECH och ACT(Akteosid)standardlösningar (2 mg/ml, 1 mg/ml, 0,2 mg/ml, 0.04 mg/ml, 0,008 mg/ml och 0,0016 mg/ml) gav ECH och ACT(Akteosid)kalibrering. Den linjära regressionsekvationen visas i tabell 2.

Detektionsgränserna för ACT(Akteosid)och ECH var {{0}}.528 respektive 0.528 ug/ml. Kvantifieringsgränserna för ACT och ECH var 1,60 respektive 1,60 ug/ml. Noggrannheten för ACT och ECH var 1,40 respektive 1,89 procent. Samma prov injicerades fem gånger för att erhålla ACT- och ECH-precision på 1,40 respektive 1,71 procent.

Syntes av MIP（Molekylärt präglade polymerer)

Framställningsprocessen för MIP1 är som följer: för det första, mallmolekylen ACT(Akteosid)(125.00mg) och den funktionella monomeren 4-VP(210.00 mg) löstes tillräckligt i blandad lösning (2,50 ml) av acetonitril och N,N-dimetylformamid(1) :1,5, v/v). Därefter utfördes förpolymerisationsreaktionen av blandningen vid 25 grader under 20 minuter. Därefter tillsattes EGDMA (1,12 g) och AIBN(15.00mg) och löstes helt upp i förpolymerisationsblandningen. Den erhållna prepolymerlösningen evakuerades och fylldes med argongas. Polymerisationsprocessen utfördes vid 60 grader under 24 timmar. Slutligen erhölls de blekgula bulkpolymererna och maldes till pulver, som siktades genom en 200-nätsikt.

Den blandade lösningen av metanol och ättiksyra (9:1, v/v) användes för att eluera mallmolekyler av ACT(Akteosid). ACT-molekylerna eluerades och upprepades för att tvättas tills inga ACT-molekyler hittades i MIP1（Molekylärt präglade polymerer). Den återstående ättiksyran i MIPI tvättades med metanol och sedan torkades MIP1 vid 40 grader. SPELA TEATER(Akteosid)användes som mallmolekyl, och olika funktionella monomerer, tvärbindare och lösningsmedel listas i tabell 3 och används för att syntetisera MIP:er（Molekylärt präglade polymerer) och NIP.

Statiska adsorptionsexperiment

Tio milligram ACT(Akteosid)MIPs（Molekylärt präglade polymerer)vägdes noggrant och placerades i en 10-ml flaska med svart lock. Tio milliliter ACT(Akteosid)standardlösning med 0.50 mg/ml koncentration tillsattes. Den svarta lockflaskan placerades i en termostatisk shaker. Temperaturen var inställd på 30 grader, hastigheten var 150 rpm, och denadsorptionprocessen var 24 timmar. En milliliter av lösningen användes för att bestämma innehållet av ACT i filtratet med HPLC.

Dynamiska adsorptionsexperiment

Femtio milliliter provlösning (standardlösning ellerCistanche tubulosaextrakt) placerades i en flaska med lock och 20,00mg MIPs（Molekylärt präglade polymerer)tillsattes och placerades i en shaker vid 30 grader i 24 timmar. Proverna togs vid en bestämd tidpunkt inom 24 timmar. Jämfört med SPE var d-SPE mer värdefullt, eftersom processen med d-SPE kan undvika problemen med variationer av tryck och flödeshastighet. En milliliter av lösningen togs från varje prov och koncentrationen av ACT(Akteosid)i lösningen bestämdes med HPLC.

För att undersökaadsorptionprocess, användes pseudo-första ordningens reaktionsmodellekvation och pseudo-andra ordningens reaktionsmodellekvation för att beskrivaadsorptionACT-processen(Akteosid)på adsorbenter. Pseudo-första ordningens reaktionsmodellekvation var följande:

där K₁äradsorptionhastighetskonstant för den pseudo-första ordningens kinetiska modellen; t (min) är tid; qt äradsorptiontidskapacitet t.

Reaktionsmodellens kvasi-andra ordningens ekvation är som följer:

där K₂är adsorptionshastighetskonstanten för den pseudo-andra ordningens kinetiska modellen.

Selektivitetsexperiment

ACTs standardlösningar(Akteosid)och ECH med en koncentration av 0.50 mg/ml placerades i den svarta lockflaskan föradsorptionexperiment, såsom statiskaadsorptionvillkor ovan. En milliliter extraherades från den adsorberade lösningen och ACT- och ECH-innehållet i filtratet bestämdes med HPLC.

DeadsorptionkapacitetQ (mg/g) för mallen bunden till MIP（Molekylärt präglade polymerer)beräknades enligt följande ekvation (Zhao et al, 2017):

där C₀(mg/ml) och C(mg/m) är den initiala koncentrationen och jämviktskoncentrationen för standardlösningar (Wang HB. et al, 2019), V(ml) är volymen av standardlösningen och m(g) är vikten av MIP.

Deadsorptionselektivitet hos MIP（Molekylärt präglade polymerer)utvärderades med två parametrar såsom präglingsfaktorn (IF) och adsorptionsseparationsfaktorn (a).

Beräkningen av präglingsfaktorn är som följer:

där Q_MIPoch Q_NIPär deadsorptionkapacitetQ(mg/g) av den bundna analyten vid jämvikt på MIP respektive NIP.

Beräkningen avadsorptionseparationsfaktorn är som följer:

där C₀(mg/ml) är koncentrationen av lösningen efter absorbering, C₀(mg/ml) är den initiala koncentrationen av lösningen, V (ml) är volymen av lösningen i absorptionsprocessen och m (g) är massan av sorbenten K_Dmall och Kpanalog är de statiska fördelningskoefficienterna mot mallmolekylerna respektive analog (Singh et al, 2013).

Klicka här för att del Ⅱ

Från: SelektivAdsorptionoch rening avAkteosidiCistanche tubulosaav Molecularly Imprinted Polymers av Xiaobin Zhao, Wenjing Pei, Ruili Guo, Xuegin Li

---Frontiers in Chemistry|www.frontiersin.org /januari 2020|Volym 7|Artikel 903

REFERENSER

1. Ansar, S och Karimi, M.(2017). Nya utvecklingar och trender av analytiska metoder för läkemedelsanalys i biologiska och miljömässiga prover med molekylärt präglade polymerer Trender Anal Chem.89.146-162 DOI: 10.1016/j.tra 2017.02.002

2. BelBruno, JJ (2019). Molekylärt präglade polymerer. Chem. Upps. 119,94-119. dol:10.1021/acs.chemrev.8b00171

3. Cantarell, M, Carroccio,Cistanche tubulosaDattilo, S. Awoli, R, Castako, R. Puglsi, C, et al (2019). Molekylärt präglad polymer för selektivadsorptionav diklofenak från förorenat vatten. Chem. Eng.J.367,180-188 dol:10.1016/j.cei.2019.02.14

4. Cowen, T, Karim, K och Piletsky, S. (2016). Det beräkningsmässiga tillvägagångssättet vid utformningen av de syntetiska receptorerna-A review.Anal. Chim.Ack 936,62-74 dol: 10.1016/j aca2016.07.027

5. Ditemiz, SE, Kecil, R, Ersoez, A och Say, R(2017). Moleculr imprinting technology in quartzcrystal mikrobalnce(QCM)sensors.Sensr 17,454-454 doi; 10.3390/s17030454

6. Dong,B.Yuan,X,Zha0,Q.,Feng,Q.,Lu,B.Guo,Y, et al.(2015).Ultraljudsassisterad vattenhaltig tvåfasextraktion av fenylethanokd glykoskdes frånCistanchedeserticol YC Ma stams.J. Sep. Sd.38,1194-1203 dol: 10.1002/sc.201401410

7. Fu, C, L, J, Aipire, A, Xh, L, Yang, Y, Chen, Q, et al (2018). CGistanche tubulosa fenyletanoidglykosider inducerar apoptos i Eca-109-celler via den mitokondrieberoende vägen.Once, Lettf.17.303-313 dol: 10.3892/oL20189635

8. Gao, D., Yang, F, Xia, Z och Zhang, Q.(2016). Molekylärt präglad polymer för selektiv extraktion av luteolin från Chrysanthemum moratorium Ramat J. Separation Sdence.39, 3002-3010.doi: 10.1002/ssc201600520

9. Giebultowicz, J, Sobiech, M, Ruycka, M, och Lulinski, P. (2019). Det teoretiska och experimentella tillvägagångssättet för hydrofil interaktion dispersiv fastfasextraktion av 2-aminotiazolin-4-karboxylsyra från humant post-mortem blod.J. Chromatogr.A 1587,61-72 doi:10.1016/ichroma2018.12.028

10. Haginaka,J,Nshimura,K,Kimachi,T,Inamoto,K,Takemoto,Y och Kobayashi, Y.(2019). Retentions- och molekylärigenkänningsmekanismer för molekylärt präglade polymerer för promazinderivat Talan ta 205-20149. dol:10.1016/].takanta_2019.120149

11. Hammam, M. A, Wagiy, H. A, och El Nashar, RM.(2018). Moxifloxacinhydroklorid elektrokemisk detektion baserad på nydesignad molekylärt präglad polymer. Sens Actua. B-Chem.275,127-136 dol: 10.1016/jsnb.2018.08.041

12. Han,L,Ji,L.,Boakye-Yiadom, M, Li, W.,Song,X och G30,X.(2012).Preparativ isolering och rening av fyra föreningar frånCistancherdeserticola YC Ma genom höghastighetsmotströmskromatografi. MoLecules17,826-8284 DOI; 103390/molecules17078276

13. Hong.S. She, Y, Cao, X, Wang, M, He, Y., Zheng L. et al.(2019). En ny CdSe/ZnS kvantpunktsfluorescensanalys baserad på molekylärt präglade känsliga membran för bestämning av triazofosrester i kål och äpple. Från. Chemt.7:130.dol; 103389/fchem201900130

14. Hrobonov, K, Machynakova, A och CimarikI.(2018). Bestämning av dikumarol i MeliLofs Officinalis L. genom att använda molekylärt präglad polymerfastfasextraktion i kombination med högpresterande vätskekromatografi. I. Ctrortatogr. A 1539.93-102.dot 10.1016/ichroma201801.03

15. Huang,Y, Pan, J.,Liu,Y,Wang,M,DengS och Xia,Z.(2019.ASPE-metod med två MB i två steg fr att förbättra MIPs selektivitet（Molekylärt präglade polymerer)AnalL Chemt 91.8B36-8442 DOI; 10.1021/acsanalchem.9b01453

16. Li. C, Ma.X.Zhanm, X, Wang R, Chen, Y. och Li, Z(2016). Magnetisk molekylärt präglad polymer nanopartikelbaserad fastfasextraktion kopplad med gaskromatografi-masspektrometri för selektiv bestämning av spår av di-(2-etylhexylftalat i vattenprover.AmaL Bioanal Chemt.408,7857-7864.dol :10.1007/s{10}}x

17. Li, F, G3o, J., Li, X. Li Y, He, X, Chen, L, et al. (2019). Beredning av molekylärt präglade polymerer funktionaliserade kolnanorör borttagning av aristolochic ai. J. Chromater, A 16168-177. dol:10.1016/ichroma.2019.06.0-3

18. LI.X.Gher.Y.Zhamr.H. Wang S. Jiang ZGuo, Ret al. (2015a). Effektiv CO, fånga upp av funktionaliserade grafenoxidnanoark som fyllmedel för att tillverka multisperma selektivt blandat matrismembran ACS Appl.Mater. Interfaes.7, 5528-5537.dol: 10.1021/acsami5b00106

19. Li, X, Hou, J., Guo, R, Wang, Z och Zhang, I. (2019). Konstruera unika korsade benstrukturerade blandade matrismembran genom att införliva ultratunna mikroporösa nanoark för effektiv CO2-separation.ACS Appl Mater. 11,24618-24626. punkt 10. 1021/asmi9b 07815

20. Li X.Ma,LZhang.H,Wang, S.Jiang.Z,Guo. R, et al. (2015b). Synergistisk effekt av att kombinera kolnanorör och grafenoxid i blandade matrismembran 6r effektiv CO, separation. Si. 479,1-1en dol; 10.1016/imemsci2015.01.014

21. Li, ZWang JChen, X, Hu, S.Gong. T. och Xian, Q.(2019). En ny molekylärt präglad polymer-fastfasextraktionsmetod kopplad med högpresterande vätskekromatografi-tandem-masspektrometri för bestämning av nitrosaminer i vatten- och dryckesprover. Food Chem.292, 267-274.dor 10.1016/j_foodchem2019.04036

22. Liang, R, Wang.T, Zhang H, Y30, R och Qin, W. (20181. Lösliga molekylärt präglade nanorods för homogen molekylär igenkänning. Front. Chem 6-81 dol:103389/fchem.2018.00081

23. Liu, B., Ouyang. J. Yun, X, Wang L, och Zhao, B. (2013),Adsorptionegenskaper och preparativ separation av fenyletanoidglykosider från Cistanche deserticola genom användning av makroporösa hartser.J.Chromatogr.B 937, 84-90. punkt 101016/j.jchromb2013. 08 018

24. L.ulinsi,P. (2017). Molecularly imprinted polymers based drug delivery devices: a way to application in modern pharmacotherapy.A review. Mater. Sd.Eng 76 1344-1353,dol; 10.1016imsec207.02.138

25. Luinsk.P,Bamburowic-Klimkowska,M,Dana.M,Szutowsk.M och Madiejewska, D.(2016). En effektiv strategi för selektiv bestämning av dopamin i mänsklig urin genom molekylärt präglad fastfasextraktion. J.

    Separ.Sci.39.895-903.doi∶10.1002/201501159

acteosid av Cistanche tubulosa