コンピュータシミュレーションによるビロバライドの分離のための分子性インプリントポリマーの調製を支援

Computer simulation aided preparation of molecularly imprinted polymers for separation of bilobalide.

• Xusheng Huang
• Wencheng Zhang
• Zeyu Wu
• Honghong Li
• Chengying Yang
• Wanru Ma
• Ailing Hui
• Qingmei Zeng
• Baoyi Xiong
• Zhaojun Xian

抄録

本研究では、メタクリルアミド(MAM)、トリメチロールプロパントリアクリレート(TMPTA)、アセトニトリル(ACN)をそれぞれ機能性モノマー、架橋剤、溶媒として用いてバルク重合を行うことにより、ビロバライドの分離のための分子性インプリントポリマー(BBMIPs)の調製に成功した。ガウシアンソフトウェアによるシミュレーションと単因子実験を行った後、BB-MAM-TMPTAのモル比が1:4:15となるように調製したMIPを系統的に特徴づけた。BBとMAMの間の水素結合相互作用は、FTIRとNMR分析の組み合わせにより確認された。熱重量分析の結果、MIPは高温下での熱安定性に優れていることが示された。さらに、窒素吸着の結果、MIPの平均細孔径と表面積はNIPよりも高いことがわかった。静的吸着及び動学的吸着の結果から、吸着平衡濃度は0.6mg/mL、平衡時間は5hであることが示唆され、静的吸着及び動学的吸着挙動にはそれぞれLangmuirモデル及び疑似2次動学的モデルが適合することが証明された。一方、選択的吸着研究の結果、MIPは類似の構造を持つ他の物質と比較して、BBに対して高い吸着性と高い選択性を示すことが明らかになった。また、再利用性についても良好な性能を有しており、5回の再利用で高い回収率を維持しています。さらに、MIPは低純度試料からBBを効果的に分離できることが示されました。このことから、調製したMIPはBBの分離に大きな可能性を秘めていると考えられます。

In this study, the preparation of molecularly imprinted polymers for bilobalide (BBMIPs) was successfully achieved by bulk polymerization with methacrylamide (MAM), trimethylolpropane triacrylate (TMPTA), and acetonitrile (ACN) as functional monomer, cross-linker, and solvent, respectively. After Gaussian software simulation and single factor experiments, the prepared MIPs with a molar ratio of 1:4:15 for BB-MAM-TMPTA were systematically characterized. The hydrogen bonding interaction between BB and MAM was confirmed by a combination of FTIR and NMR analysis. Thermal gravimetric analysis results displayed that MIPs have excellent thermal stability under high temperature. Additionally, the average pore size and surface area of MIPs were found to be higher than those of NIPs through nitrogen adsorption results. The results of static adsorption and kinetic adsorption suggested that the adsorption equilibrium concentration was 0.6 mg/mL and the equilibrium time was 5 h, and the Langmuir and pseudo-second-order kinetic models were proven to fit with static and kinetic adsorption behaviors, respectively. Meanwhile, the selective adsorption study revealed that MIPs show high adsorption and great selectivity towards BB in comparison with other substances having similarly structure. MIPs also possessed a good performance on reusability, maintaining a high recovery rate after being reused 5 times. The application experiment further indicated that MIPs can effectively separate BB from low purity samples. Therefore, the prepared MIPs had a great potential for BB separation.