2022年第六届大学生研究报告性学习及创新性实验计划项目.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 附件 7：第六届高校生讨论性学习和创新性试验方案工程申 报 表工程名称表面可控分子印迹纳M膜高通量分别几种心血管手性药物工 程 类 别 创新训练工程创业训练工程工 程 主 持 人 陈 洋学 生 所 在 学 院 化学学院专 业 班 级 11 级高分子材料与工程指 导 老 师 蔡昌群 陈小明填 表 日 期 2022 年 3 月 20 日湘 潭 大 学 教 务 处 制填写说明名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一、申报书要按要求逐项仔细填写,填写内容必需实事求是,表达明确严谨；空缺项要填 “无”；二、创新训练工程是本科生个人或团队 ,在导师指导下,自主完成创新性讨论工程设计、讨论条件预备和工程实施、讨论报告撰写、成果（学术）沟通 等工作；创业训练工程是 本科生团队 ,在导师指导下,团队中每个同学在工程实施 过程中扮演一个或多个具体的角色,通过编制商业方案书、开展可行性讨论、模拟企业运行、参与企业实践、撰写创业报告等工作；三、格式要求：表格中的字体用小四号仿宋体,1.5 倍行距；需签字部分由相关人员以黑色钢笔或水笔签名；均用A4 纸双面打印,于左侧装订成册；四、申报省部级工程如未获批立项,将参与校级工程的遴选；五、本页不装订；工程名称 :表面可控分子印迹纳M 膜高通量分别几种心血管手性药物名师归纳总结 同学姓名蔡昌群专业名称副教授性别学号第 2 页,共 20 页陈洋11高材 2 女2022600408 刘灿女10 材化 2 2022600607 刘正芳女10 材化 1 2022600507 向腾男10 材化 2 2022600627 李娇女11材化 2 2022601012 指导老师学科专业职称分析化学陈小明教授- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 同学曾经参与科研或创业的情形申报人曾到指导老师课题组参与科学讨论试验指导老师承担科研课题情形1 核酸与抗代谢类抗癌药物的反应讨论及机理探讨（湖南省自然科学基金工程,11JJ6010）, 2022.1-2022.12,工程负责人,进展良好；2 基于 Fe系纳 M 探针高灵敏度抗代谢类抗癌药物的体外挑选（湖南省训练厅工程,11C1203）, 2022.9-2022.12,工程负责人,进展良好；3 Fe 系纳 M 探针在抗癌药物的体外挑选中的讨论与应用（湘潭高校博士启动基金工程, 11QDZ38）, 2022.11-2022.12,工程负责人,进展良好；4 基于 D-A 结构的新型低带隙共轭聚合物太阳能电池材料的合成及光伏性能讨论（国家自科基金, 21004050）, 2022.1-2022.12,工程骨干,进展良好；5酰胺合成反应新方法讨论（国家自科基金,20902076）, 2022.1-2022.12,工程骨干,进展良好；工程讨论和试验的目的、内容和要解决的主要问题讨论目的1）制备表面活性可控的高容量分子印迹纳 M 膜材料2）将分子印迹纳 M 膜材料负载到中空纤维膜上,讨论改性后的纳 M 印迹复合膜的一系列性能,包括复合膜的厚度,稳固性,机械强度,使用寿命等3）高通量分别心血管类手性药物,实现几种心血管类手性药物分别的规模化；讨论内容本课题拟采纳表面活性可控自由基聚合反应,可控自组装合成具有高容量的心血管类手性药物为模板的分子印迹纳M 膜材料；将分子印迹纳M 膜材料负载到中空纤维膜上并组装到自已研制的中空纤维膜的组件上,进行高通量分别心血管类手性药物；具体名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 内容如下：（1）以心血管类手性药物单一对映体为模板的高通量分子印迹纳 M 膜材料的表面可控自组装合成及性能探究；涉及到高通量分子印迹可控纳M 膜的制备和性能规律探究两个方面,通过探究合成条件（主要包括功能单体种类的挑选以考察共价型和非共价型分子印迹聚合方式的影响,模板分子和功能单体、交联剂等试剂的用量与配比,反应时间和温度,活性可控自由基聚合相关的试剂挑选等）来调控高通量的自组装分子印迹可控纳 M 膜材料的性能,通过可控分子印迹纳 M 膜的厚度掌握以解决模板分子包埋过深以及难以洗脱等问题,优化试验条件,确定合适的制备方法；并系统分析制备的高通量纳 M 膜材料的结构与性能之间的内在联系,总结规律,为制备和设计性能更优的高通量分子印迹纳 M膜材料供应理论指导；（2）负载了高通量的表面可控自组装纳M 膜的中空纤维膜性能讨论；将可控自组装合成的具有高容量的心血管类手性药物为模板的分子印迹纳 M 膜材料负载到中空纤维膜上,结合了分子印迹技术的构效预定性、特异识别性、可控膜的高通量性以及中空纤维膜传质面积大、传质效率高和易于放大的优势等特点；挑选合适的中空纤维膜与合成的高通量纳M 膜结合反应,对改性后的中空纤维膜的性能进行研究,具体包括改性前后耐受的压强与温度变化,亲水性能测试,耐试剂的腐蚀性以及使 用寿命等,对比几种不同材质中空纤维膜和合成的可控自组装印迹纳 M 膜材料的结合 情形,挑选综合条件正确的中空纤维膜进行试验；并自主研制中空纤维膜组件,综合考 虑中空纤维膜丝与膜组件的密封性以及循环使用的问题；为心血管类手性药物的分别提 供设备支持；（3）构建心血管类手性药物的规模化拆分技术；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在外消旋体心血管手性药物进入中空纤维膜组件进行规模化拆分之前先进行了液液 萃取试验；挑选出合适的手性配体进行讨论；手性配体凭借与心血管类手性药物不同对 映体的作用力的差异性将外消旋体心血管类药物进行了预分别；当进行了预分别后的手 性药物进入中空纤维膜组件后,手性药物其中一种对映体特异性结合于改性的高通量中 空纤维膜上的 “印迹门 ”,通过错流过滤试验对外消旋体心血管药物进行渗透性能以及手 性拆分性能的讨论,实现心血管类手性药物的规模化分别；拟解决的关键科学问题 M 膜 1）可控自组装合成具有高容量的心血管类手性药物为模板的表面分子印迹纳 材料；2）建立一个规模化分别心血管类手性药物的新方法,高通量分别心血管手性药 物,为几种心血管类手性药物的工业化生产供应技术依据；国内外讨论现状和进展动态手性药物拆分是当今社会一个重要的热门讨论课题1；大量讨论和临床实践说明,大部分手性药物对映体在人体内的药理活性、代谢过程及毒性存在显著差异 2；通常只 有一种药物对映体具有较强的药理活性,另外一种对映体的药效较差或没有药效,甚至具有毒副作用,发生在20 世纪 60 岁月的 “反应停 ”大事就充分证明了这点3；最近几年,由于生活环境等的变化,我国心血管疾病的发病率和死亡率连续上升,社会对心血 管类药物的需求量越来越大,很多心血管药物都具有一个或多个手性原子,以外消旋体 形式给药已给人体健康疾病的治疗带来较大的毒副作用和相应的并发症状 4-6；随着对药物手性的进一步讨论以及手性分别技术的进展,以单一对映体形式给药已经引起了各 方面的高度重视；美国食品和药品治理局（FDA ）于 1992 年发布的手性药物指导原就已明确规定,凡新上市的外消旋体药物,必需对每个对映体的药理、毒性、药代动力学作出具体的考名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 察和说明,否就不能上市,当对映异构体药效不同时,必需以纯光学异构体的形式进入 市场,并且倾向于勉励以光学纯药物的形式上市；随后欧盟、日本以及世界其他国家也 实行了相关措施,从而大大促进了手性拆分技术的进展,使其成为手性药物进展的重大 领域和重要方向；随后我国的食品药品监督治理局也对手性药物做出了相像的规定 7；由此可见,手性药物的讨论对人类健康及科学进展都具有深远的现实意义,因此,开发 单一异构体药物已成大势所趋；目前外消旋体的手性拆分在单一手性物质的制备上占有极其重要的位置；由于以已 有的外消旋体药物为基础,开发其单一光学纯药物比开发一个全新的药物的研制周期更 短,经费更低,而且毒副作用的降低程度或药效的增强程度是一个全新开发的药物极难 做到的；所以,药物对映体的分别技术进展不仅对新药研发本身,仍对其开发成本和研 发周期都具有划时代意义,同时,对分子药理学的讨论,药物质量掌握和药物对映体间的药理毒理学等方面的讨论也都具有重要的意义；但当前的手性药物拆分绝大部分是在 试验室进行小规模的拆分 8-10,不易规模化生产；因此,建立一个相对有用的能大规模 分别手性药物的新技术是该领域目前重要的讨论方向,对于手性药物的工业化生产具有 特别重要的指导意义；随着手性拆分技术的不断进展,手性药物的分别也表达出越来越重要的位置,对手 性药物进行讨论对人类健康及科学进展都具有深远的现实意义；目前,手性药物的拆分 方法较多,手性药物的单一对映异构体的获得方法主要有手性源合成法、不对称合成法 和外消旋体拆分法三种；手性源合成法由于其有限的手性原料和步骤繁多的合成路线使 最终的产物成本特别高；不对称合成法它所能得到单一对映体物质的光学纯度及收率有 限且产物分别困难,因此在应用上也受到限制；外消旋体拆分法是在手性拆分剂的作用 下将外消旋体的两个对映体分开,得到光学活性产物的方法；它的优点是操作简便、节名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 约成本、有用性强,这种方法已得到高度的关注；随着手性分别讨论的不断深化,越来越多的医药企业和讨论者参与到手性药物的研 究；近年来手性药物对映体分别方法有高效液相色谱、毛细管电泳、气相色谱、超临界 流体色谱、制备色谱、模拟移动床色谱以及高速逆流色谱等方法,其中高效液相色谱分 离检测方法占主导位置 1,且以手性固定相来进行分别的讨论居多；手性固定相的种类 较多 11,如多糖 12、环糊精 13、大环抗生素 14 、蛋白质等手性柱用于手性药物的分 离,但由于这类手性柱通常只对某一特定结构物质的微量进行拆分,而且价格往往比较 昂贵,不宜进行高通量的物质分别；传统方法所制得的分子印迹聚合物在制备过程中存在某些固有缺陷,导致得到的印 迹聚合物颗粒较大,不够匀称；而且分子印迹聚合物颗粒高度交联导致模板分子包埋过 深或过紧而无法洗脱,以致再结合过程模板分子可接近性差、吸附容量低；为解决上述问题,讨论者对这种技术进行了多方面的改进15-17；表面分子印迹纳M 膜和中空纤维膜分别的讨论引起了人们的关注18-19；通常采纳的表面分子印迹技术是在特定载体表面进行修饰制备分子印迹聚合物的一种方法；表面分子印迹法所制得的分子印迹聚合物的 识别位点在载体表面,解决了传统方法中模板分子包埋过深或过紧而无法洗脱下来的问题,且得到的球形颗粒较匀称适合多种操作；2007 年王小如课题组首次报道了表面分子印迹壳核纳 M 粒子在吸附分析方面的应用 20,通过一系列的试验验证了印迹纳 M 粒子的优越性和特定吸附功能,获得了突破性的进展；2022 年 Karsten Haupt 等 21报道合成水溶性分子印迹聚合物微凝胶作为特异性酶抑制剂,并获得了高效的特异性抑制能名师归纳总结 力； 2022 年李建公平22提出基于酶放大的分子印迹薄膜电化学传感器,可以检测到超第 7 页,共 20 页痕量的氧四环素；2022 年 Alessandra M. Bossi 等23报道应用指纹分子印迹技术合理地合成以特定多肽序列为模板的分子印迹聚合物来识别相应蛋白质；近期Wulff 报道了分- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 子印迹仿生催化剂的设计以及其在过渡态稳固性方面的作用讨论 24,进一步拓宽了印迹 聚合物使用领域；分子印迹复合膜是在合适的基膜上交联分子印迹聚合物形成非对称分子印迹膜；基 膜多为中空纤维膜；由于制备的复合膜既不会影响对模板分子的识别挑选性,又有肯定 的柔韧性,中空纤维膜的改性讨论引起了人们的关注；周杰等以聚偏氟乙烯微孔膜为基 3-吲哚乙酸具有良好的挑选分别 膜,制备了 3-吲哚乙酸分子印迹膜,制得得印迹膜对 性能和吸附量 25；赵长生长期从事聚醚砜材料结构与性能调控的讨论,不断对聚醚砜中 空纤维膜材料改性与修饰,提高它的生物相容性及抗凝血活性做成高通量的血液透析膜,使其适用于生物医学领域26-28；许振良等讨论改性中空纤维膜膜制备与形成机理、凝结态膜结构的调控、膜热力学与动力学模型、膜表面改性、合金膜、膜表征等,将制备的材料应用于分别工程和废水治理工程29-30；王海辉将中空纤维膜应用于新能源燃料电池的讨论 31-33；肖长发专心于新型中空纤维膜成形技术及理论讨论,制备的高性能聚 偏氟乙烯中空纤维膜和弹性功能中空纤维膜逐步解决了膜污染、纤维强度和孔隙的冲突 等难题 34-35；相比于其他分别过程,膜技术具有特别的分别机理、处理量大、过程简洁放大或缩 小、能耗低、连续操作以及能够和其他过程结合等优点,在医药、食品和化工等行业都 己涉及；本工程将采纳自组装方式合成表面可控的高通量的印迹纳M 膜,并与中空纤维膜相结合用于心血管类手性药物的规模化拆分,为工业化拆分心血管类手性药物供应技术支 持； 研制的分子印迹膜具有高识别性能、制备过程简洁、传质阻力小、可连续操作等优 点,解决了商用膜如微滤膜、超滤膜、和反渗透膜等无法实现目标物质挑选性分别的缺 点,克服了传统分子印迹技术包埋过深或过紧及需要研磨、筛分等繁琐制备过程的缺名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 点；为实现对映异构体连续规模化拆分具有特殊的优势；另外 ,自制的中空纤维膜组件具有节约膜资源和各种试剂消耗的优势,且膜组件能重复使用,能有效防止铺张,具有 环境友好的应用讨论；能为分子印迹技术走向规模化和商业化奠定了良好的基础,为手 性药物的工业化生产供应技术依据；由于目前手性药物拆分绝大部分是在试验室进行小 规模的少量拆分,不易规模化生产；因此,建立一个相对有用的能规模化分别手性药物 的新技术是该领域目前重要的讨论方向,对于手性药物的工业化生产具有特别重要的指 导意义；本课题拟以二氧化硅纳M 材料为基质,表面活性可控自由基聚合的分子印迹技术为基础,可控自组装合成具有高容量的心血管类手性药物对映体为模板的分子印迹纳M 膜材料；将分子印迹纳 M 膜材料负载到中空纤维膜上以获得高通量的改性中空纤维膜,以 SEM 等表征其形貌,对其改性前后的膜性能进行一系列对比测试；在此基础上,利用中空纤维膜传质面积大、传质效率高和易于放大的优势将自主研制的中空纤维膜组件与改性的中空纤维膜材料结合用于心血管类手性药物的拆分,进一步实现手性药物分别的规模化,为心血管类手性药物的工业化生产打下基础；参考文献1 Ward TJ, Ward KD. Chiral Separations: A Review of Current Topics and Trends J. Anal Chem, 2022, 842:626-635. 2 Horvath JD, Koritnik A, Kamakoti P, et al. Enantioselective Separation on a Naturally Chiral Surface J. J Am Chem Soc, 2004, 12645:14988-14994. 3 Shum WP, Chen J, Cannarsa MJ. Synthesis and enantiomeric purity determination of chiral 3-benzylglycidol, a key synthon for hiv protease inhibitors J. Chirality, 1994, 68:681-684. 4 Setoguchi S, Glynn RJ, Avorn J, et al. Improvements in Long-Term Mortality After Myocardial Infarction and Increased Use of Cardiovascular Drugs After DischargeA 10-Year Trend Analysis J. J Am Coll Cardiol, 2022, 5113:1247-1254. 5 Kaur J, Bhardwaj A, Huang Z, et al. Synthesis and Biological Investigations of Nitric Oxide Releasing Nateglinide and Meglitinide Type II Antidiabetic Prodrugs: In-Vivo Antihyperglycemic Activities and Blood Pressure Lowering Studies J. 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J Membr Sci, 2022, 4270:326-335. 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 本工程同学有关的讨论积存和已取得的成果申报人曾到指导老师课题组参与科学讨论试验,提高了试验动手才能和创新才能,为本课题的顺当完成打下了基础；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 工程的创新点和特色工程的特色本工程的特色表达在高通量的表面可控分子印迹纳M 膜材料的制备上； 采纳活性可控自由基聚合反应,以几种心血管类手性药物对映体为模板可控自组装合成高容量的分子印迹纳M 膜材料,通过反应条件的转变有效调控表面可控分子印迹纳M 膜的性能,包括可控膜的稳固性,使用寿命等；通过调剂试验条件来有效掌握表面活性可控分子印迹纳 M 膜的厚度,克服模板分子包埋过深或过紧而无法洗脱下来的问题,从而制备高通量的表面可控分子印迹纳 M 膜材料；工程的创新点本工程的创新点在于表面可控自组装合成具有高容量的心血管类手性药物为模板的分子印迹纳 M 膜材料；将分子印迹纳M 膜材料负载到中空纤维膜上并组装到自已研制的中空纤维膜的组件上,进行高通量分别心血管类手性药物,实现几种心血管类手性药 物分别的规模化；为几种心血管类手性药物的工业化生产供应技术依据；名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 工程的技术路线、进度支配及预期成果技术路线总技术路线纳 M 材料 中 空 纤 维MI表面可控自组装 各项性 SEM 高通量中空纤维名师归纳总结 等表液液萃取与自制中空纤维膜组件联高 通 量第 14 页,共 20 页心 血管 类手 性药物分 离 心- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1、总技术路线示意图如图 1 所示,本工程第一制备性能可控的高通量表面分子印迹纳 M 膜材料,关键技术是高通量的表面分子印迹纳 M 膜的可控自主装合成；掌握印迹膜在纳 M 材料表面的包覆厚度和匀称性等,对其进行形貌表征,性能测试,进而将可控