基本信息
- 项目名称：
- 球形改性壳聚糖吸附性树脂的制备及性能
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 为采用吸附分离技术从天然产物中提取药效成分生物类黄酮，本课题制备对芦丁黄酮具有较好吸附选择性的强碱性壳聚糖基球形交联树脂。利用正丁醛将壳聚糖改性为壳聚糖Schiff碱后用硼氢化钠再还原得到强碱性的改性壳聚糖；本文主要通过反向悬浮-交联法和相分离-交联法对壳聚糖微球的制备及改性、交联进行研究。
- 详细介绍：
- 为采用吸附分离技术从天然产物中提取药效成分生物类黄酮，本课题制备对芦丁黄酮具有较好吸附选择性的强碱性壳聚糖基球形交联树脂。利用正丁醛将壳聚糖改性为壳聚糖Schiff碱后用硼氢化钠还原得到强碱性的改性壳聚糖；使改性壳聚糖在石蜡介质中通过反相悬浮-交联法形成多孔小球形交联树脂，以戊二醛为交联剂，乙酸乙酯为致孔剂，研究分散剂种类及用量、油水比、PH值调节方法、交联反应条件等因素对成球性及小球尺寸及其分布的影响；用注射器向碱液中滴加改性壳聚糖溶液通过相分离-交联法形成多孔小球形交联树脂，以戊二醛或环氧氯丙烷为交联剂，乙酸乙酯或聚乙二醇为致孔剂，研究碱液组成及浓度、滴加方式、交联反应条件、改性-相分离成球-交联三个处理程序的先后顺序、液面高度、针头内径等因素对成球性及小球尺寸及其分布的影响。壳聚糖改性产物的红外光谱分析结果表明伯胺基团吸收发生了改变，说明改性反应的发生；交联成球产物的生物显微镜及扫描电镜观察证实，两种体系均得到圆整度好、尺寸较为均匀、表面多孔、在水相中易溶胀的小球，悬浮体系小球的尺寸约为200-300微米，相分离体系小球的尺寸约为1-2毫米；两种体系所得小球在酸溶解实验中均不溶，说明化学交联的形成；小球对芦丁黄酮进行静态吸附实验，得到了平衡吸附容量和吸附动力学曲线。
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撰写目的和基本思路
- 目的：为选择性吸附黄酮，制备壳聚糖基球形吸附树脂。 思路：（1）对壳聚糖的-NH2进行烷基化，改性为强碱性壳聚糖，以利用可能与黄酮发生的酸-碱离子作用，增强对黄酮的选择吸附性；（2）利用反相悬浮体系，或利用壳聚糖水溶液在碱性介质中的相分离，在交联剂和致孔剂作用下，使之形成球形凝胶；（3）测定改性、未改性小球及不同尺寸小球对黄酮的吸附性能，验证改性的效果并研究小球结构形态对吸附性能的影响。
科学性、先进性及独特之处
- 在壳聚糖基吸附性树脂研究领域成果中，利用反向悬浮法或相分离法成球多为微米级的壳聚糖微球，本作品所制得微球为强碱性改性壳聚糖，其球径可达到毫米级。
应用价值和现实意义
- 本作品是一种选择性高、稳定、价廉的现代化吸附分离树脂，制备的改性壳聚糖多孔小球可以吸附天然产物中黄酮，从而为实现天然产物分离和有效成分提取的现代化奠定基础。
学术论文摘要
- 为采用吸附分离技术从天然产物中提取黄酮，本课题制备对芦丁黄酮具有吸附选择性的强碱性壳聚糖基球形树脂。利用正丁醛将壳聚糖改性为壳聚糖-Schiff碱后再还原得到强碱性壳聚糖；使改性壳聚糖在石蜡介质中通过反相悬浮-交联法形成多孔小球形交联树脂，以戊二醛为交联剂，乙酸乙酯为致孔剂，研究分散剂种类及用量、油水比、PH值调节方法、交联反应条件等因素对成球性及小球尺寸及其分布的影响；用注射器向碱液中滴加改性壳聚糖溶液通过相分离-交联法形成多孔小球形交联树脂，以戊二醛等为交联剂，乙酸乙酯等为致孔剂，研究碱液组成及浓度、滴加方式、交联反应条件、改性-相分离成球-交联三个处理程序的先后顺序、液面高度、针头内径等因素对成球性及小球尺寸及其分布的影响。经红外光谱分析结果表明伯胺基团吸收发生了改变，说明改性反应的发生；经生物显微镜及扫描电镜观察证实，两种体系均得到圆整度好、尺寸较均匀、表面多孔、在水相中易溶胀的小球，悬浮体系小球尺寸约为200-300微米，相分离体系小球尺寸约为1-2毫米；所得小球均在酸溶解实验中均不溶，说明化学交联的形成；小球对芦丁黄酮进行静态吸附实验，得到了平衡吸附容量和吸附动力学曲线。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1.张所信等.球形壳聚糖西夫碱的制备及性质[J]，南京化工人学学报.1999,6(21)； 2.刘玉婷等.壳聚糖Schiff碱的应用进展[J].化工生产与技术.2008,15(2)：40-43; 3.谢英等.交联壳聚糖微球的制备及吸附性能研究[J].环境科学与技术.2007.(11):25-27； 4.李斌等.壳聚糖多孔微球的制备与表征[J].南京大学学报（自然科学）.2010.46(2)； 5.辛梅华等.新型改性壳聚糖微球的制备及其对氯酚的吸附研究[J].环境科学学报.2007.27(8):1275-1280； 6.郭坤鹏.原料成球工艺的实验室探讨①.科技资讯2009(4):65-66； 7.Fengna Xi，etc. Prep. of macroporous chitosan layer coated on silica gel and its appli. to affinity chromatography for trypsin inhibitor purification[J]. Dep. Chem.2006.66(6):682-688； 8.Jian-Mei Li, etc. Adsorp. phenol, p-chlorophenol and p-nitrophenol onto functional chitosan[J]. Key Laboratory of Green Chemistry and Technology.2009.100(3):1168-1173； 9. Qu Juan1,etc . Adsorptive property of novel chitosan microspheres for plasma bilirubin and cytokines: A preliminary screening in vitro of novel biomaterials[J]. Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering esearch.2008.12(1):170-174； 10.付敏等. 壳聚糖／PVA微粒对Cr(Ⅵ)的吸附平衡与动力学[J]. 重庆建筑大学学报.2006.28(3):89-92.
同类课题研究水平概述
- 中药现代化的关键之一是解决其生产中有效成分分离提取的工艺问题。实验室研究中常用的柱色谱法分离选择性好、但不适合工业化生产。工业上目前采用的主要方法仍是传统的溶剂萃取法，不仅周期长、耗能低效，且提取产物纯度不高直接影响到中成药制剂的质量。利用大孔吸附树脂的吸附分离法是一种现代化分离技术，具有工艺简单、生产周期短、节能高效、且可以对树脂分离选择性进行设计的优点，在天然产物分离提取方面最具应用前景。但是，目前吸附分离技术中常用的吸附剂，如硅胶、氧化铝等金属或无机非金属氧化物、合成吸附性树脂和一些天然纤维素衍生物等，在选择性、稳定性、吸附容量等方面仍存在这样那样的问题，实际应用范围受到限制。因此，研制选择性高、稳定、高效、价廉且生态友好的新型吸附剂材料，以实现分离提取天然产物中某种单一有效成分是中药现代化中急需解决的问题之一。 生物类黄酮，如银杏黄酮、芦丁、槲皮素等，是多种天然产物中常见的重要有效成分，在各种药剂、保健品和食品生产中有大量需求。目前其生产主要采用溶剂提取法，同样具有产物纯度不高、生产效率低、能耗大等问题。因此，开发选择性提取黄酮的成本低廉的吸附性树脂具有广阔市场前景。 壳聚糖是一种水溶性（低PH值下）天然碱性多糖，无毒，可生物降解，加工性良好，结构中富含的-NH2、-OH和-O-等官能团使其具有良好的化学反应活性，是吸附分离技术研究和应用领域中最常用和最吸引人的吸附性树脂母体之一。目前这方面的应用研究多集中于通过壳聚糖分子中的氨基和羟基与多种金属离子形成稳定螯合物，进行化工、轻工纺织等废水处理。 在壳聚糖基吸附性树脂研究领域的现有成果中，壳聚糖经反相悬浮法或相分离法成球的工艺相对成熟，但前者制备的壳聚糖微球尺寸多在微米级，而适于用作吸附性树脂的毫米级壳聚糖小球却很少在文献中见到，用改性的强碱性壳聚糖制备这种小球的研究就更少；后者制备强碱性改性壳聚糖的多孔交联小球的文献也没有见到。
