计算机模拟与固体核磁在吸附剂有效结构筛选及吸附机理研究中的应用

摘要

亲和色谱具有选择性高、操作简便等优点，已被广泛应用于多肽、蛋白质等生物分子的分离纯化，中药有效成分等天然产物的提取以及血液净化、污水处理等方面。
　　 但由于吸附剂本身交联结构的特点，限制了许多现代化测试手段在吸附机理研究中的应用。因此，目前对于吸附剂机理研究多是基于吸附结果来进行推测，缺乏分子水平的机理研究。并且，由于缺乏相应的理论的指导，亲和吸附剂有效结构的筛选往往要耗费大量的人力物力，而且效率也较低(包括多种吸附剂的制备以及进行大量吸附实验)。因此探索新的方法应用于吸附剂的筛选以及吸附机理研究将是一项十分有意义的工作。
　　 针对目前吸附领域所面临的问题，本课题采用固体核磁与计算机模拟技术对吸附剂的有效结构进行筛选并尝试在分子水平对吸附机理以及吸附剂配体与吸附目标物间的结合模式进行研究。
　　 首先采用分子对接(Docking)研究了双臂和单臂小分子受体与苯丙氨酸的结合能力情况。对接结合能与核磁滴定结果一致，并且发现具有结合能力最强的受体3与配体7之间通过π-π堆积与氢键协同作用。
　　 在此基础上，尝试采用Docking以及Autodock等方法对吸附剂有效结构进行筛选，建立了加入Zn2+离子的对接体系。首次利用根据吸附剂结构片段与目标物间的结合能对吸附机有效结构进行筛选，并依此结果制备了相应交联吸附剂，吸附实验结果显示，吸附剂吸附能力与对接结合能趋势一致。分子对接结果结合ITC试验给出最优吸附剂结构与目标寡肽的配位与氢键协同作用模式。
　　 最后，采用固体NMR的方法在原位研究了聚二乙烯基苯树脂(PDVB)与苯酚间的吸附机理。结果表明，PDVB树脂中对位残余的乙基对于吸附有一定的影响，固体NMR有望成为研究交联吸附剂与吸附质相互作用的有力工具。