截至2018年底，新疆的棉花產(chǎn)量已占我國棉花產(chǎn)量的90%，棉花是新疆最具特色，也是最為豐富的資源之一。棉酚作為棉花中的主要有毒物質(zhì)，存在于棉花植株的各個部位，尤其以成熟的棉籽中為最多，因此限制了棉籽的利用，因此一直以來，開發(fā)新的棉籽蛋白脫酚工藝是研究者們關(guān)注的重要課題。目前，分離或脫除棉籽中棉酚的方法主要有水熱處理法、旋液分離法、膨化脫毒法、吸附法、化學鈍化法、溶劑浸出法、微生物發(fā)酵法等，常用的溶劑浸出法存在的問題主要是溶劑揮發(fā)損失，溶耗高，能耗高等問題。因此，研究開發(fā)棉酚識別和吸附能力的新型功能材料具有重要的意義。同時，近年來有研究表明棉酚具有一定的抗腫瘤活性、抗病毒和抗寄生蟲活性、抗氧化活性和抗炎活性，因此開發(fā)基于棉酚的新型藥物設計也是十分有意義的工作。
圍繞上述關(guān)鍵科學和技術(shù)問題，中國科學院新疆理化技術(shù)研究所資源化學研究室張亞剛研究員團隊基于分子識別的原理，采用分子印跡的方法，開展了一系列的研究工作并取得了重要進展。
在前期的研究工作中，采用本體聚合的方法，研究人員設計開發(fā)了一種對棉酚具有高吸附容量和選擇性的分子印跡聚合物(Journal of Molecular Recognition)。研究人員還采用表面印跡的策略制備了棉酚分子印跡聚合物，并考察了載體硅膠的形狀和尺寸對印跡效果的影響。(Materials, 2018, 11, 777; 1-16, doi:10.3390/ma11050777)
針對國內(nèi)外研究棉酚的文獻中多提及棉酚穩(wěn)定性差，遇光、水、熱和空氣容易氧化變質(zhì)的問題，研究人員通過光譜學的方法首次深入系統(tǒng)地研究了棉酚的穩(wěn)定性，回答了有關(guān)棉酚穩(wěn)定性重要的科學問題(Molecules,https://www.mdpi.com/1420-3049/24/7/1286)。
近日，張亞剛研究員團隊采用三種不同的印跡策略：本體聚合、以硅膠作為載體的表面印跡和溶膠-凝膠法，制備了棉酚分子印跡聚合物，并對三種方法制備的分子印跡聚合物的識別和吸附性能、選擇性及每種方法的優(yōu)缺點進行了系統(tǒng)地比較。結(jié)果顯示，本體聚合發(fā)制備的材料吸附容量高，選擇性好，而表面印跡法則有更快的吸附動力學，相關(guān)研究成果已于近期發(fā)表在國際刊物 Polymers上。
本體聚合、表面分子印跡、溶膠凝膠法制備棉酚分子印跡聚合物的比較
相關(guān)研究成果已申報2項中國發(fā)明專利并獲得授權(quán)：一種棉酚分子印跡聚合物的制備方法.發(fā)明專利 : CN201610281786.8，一種苯砷酸類分子印跡聚合物的制備方法.發(fā)明專利 : CN201610125968.6。研究工作受到國內(nèi)外廣泛關(guān)注，張亞剛研究員多次受邀在2015年中國藥物化學學術(shù)會議暨第五屆中英藥物化學學術(shù)會議、2016年第9屆國際分子印跡大會、2018年第十四屆中美華人化學教授會議等國際、國內(nèi)重要學術(shù)會議上作邀請報告。研究成果為新型棉籽蛋白脫酚工藝、基于棉酚的新型藥物設計和棉酚的資源化利用打下了理論基礎。該研究工作得到國家自然科學基金、千人計劃、新疆天山英才等項目的支持。
