Galegine的一种新颖的方法提取的分子印迹聚合物(MIP)技术强化使用极谱法与氧化石墨烯及其评价

文摘

Galega officinalis产品已用于控制糖尿病(2型)在世界各地。实验和临床评估galegine物质由药用植物(Galega officinalis二甲双胍)提供了药理和化学基础发现证实糖尿病治疗。本文合成了分子印迹聚合物(MIP) galegine,使用galegine作为模板分子,甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇利用(EGDMA)作为交联剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂反应,和乙腈溶剂。辅助功能组,形态学,地形表面的图像,和晶体结构的合成MIP通过傅立叶变换红外光谱,场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),原子力显微镜(AFM)图像,分别和XRD衍射图样的技术。同时,提到电极性能的量化和合格的微分脉冲伏安法技术(第一项)。galegine数量与极谱法确定。在这个研究中,galegine提取条件进行了优化和石墨烯纳米粒子被用来增加吸附。此外,不同参数影响提取了MIP等吸附剂,pH值的解决方案,表面活性剂的作用,离子化合物达到较高的采收率。采收率,检测极限(LOD),量化(定量限)的限制,相对标准偏差(RSD %)是4.101μg·毫升⁻¹,12.427μg·毫升⁻¹,1.199% (n= 3),分别。结果表明,准备MIP可以作为有效和廉价的吸附剂预浓缩和galegine从自然中提取样本。值得注意的是这种开发方法成功地用于确定galegine提取Galega officinalis L。

1。介绍

今天,在许多国家,使用草药已经极大的兴趣对疾病的治疗1]。这些植物之一Galega officinalis L通常被称为山羊的街,欧洲南部和西部亚洲的原生植物,蝶形花科家族的生长和发育在湿润地区约25°C (2]。g . officinalis L。被用作降糖药(3,4]。进一步的研究表明,Galega officinalis提取对人类有影响血小板聚集和身体减肥(5]。的有效物质Galegagalegine, C的公式吗₆H₁₃N₃,这是第一个被Tanret和孤立从这种植物6]。Galegine是胍衍生物(3-methyl-2-butenylguanidine)被Perkop和Spath(图1)。

其他化合物来源于Galega包括类黄酮、苷类、生物碱、4-hydroxygalgens单宁,皂甙,蔗糖和脂肪油(7]。Galegine降低血糖(8]和具有抗凝作用[9),降低血压(10,增加牛奶的产量在羊11]。由于galegine的重要性和少量的植物,应该使用解剖的方法以提取高纯度,其灵敏度、可重复性和测量精度要高。到目前为止,几种方法已经研究了提取galegine使用各种技术研究[12,13]。例如,溶剂萃取(14,15)和超临界流体萃取(16)是这些方法之一。测量和提取galegine样本困难是由于自然因素如这种材料的低浓度样品和基体效应。要解决这个问题,许多方法已经开发出来,如预浓缩和使用更敏感的仪器。precondensation已经由固相萃取(SPE)、液-液,沉淀,共同沉淀。在上述方法中,固相萃取更有价值是因为简单的问题,低消费的高浓度有机溶剂和因素(17]。在这种方法中,使用固相,液相中的化学或自然化合物分离的解决方案。固相萃取法的优越性是其选择性[18]。在这种方法中,想要有效的材料从液相到固相提取。最近,分子印迹聚合物(MIP)的方法,介绍了作为一个最强大的天然化合物的提取分离技术(19]。这种技术用于制备、提取、和预浓缩的药物、天然化合物,和污染物在环境中,水,生物材料和食品20.]。提取方法与目标分子的官能团之间的MIP和官能团的单体分子间反应生成和诊断网站。这些网站是捆绑功能单体的聚合与高浓度的横向连接器。然后,他们被分子溶剂洗模板。获得的聚合物称为分子印迹聚合物(MIP) [21]。这种技术已经被伽马(22)和潜在的用于许多样品的提取,如手性分子的分离(23),生物传感器(24)和隔离生物化学化合物,抗体模拟,模拟酶分解(25]。分子印迹聚合物特性,如低成本和容易合成、高稳定的物理和化学条件,可重用性,快速聚合物吸附模板和潜在应用范围广泛的目标分子(26,27]。本研究的目的是提供一个坚实的提取阶段基于分子印迹聚合物提取galegine从草药,g . officinalis L城市,创建了强大一旦官能团的反应和高浓度cross-linkers发生由于聚合过程。的有效因素对MIP质量优化,然后它被用来提取天然样品。本研究首次进行了电化学方法评价方法的效率。电化学方法有一个特别的地方一样快,简单和低成本的系统具有高选择性和重复的效果。使用电化学方法在近几十年来已广泛用于定量测定各种有机和矿物物种通过预选的样本。为此,极谱法仪器用于测量galegine。

2。实验

2.1。材料、方法和工具

硫酸Galegine从选择实验室。有限公司购买,纯度为98%。Galega officinalis L。从Zardband公司购买,为制药公司生产原材料,甲基丙烯酸(MAA),偶氮二异丁腈(AIBN)、乙二醇利用(EGDMA),乙腈,石墨烯氧化物和其他溶剂和化学成分从Sigma-Aldrich购买的纯度为98%。电化学测量都选择使用797 VA Computrace极谱由瑞士万通仪器制造,瑞士。研究了合成的粗糙度MIP的原子力显微镜(AFM),测距装置- 95 - 50 - e,德国)。以下仪器被用来研究聚合物内部结构和孔隙度如下:x射线衍射仪器(荷兰飞利浦公司),红外光谱仪器(热公司《阿凡达》,美国),和FE-SEM仪器(TESCAN MIRA3模型,捷克共和国)。

2.2。合成的分子印迹聚合物(MIP)

甲基丙烯酸作为单体(28],EGDMA被用作短,强大,灵活的甲基丙烯酸酯组之间粘结桥(29日]。为了启动MIP合成的聚合过程,有必要使用底漆材料。

热分解的引物是最常见的自由基来源MIP形成的过程。在这方面,所使用的偶氮二异丁腈复合(ALBN)。由于乙腈是一种有机porogenic溶剂,用作溶剂(30.]。合成的分子印迹聚合物,使用以下材料:1更易与目标分子(galegine), 0.5毫升的单体甲基丙烯酸(MAA), 98%), 5.6毫升的乙二醇甲基丙烯酸酯作为交联(EGDMA),和0.05 gr的2,2 -偶氮二异丁腈(AIBN)反应引发剂(31日]。的广泛的结构反应的主要原料图2。

所有材料被乙腈溶解含氧20分钟,然后被放置在一个超声波浴混合均匀。聚合反应开始在质量和激进的机制。反应已经完成24小时在隔水炖锅浴温度为70°C。包装和软化后获得的聚合物砌体从丝网筛子筛选和均质网格大小从1000至2000微米(图3)。

分子印迹聚合物与溶剂洗(甲醇(两次)和水(一次))去除模板的分子(galegine)。MIP甲醇和水的比例是1:10 1小时(每一步)。然后,固相是干70°C。准备夹,所有步骤的MIP合成进行galegine没有附加的模板。聚合物的形成后,没有必要删除目标分子。

2.3。准备标准的解决方案和实际样品

股票的标准溶液(galegine)准备在100 mg·l⁻¹在水里。水解决方案同浓度的5、10、15、20、25 mg·l⁻¹。为了确定MIP渗透系数,需要加载一些分子印迹聚合物在目标分子的存在和执行其余的极谱测试。提取galegine 0.02 gr合成MIP添加到标准的解决方案。然后,他们被安置在一个超声波浴20分钟过滤。

2.4。极谱法的设备条件

在这项研究中,所有的极谱定量和定性进行电化学测量的装置(797瑞士万通)与三电极系统,它包含了滴汞电极(测距装置),饱和甘汞电极(SCE)和Pt棒电极作为工作参考,分别和反电极。仪器设置为给定的表1。

探测器的反应与获得的峰面积比例导致量化样品的萃取率。比较的样本的数量确定样品的峰面积与标准溶液的峰面积稀释硫酸(0.1毫升的标准galegine 20毫升)的解决方案。极谱法测试之前,准备解决方案是与N清除₂气体在室温下为5分钟。

2.5。渗透系数的计算和评价聚合物

渗透系数的聚合物(问由方程(计算)1),其中有一个聚合物渗透系数,渗透分子的含量(毫克,μ1 g g,或者毫米)的聚合物。从下面的方程,C_e集中加载后,C_o解决方案的初始浓度在mg·l⁻¹,升溶液的体积,然后呢米聚合物的质量;渗透系数计算如下:

3所示。结果与讨论

3.1。XRD研究

x射线衍射测试被用来研究粒子的晶体学估计晶体的大小,分析他们是如何参与GO-MIP纳米复合材料的结构。值得注意的,据我们所知,这种聚合物(MIP)首次建成,没有报告它的结构。XRD的结果显示三种晶体结构如简单立方、聚合MIP斜方晶系的,六角形的多维数据集。立方大小的尺寸一个=b=c一段= 8.835α=β=γ= 90°,斜方晶系的的尺寸和角度一个(50.821)≠b(10.353)≠c(13.99)。研究表明,两个提到的晶体结构与MIP骨干;引用先前的研究,六角形的尺寸和角度一个(2.456)=b(2.456)≠c(16.74)和α(90°)=β(90°)≠γ(120°),与氧化石墨烯的结构与MIP(混合32]。米勒相关的索引(hkl)合成晶体有如下:宽阔的峰值在2θ= 20与氧化石墨烯。峰计划:122、022、123年和033年出现在2θ= 24.66,28.58,38.58,43.2(体心立方)BCC晶体,分别。同时,计划:014、015、133年和118年被发现为27.00,33.00,35.80,和48.01有关晶体(底心斜方晶系的)BCO,分别(图4)。

3.2。FE-SEM研究

FE-SEM是用来捕捉分子印迹聚合物。在图5,FE-SEM MIP和GO-MIP显示的图像,发现粒子的大小在100 - 300海里。可以看到,球形结构形态是GO-MIP混合物形成良好的纳米复合材料,而MIP显示小蛀牙和聚集。似乎galegine分子位于聚合物模板一旦石墨烯与GO-MIP nanolayers涨跌互现。

3.3。傅立叶变换红外光谱研究

相关的官能团进行了使用红外技术合成MIP、GO-MIP, GO-MIP包括galegine。图6显示,观察到的峰值为3435厘米⁻¹是由于羟基甲基丙烯酸(33]。可用的峰值约1730厘米⁻¹有关C = O键,振动切断相关债券是显示在1150厘米吗⁻¹。因此,可以得出结论,聚合过程是由于执行甲基丙烯酸和EGDMA之间的反应。另一方面,MIP的傅立叶变换红外光谱和GO-MIP非常相似,这导致氧化石墨烯峰叠加与MIP的出现峰值。

3.4。AFM分析

AFM被用来获取定性信息(地形)。表面(3×3μ米)GO-MIP和MIP扫描(图7),显示样品表面的粗糙度。

值得注意,它是发现,颗粒大小是44.8和56.7 nm,分别合成MIP和GO-MIP样本。可以得出结论,粗糙度增加是由于印复合石墨烯氧化物。它可以表明聚合物链是禁锢在的存在,导致更大的蛀牙。另一方面,吸附量属性的城市群。

3.5。重量的MIP受体阶段

不同数量的合成MIP(0.01, 0.02, 0.05, 0.08, 0.1, 0.2, 0.3,和0.5 g)超声波在10毫升galegine硫酸溶液(10 mg·l⁻¹),20分钟。然后,混合物过滤,准备测量与极谱吸附技术。图8表明吸附剂数量如何影响结果。发现提取的galegine的数量增加而增加的吸附剂。这是由于增加了吸附剂表面有更多可用的网站。因此,0.05 g的值最优作为显示在图8;然而,提到的是经济合理的。

3.6。的氧化石墨烯在MIP(去)

石墨烯氧化物作为吸附剂层增加MIP吸收。氧化石墨烯具有二维碳结构类似于蜂窝网格和一个原子层的厚度,石墨烯氧化物的非凡的特性之一是其高表面(34]。石墨烯氧化物含量(0.001,0.002,0.008,0.01,0.015,和0.02 g)被添加到GO-MIP实现高表面积。最优的吸附剂(0.05 g GO-MIP)与galegine超声混合解决方案(10 mg·l⁻¹),20分钟。的吸附galegine GO-MIP过滤,其余galegine溶液中被极谱法测定。的吸附galegine增加合成MIP一旦去增加。发现的最高数额吸附实现石墨烯氧化物(图0.02克9)。

3.7。提取时间

获得最佳吸附时间,包含分析物的解决方案(10 mg·l⁻¹)接触MIP各种倍(1、5、10、15、20、25、30分钟)。然后,其余galegine测量。调查结果的接触时间galegine吸附表明,然而,吸附galegine提高与丰富MIP的初始时期,但也随着时间减弱galegine解决方案(10 mg·l⁻¹)。图10表明吸附率降低,而萃取时间从20分钟。它可以被描述,激活网站被封锁的吸附剂表面的吸附galegine前20分钟。因此,最优时间捕捉galegine MIP在这项研究(图20分钟10)。

3.8。pH值的液相

液相的pH值的影响是研究确定标准溶液的吸附速率和容量galegine 10 mg·l⁻¹。溶液的pH值被稀释的盐酸调整为3.5,4.5,5.5,6.5,7.5和8.5。本节的过程类似于最后一部分的金额0.05 g的GO-MIP超声混合溶液中含有20分钟的分析物。本研究表明,pH值显著影响galegine提到吸附剂的吸附。提取的galegine曲线(图11)显示,吸附是线性增加随着pH值从3.5到6.5,一旦增加从6.5下降。线性曲线的中期(pH = 5.0)是用于提取过程。值得注意,它可以描述如下:pK_,galegine= 11.96减少pKa galegine吸附速率pH值小于4.5,高于6.5,而pH值会影响吸附剂表面的电荷加载和分析物粒子。因此,pH值的变化会影响吸附过程和质子反应与积极因素组织表面的吸附剂或分析物分子。结果,使质子化galegine电极化,然后他们将同位语面向吸附剂表面而pH值在3.5 - -6.5范围调整和吸附随后增加如图11。然而,结果证实了安萨里和Ghorbani成立34]。

3.9。表面活性剂的影响

特里同x - 100是一个商业非离子去污剂,亲水氧化聚乙烯链和一个疏水烃组。特里同x - 100的化学名称是乙氧基化物octyphenol在室温下粘性和密度为1.07 g m·l⁻¹。生物降解性在很大的温度范围内都是这种洗涤剂的好处之一36]。为此,特里同的值x - 100(0.01, 0.05, 0.1, 0.15,和0.2更易·L⁻¹)使用。预计通过增加表面活性剂的表面张力降低,随后,吸附率会降低。它导致galegine减少了在水中的溶解度由于galegine之间的降低表面张力和GO-MIP一旦特里同x - 100的微量补充道。这导致减少galegine吸附在GO-MIP(图12)。

3.10。离子强度的影响

理论上,我们期望通过增加离子成分,如氯化钠和氯化钾溶液,它实际上导致提取galegine没有改变通过增加各种量的氯化钠(0.01,0.05,0.1,0.2,0.5,1 W / V %)在以下条件:galegine解决方案在10 mg·l⁻¹pH值= 5,t= 20分钟和0.05 g GO-MIP。

3.11。调查的吸附等温线

吸附性能通常描述了吸附平衡等温线。在这项研究中,MIP-based galegine平衡吸附是由检查吸附等温式通过选择解决方案的基本条件包括制备浓度的5、10、20、30、50 mg·l⁻¹,0.05 g MIP和pH = 5。朗缪尔和弗伦德里希等温线被用来研究实验结果。线性形式的朗缪尔模型被用来研究吸附现象如下(37]: 在哪里问_e的最大数量是每单位质量的吸附剂吸附galegine (mg·g⁻¹),C_egalegine溶液的浓度(毫克·l⁻¹),K_l吸附量的平衡常数(l·毫克⁻¹)。在弗伦德里希模型中,通过绘制对数曲线问_e,我们可以计算出的值n和K_l分别从拦截和污水。K_l的表达是吸附galegine单位平衡浓度和数量吗n代表的分布在吸附剂表面1 /吸附材料n0 - 1之间的值,表明表面的异质性;增加表面的非均质性n接近为零:

分析了不同模型的吸附等温式通过比较确定系数(R²)。发现结果完全配备R²通过朗缪尔相比,弗伦德里希等温线galegine吸附过程由MIP (R²=(图0.99)13)。

的值K_l和问_米(最大吸附容量)计算。它的值在表2。根据这些结果,可以说,吸附网站合成GO-MIP正态分布在聚合物的表面分子模板。的值K_l和n给出了在表2。

整体而言,这些结果表明,有一个适当的galegine分子之间的相互作用和GO-MIP水平。使用获得的数据,流程优化为分子印迹聚合物含量的0.05 g,氧化石墨烯的量0.02 g, pH值= 5,接触时间20分钟。作为分子印迹固相提取galegine是一个有用的技术。我们所知,它没有先前报道。

3.12。使用GO-MIP提取Galegine从自然样品

为了提取galegine从Galega植物,0.05 g的固相制备混合10毫升hydroalcoholic galegine提取超声波浴20分钟。解决方案是过滤,subfiltration极谱技术解决方案进行了分析。

3.13。方法的验证

该方法的分析特性进行了研究。优化后的影响因素galegine MIP技术,提取的校准曲线线性化的最佳浓度范围(1 - 100μg·毫升⁻¹方程是)和援助y= 0.9648x+ 18.573,而相关系数(R²)是0.9985。检测极限(LOD),量化(定量限)的限制,相对标准偏差(RSD %)是4.101计算μg·毫升⁻¹,12.427μg·毫升⁻¹分别,1.199%。

3.14。该方法比较的先前的研究

本研究的结果与先前的研究结果,显示在表中3galegine过程。发现提取的galegine GO-MIP显著有效的与其他研究相比。

4所示。结论

在这项研究中,galegine提取的Galega叶子被选中的MIP作为研究的主题。吸附剂是基于合成甲基丙烯酸(MAA)。由XRD、特征FE-SEM, AFM和傅立叶变换红外光谱。装配式GO-MIP作为选择性和敏感固相吸附剂用于提取galegine通过预先富集条件如容易制备、选择性和灵敏度高,重复性好,宽线性域,和较低的检测极限(LOD = 0.157μg·毫升⁻¹;定量限= 0.157μg·毫升⁻¹),已成功用于确定galegine药物植物样本。除了高分子聚合物的活性位点中的偏见,这些网站也起到了至关重要的作用在实现的最佳吸附分子印迹聚合物的分析物和成功提取适当的选择聚合物大小、分子形状、纳米颗粒大小、环境pH值和接触时间。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

作者感谢伊斯兰自由大学(IAU)提供金融支持进行这项工作。

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