Jak polymery s potiskem molekul absorbují a čistí akteosidy v cistanche tubulosa

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

Selektivní adsorpce a čištění akteosidu v Cistanche tubulosa pomocí molekulárně potištěných polymerů

Xiaobin Zhao, Wenjing Pei, Ruili Guo, Xuegin Li

ÚVOD

Cistanchetubulosaje jedním z cenných čínských bylinných léků (Li et al.2016; Morikawa et al..2019), surový extrakt zCistanchetubulosaobsahuje především fenylethanoidové glykosidy, polysacharidy, oligosacharidy, flavonoidy, polyfenoly a proteiny, mezi nimiž jsou fenylethanoidní glykosidy nejúčinnějšími složkami Cistanche tubulosa (Wang et al. 2015, 201Z; Yan et al, 2017). Studie ukázaly, že fenylethanoidní glykosidové sloučeniny mají účinky na tonizaci Yang ledvin, antioxidační, protinádorové, proti stárnutí, zlepšení paměti atd. Fenylethanoidové glykosidy mají širokou škálu aplikací v lékařství, zdravotnictví, potravinářství. a tak dále (Yang a kol., 2017; Fu a kol., 2018; Wu a kol., 2019; Xu a kol., 2019). Klíčem k získání vysoce čistých produktů je vysoce selektivní separace cílové látky. k problému. Proto. Pro vývoj a využití Cistanche tubulosa je velmi důležité navrhnout a vyvinout metodu čištění s dobrou selektivitou, vysokou účinností, energetickou úsporou a šetrností k životnímu prostředí.

akteosidvcistanchemá mnoho účinků

Pbenyethanoidové glykosidy jsou nejdůležitější farmakologicky aktivní složky v Cistanche tubulosa, včetně echinakosidu (ECH),akteosid(ACT), izomerní a 2-acetyl Cistanche tubulosa glykosidy. ECH a ACT(Akteosid)jsou hlavní složkou fenylethanoidních glykosidů s obsahem až 90 procent. V současnosti se výzkum Cistanche tubulosa zaměřuje především na její farmakologické složky. Metody separace a čištění zahrnují především makroporézní adsorpční pryskyřici, vysokorychlostní protiproudovou chromatografii, membránovou separaci a molekulární imprinting (Han et al, 2012; Dong et al, 2015; Zhang et al, 2018a; Pei et al, 2019; Si et al. al, 2019). Makroporézní adsorpční pryskyřice je vyspělá technologie, ale existují některé nedostatky, jako je velké množství rozpouštědla, dlouhá doba, nízký výtěžek a složitý proces. Vysoce čisté monomerní sloučeniny lze extrahovat z přírodních produktů vysokorychlostní protiproudovou chromatografií. Membránová separace je nový druh separační technologie, díky které jsou účinné složky přírodních produktů bohaté a s malým množstvím nečistot, ale proces separace je komplikovaný (Li et al., 2015ab; Wang et al., 2016: Zhang et al, 2016.2018 b; LiX, et al, 2019). Jako nová separační technika může molekulární imprinting učinit aktivní složky přírodních produktů vysoce koncentrovanými s malým množstvím nečistot a účinně zlepšit čistotu produktů.Molekulárně potištěné polymery(MIP) prokázaly důležité aplikace pro čištění a předkoncentraci biomolekul z komplexních lidských tekutin, jako je moč nebo posmrtná krev (Lulinski et al, 2015.2016).

Technologie molekulárního imprintingu syntetizuje vysoce zesíťované MIPs（Molekulárně potištěné polymery)prostřednictvím orientace templátu, generování dutin, které napodobují vazebná místa protilátek, enzymů a dalších biologických materiálů a upřednostňují vazbu s templátovými molekulami, což poskytuje účinnou metodu pro molekulární rozpoznávání (Hrobonova et al, 2018; Liang et al, 2018; Hong et al, 2019;Ma et al, 2019).（Molekulárně potištěné polymery)přitáhly širokou pozornost v oblasti extrakce na pevné fázi, senzorů, protilátek, simulace enzymů, receptorů a katalyzátorů (Zhang et al. 2013; Ansari a Karimi, 2017; Diltemiz et al., 2017; Xiao et al., 2018; Yu et al.2019), Nedávno MIP（Molekulárně potištěné polymery)mají potenciální aplikace v zařízeních pro podávání léků nebo chirálním rozlišení (Lulinski, 2017; Marc et al, 2018; BelBruno, 2019; Sobiech et al, 2019). Hlavní výhody MIP（Molekulárně potištěné polymery)jsou snadnost přípravy a vytvoření „vlastních“ možných vazebných míst úpravou procesu syntézy cílové molekuly potřebné jako templát v procesu polymerace, stejně jako výhody nízkých výrobních nákladů, stability, robustnosti a odolnosti vůči kyselinám a zásadám (Speltini a kol., 201Z; Wu a kol., 2017; Xu a kol., 2017; Li F. a kol., 2019; Zhang a kol. 2019). Zejména MIP（Molekulárně potištěné polymery)byly úspěšně použity jako selektivní adsorbent pro extrakci v pevné fázi k extrakci aktivních složek z přírodních produktů (Huang et al, 2019; Li Z. et al, 2019; Wang Y. et al, 2019). Molekulární imprinting se dělí na kovalentní molekulární imprinting a nekovalentní molekulární imprinting. Kovalentní molekulární otisk má vlastnosti silné adheze a obtížné eluce templátových molekul, zatímco nekovalentní molekulární otisk má vlastnosti silné adheze a snadné eluce templátových molekul. Proto se pro separaci a čištění přírodních produktů často používají nekovalentní molekulární otiskovací polymery. Vazebným způsobem metody nekovalentního molekulárního imprintingu a cílových složek je obecně slabá vazba kovalentní vazby, jako je vodíková vazba, van der Waalsova síla, hydrofobní interakce, akumulace π-Tt (Yoshikawa et al, 2016; Vicario et al, 2018 ), atd. Nedávná literatura uvádí, že interakci mezi složkami předpolymeračního komplexu lze diskutovat teoretickou analýzou pro návrh funkčních monomerů, síťovacích činidel a rozpouštědel (Sobiech et al, 2014, 2017 Cowen a kol., 2016; Giebultowicz a kol., 2019). Srážecí polymerace je nejběžněji používanou metodou při syntéze otiskových materiálů, ale hlavní nevýhodou této metody je, že kroky potřebné pro přípravu otiskových materiálů jsou složité a četné (Phungpanya et al, 2018). Proto tato studie získala především druh potištěného materiálu s vysokou selektivní adsorpční kapacitou pro ACT(Akteosid) blokovou polymerací, což je jednoduchá a rychlá metoda syntézy (Cantarella et al, 2019; Wang H. et al., 2019).

Cílem této studie je získat potištěný materiál s vysokou selektivní adsorpční kapacitou pro ACT(Akteosid) jednoduchou a rychlou metodou syntézy. Řada MIP（Molekulárně potištěné polymery)blokovou polymerací byly syntetizovány různé funkční monomery a různá rozpouštědla. Syntetické materiály byly charakterizovány rastrovací elektronovou mikroskopií (SEM) a infračervenou spektroskopií s Fourierovou transformací (FT-IR). Byla hodnocena adsorpční účinnost vodného roztoku fenylethanoidního glykosidu a hloubkově byla studována jeho vazebná selektivita. MIP（Molekulárně potištěné polymery)s optimální adsorpční účinností byl použit k adsorbci a čištění ACT ze surového extraktu z Cistanche tubulosa.

Cistanche tubulosa

MATERIÁLY A METODY

Materiály

Echinacoside(ECH,>98 procent) aAkteosid(ACT), 298 procent) byly získány od Sunny Biotech Co., Ltd. (Shanghai, Čína).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) bylo získáno od ThermoFisher Scientific Co., Ltd. (Shanghai, Čína). Ethanol (větší než nebo rovný 99,7 procenta) byl získán od Yong sheng Fine Chemical Co., Ltd. (Tianjin, Čína). Deionizovaná voda se připravuje z laboratorního systému Smart-S15 na čistou vodu (Shanghai, Čína).

Nástroje

Morfologie a mikrostruktura povrchu byly zkoumány rastrovací elektronovou mikroskopií (SEM, SU8010, Hitachi, Japonsko). Chemická struktura MIP（Molekulárně potištěné polymery) (FT-IR, Nicolet AVATAR360, Nikolai, USA) byl měřen pomocí FT-IR. Podmínky testu FT-IR: délka kroku je 2 cm-I a rozsah skenování je 4,000-500 cm-l a k přípravě MIP se používá metoda zeslabeného úplného odrazu（Molekulárně potištěné polymery).

Velikost pórů, distribuce a specifický povrch MIP（Molekulárně potištěné polymery)se měří pomocí speciální fyzikálníadsorpcezařízení (Mike, ASAP 2460). Podmínky testu adsorbentu: odplyňování při 60 stupních po dobu 12 hodin, N,adsorpcea desorpční křivky byly měřeny při -196 stupni.'H spektra nukleární magnetické rezonance ('H NMR) byla zaznamenána v DMSOd6 na AV-300 spektrometru (Bruker, Švýcarsko) s TMS jako vnitřním standardem a hodnoty jsou uvedeny v ppm （δ）.

Vysokoúčinná kapalinová chromatografie (HPLC) s detektorem ultrafialového (UV) záření byla prováděna s roztokem 2695 (Waters, USA). Chromatografie byla provedena na koloně C18 s reverzní fází (Symmetry, 250 x 4,6 mm, 5 μm). Analytické metody byly následující: mobilní fází byl acetonitril (A) a kyselina octová/voda (1:44, obj./obj.) (B) při průtoku 1 ml/min s vstřikovanými objemy 10-ul a vlnová délka UV detektoru byla nastavena na 330 nm. Teplota kolony byla udržována na 30 stupních (Yang et al., 2018). Podmínky gradientové eluce jsou uvedeny v tabulce 1.

HPLC analýza za použití ECH a ACT(Akteosid)standardní roztoky (2 mg/ml, 1 mg/ml, 0,2 mg/ml, 0.04 mg/ml, 0,008 mg/ml a 0,0016 mg/ml) poskytly ECH a ACT(Akteosid)Rovnice lineární regrese je uvedena v tabulce 2.

Meze detekce pro ACT(Akteosid)a ECH byly {{0}},528 a 0,528 ug/ml, v daném pořadí. Limity kvantifikace pro ACT a ECH byly 1,60 a 1,60 ug/ml. Přesnost ACT a ECH byla 1,40 a 1,89 procenta. Stejný vzorek byl injikován pětkrát, aby se dosáhlo přesnosti ACT a ECH 1,40 a 1,71 procenta.

Syntéza MIP（Molekulárně potištěné polymery)

Proces přípravy MIP1 je následující: za prvé, templátová molekula ACT(Akteosid)(125.00mg) a funkční monomer 4-VP(210.00 mg) byly dostatečně rozpuštěny ve směsném roztoku (2,50 ml) acetonitrilu a N,N-dimethylformamidu(1 :1,5, obj./obj.). Poté byla provedena předpolymerační reakce směsi při 25 stupních po dobu 20 minut. Následně byly přidány EGDMA (1,12 g) a AIBN (1500mg) a plně rozpuštěny v předpolymerační směsi. Získaný roztok prepolymeru byl evakuován a naplněn plynným argonem. Proces polymerace byl prováděn při 60 stupních po dobu 24 hodin. Nakonec byly získány světle žluté objemové polymery a rozemlety na prášek, který byl proset přes 200-síto.

Směsný roztok methanolu a kyseliny octové (9:1, v/v) byl použit k eluci templátových molekul ACT(Akteosid). Molekuly ACT byly eluovány a opakovány k promytí, dokud nebyly v MIP1 nalezeny žádné molekuly ACT（Molekulárně potištěné polymery). Zbytková kyselina octová v MIPI se promyje methanolem a poté se MIP1 suší při 40 stupních. AKT(Akteosid)byl použit jako templátová molekula a různé funkční monomery, crosslinkery a rozpouštědla jsou uvedeny v tabulce 3 a použity k syntéze MIP（Molekulárně potištěné polymery) a NIP.

Experimenty se statickou adsorpcí

Deset miligramů ACT(Akteosid)MIPs（Molekulárně potištěné polymery)byly přesně zváženy a umístěny do 10-ml lahvičky s černým uzávěrem. Deset mililitrů ACT(Akteosid)standardní roztok s koncentrací 0,50 mg/ml. Láhev s černým uzávěrem byla umístěna do termostatické třepačky. Teplota byla nastavena na 30 stupňů, rychlost byla 150 ot./minadsorpceproces trval 24 hodin. Jeden mililitr roztoku byl použit ke stanovení obsahu ACT ve filtrátu pomocí HPLC.

Dynamické adsorpční experimenty

Padesát mililitrů roztoku vzorku (standardní roztok neboCistanche tubulosaextrakt) byly umístěny do lahve s uzávěrem a 20 00mg MIP（Molekulárně potištěné polymery)byly přidány a umístěny do třepačky při 30 stupních po dobu 24 hodin. Vzorky byly odebrány ve stanoveném čase do 24 hodin. Ve srovnání s SPE byl d-SPE cennější, protože proces d-SPE se může vyhnout problémům s kolísáním tlaku a průtoku. Z každého vzorku byl odebrán jeden mililitr roztoku a koncentrace ACT(Akteosid)v roztoku byla stanovena pomocí HPLC.

Aby bylo možné prozkoumatadsorpceK popisu procesu byla použita rovnice modelu reakce pseudo-prvního řádu a rovnice modelu reakce pseudo-druhého řádu.adsorpceproces ACT(Akteosid)na adsorbentech. Rovnice modelu reakce pseudo-prvního řádu byla následující:

kde K₁jeadsorpcerychlostní konstanta kinetického modelu pseudo-prvního řádu; t (min) je čas; qt jeadsorpcekapacita času t.

Rovnice modelu reakce kvazi druhého řádu je následující:

kde K₂je konstanta rychlosti adsorpce kinetického modelu pseudo-druhého řádu.

Experimenty se selektivitou

Standardní řešení ACT(Akteosid)a ECH s koncentrací 0,50 mg/ml byly vloženy do lahvičky s černým uzávěrem proadsorpceexperimenty, jako jsou statickéadsorpcepodmínky výše. Z adsorbovaného roztoku byl extrahován jeden mililitr a obsah ACT a ECH ve filtrátu byly stanoveny pomocí HPLC.

TheadsorpcekapacitaQ (mg/g) pro templát navázaný na MIP（Molekulárně potištěné polymery)byla vypočtena podle následující rovnice (Zhao et al, 2017):

kde C₀(mg/ml) a C(mg/m) jsou počáteční koncentrace a rovnovážná koncentrace standardních roztoků (Wang HB. et al, 2019), V(ml) je objem standardního roztoku a m (g) je hmotnost MIP.

Theadsorpceselektivita MIP（Molekulárně potištěné polymery)byl hodnocen dvěma parametry, jako je imprintingový faktor (IF) a adsorpční separační faktor (a).

Výpočet faktoru otisku je následující:

kde Q_MIPa Q_NIPjsouadsorpcekapacitaQ(mg/g) navázaného analytu v rovnováze na MIP a NIP, v daném pořadí.

Výpočetadsorpceseparační faktor je následující:

kde C₀(mg/ml) je koncentrace roztoku po absorbování, C₀(mg/ml) je počáteční koncentrace roztoku, V (ml) je objem roztoku v absorpčním procesu a m (g) je hmotnost sorbentu K_Dtemplát a Kpanalog jsou statické distribuční koeficienty vůči templátovým molekulám a analogům (Singh et al, 2013).

Klikněte zde pro část Ⅱ

Od: SelektivníAdsorpcea čištěníAkteosidvCistanche tubulosaod Molecularly Imprinted Polymers Od Xiaobin Zhao, Wenjing Pei, Ruili Guo, Xuegin Li

---Frontiers in Chemistry|www.frontiersin.org /leden 2020|Svazek 7|Článek 903

REFERENCE

1. Ansar, S a Karimi, M. (2017). Nový vývoj a trendy analytických metod pro analýzu léčiv v biologických a environmentálních vzorcích pomocí molekulárně imprintovaných polymerů Trends Anal Chem.89.146-162 DOI: 10.1016/j.tra 2017.02.002

2. BelBruno,JJ (2019). Molekulárně otištěné polymery. Chem. Rev. 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). Molekulárně potištěný polymer pro selektivituadsorpcediklofenaku z kontaminované vody. Chem. Eng.J.367,180-188 dol:10.1016/j.cei.2019.02.14

4. Cowen, T, Karim, K a Piletsky, S. (2016). Výpočtový přístup při návrhu syntetických receptorů-A přehled.Anal. Chim.Ack 936,62-74 dol: 10.1016/j aca2016.07.027

5. Ditemiz,SE,Kecil,R,Ersoez,A,and Say,R(2017). Technologie molekulárního imprintingu v 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). Ultrazvukem asistovaná vodná dvoufázová extrakce fenylethanokd glykosků zCistanchedeserticol YC Ma stonky.J. Září Sd.38,1194-1203 dol: 10.1002/sc.201401410

7. Fu, C, L, J, Aipire, A, Xh, L, Yang, Y, Chen, Q a kol (2018). Fenylethanoidové glykosidy CGistanche tubulosa indukují apoptózu v buňkách Eca-109 cestou závislou na mitochondriích. Jednou, Lettf.17.303-313 dol: 10.3892/oL20189635

8. Gao,D.,Yang,F, Xia,Z a Zhang,Q.(2016). 10.1002/ssc201600520

9. Giebultowicz, J, Sobiech, M, Ruycka, M a Lulinski, P. (2019). Teoretický a experimentální přístup k hydrofilní interakci disperzní extrakce na pevné fázi 2-aminothiazolin-4-karboxylové kyseliny z lidské posmrtné krve.J. Chromatogr.A 1587,61-72 doi:10.1016/ichroma2018.12.028

10. Haginaka, J, Nshimura, K, Kimachi, T, Inamoto, K, Takemoto, Y a Kobayashi, Y. (2019). Mechanismy retence a molekulárního rozpoznávání molekulárně imprintovaných polymerů pro deriváty promazinu Talan ta 205-20149. dol:10.1016/].takanta_2019.120149

11. Hammam, M. A, Wagiy, H. A, a El Nashar, RM. (2018). Elektrochemická detekce moxifloxacin hydrochloridu založená na nově navrženém molekulárně vtisknutém polymeru. 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, and G30,X.(2012). Preparativní izolace a purifikace čtyř sloučenin zCistanchesdeserticola YC Ma vysokorychlostní protiproudovou chromatografií. Molekuly17,826-8284 DOI; 103390/molekuly17078276

13. Hong.S. Ona, Y, Cao, X, Wang, M, On, Y., Zheng L. a kol. (2019). Nový test fluorescence CdSe/ZnS kvantových teček založený na molekulárně imprintovaných citlivých membránách pro stanovení triazofosových zbytků v zelí a jablku. Z. Chemt.7:130.dol; 103389/fchem201900130

14. Hrobonov,K,Machynakova, A,and CimarikI.(2018). Stanovení dikumarolu v MeliLofs Officinalis L. pomocí extrakce molekulárně imprintovaného polymeru na pevné fázi spojené s vysokovýkonnou kapalinovou chromatografií. I. Ctrortatogr. A 1539.93-102.dot 10.1016/ichroma201801.03

15. Huang,Y, Pan, J.,Liu,Y,Wang,M,DengS a Xia,Z.(2019. metoda ASPE se dvěma MB ve dvou krocích pro zlepšení selektivity MIPs（Molekulárně potištěné polymery)AnalL Chemt 91.8B36-8442 DOI; 10.1021/acsanalchem.9b01453

16. Li. C, Ma.X. Zhanm, X, Wang R, Chen, Y. a Li, Z (2016). Magnetická molekulárně imprintovaná extrakce na pevné fázi založená na polymerních nanočásticích spojená s plynovou chromatografií-mas spektrometrií pro selektivní stanovení stop di-(2-etylhexylftalátu ve vzorcích vody.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). Příprava molekulárně imprintovaných polymerů funkcionalizovaných uhlíkových nanotrubic odstranění aristolochických 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). Efektivní CO, zachycení funkcionalizovanými nanovrstvami oxidu grafenu jako plniva pro výrobu multispermové selektivní směsné matricové membrány ACS Appl.Mater. Interfaes.7, 5528-5537.dol: 10.1021/acsami5b00106

19. Li, X, Hou, J., Guo, R, Wang, Z a Zhang, I. (2019). Vytvořte jedinečné membrány se smíšenou matricí se strukturou zkřížené kosti začleněním ultratenkých mikroporézních nanovrství pro účinnou separaci CO2. ACS Appl Mater. 11, 24618-24626. tečka 10. 1021/asmi9b 07815

20. Li X.Ma,LZhang.H,Wang, S.Jiang.Z,Guo. R, a kol. (2015b). Synergický efekt kombinace uhlíkových nanotrubic a oxidu grafenu ve směsných matricových membránách 6r účinný CO, separace. Si. 479,1-1dol; 10.1016/imemsci2015.01.014

21. Li, ZWang JChen, X, Hu, S.Gong. T. and Xian, Q. (2019). Nová metoda extrakce polymeru na pevné fázi s molekulárním potiskem spojená s vysokoúčinnou kapalinovou chromatografií a tandemovou hmotnostní spektrometrií pro stanovení nitrosaminů ve vzorcích vody a nápojů. Food Chem.292, 267-274.dor 10.1016/j_foodchem2019.04036

22. Liang, R, Wang.T, Zhang H, Y30, R a Qin, W.(20181. Rozpustné molekulárně otištěné nanorody pro homogenní molekulární rozpoznávání. Přední strana. Chem 6-81 dol:103389/fchem.2018.00081

23. Liu, B., Ouyang.J.Yun, X, Wang L a Zhao, B. (2013),Adsorpcevlastnosti a preparativní separace fenylethanoidových glykosidů z Cistanche deserticola pomocí makroporézních pryskyřic.J.Chromatogr.B 937, 84-90. tečka 101016/j.jchromb2013. 08 018

24. L.ulinsi,P. (2017). Zařízení pro podávání léků na bázi molekulárně imprintovaných polymerů: způsob aplikace v moderní farmakoterapii. Přehled. Mater. Sd.Eng 76 1344-1353,dol; 10.1016imsec207.02.138

25. Luinsk.P,Bamburowic-Klimkowska,M,Dana.M,Szutowsk.M a Madiejewska, D.(2016). Účinná strategie pro selektivní stanovení dopaminu v lidské moči pomocí molekulárně imprintované extrakce na pevné fázi. J.

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

akteosid z Cistanche tubulosa