[发明专利]一种石墨烯混合填料及制备方法和石墨烯混合填料层析柱及应用

说明书

发明人提供了一种石墨烯混合填料及层析柱，所述混合填料中，包括石墨烯材料和层析介质填料，所述石墨烯材料和所述层析介质填料的重量比为1‑50:100，所述石墨烯材料的粒度为500‑5000目，所述层析介质填料的粒度为200‑500目。利用石墨烯的特殊性质(π‑π电子共轭效应)达到具有对π共轭电子结构的化合物的柱吸附，同时，在下层柱具有分离常规杂质的效果，可以进一步分离纯化，吸附杂质，避免了多次操作，可以有效减低目标产物的层析成本和操作时间。

技术领域

本发明涉及分析化学领域，具体涉及一种石墨烯混合填料及其制备方法和石墨烯混合填料层析柱及其应用。

背景技术

目前在药物生产和分析纯化的领域中，特别是一些来源于发酵产品的药物，在生产、发酵过程中也产生了多个结构相似、物理化学性质都相似的副产物；主产物和副产物仅仅差别在于是否存在烯烃或炔烃的结构；例如Lipstatin、Tacrolimus、Astaxanthin、DHA、EPA、Rapamycin、Solanesol、Coenzyme Q10、植物甾醇、维生素E等，以上药物或及其发酵副产物的分离，通常都使用硝酸银或者大孔吸附树脂对主产物进行分离层析，但在层析过程中，硝酸银中银离子具有氧化活性容易导致目标产物降解、银盐的流失损耗大及银盐价格高导致层析成本过高，而大孔吸附树脂纯化比较繁琐效率不高，需要多步分离纯化，废水相对较多，耗材昂贵其需消耗大量溶剂且操作步骤繁琐。

例如大环内酯类药物他克莫司的分离。他克莫司粗品主要来源于发酵产品，发酵过程同时也产生了多个他克莫司类似物，包括二氢他克莫司、8epi-Tacrolimus和子囊霉素。目前主要使用硝酸银的银离子或者大孔吸附树脂的苯环结构对这四个主要物质进行分离层析，很多份专利进行了报道和研究，但这两种方法纯化效率不高，需要多步分离纯化，耗材昂贵其需消耗大量溶剂且操作步骤繁琐、价格相对昂贵。同时，他克莫司还有一种微量杂质8epi-Tacrolimus，该杂质结构和他克莫司有同样结构，只是在侧链的不饱和烯烃上是手性翻转的，用常规层析法也难以分离，一直是他克莫司纯化的难点所在。

例如减肥药奥利司他发酵提取纯化来的原料利普斯他，在发酵液纯化中，除了有同系物副产品外，也有一些油类杂质容易附在层析柱上，在层析过程中不好与主产品分开，较难获得高纯度的原料利普斯他，需进一步分离纯化技术方面进行突破降低成本。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨。石墨烯片层的横向尺寸对控制石墨烯基材料的微观结构和性质起重要作用。缩小石墨烯片层的尺寸分布可以改善宏观石墨烯材料的特性；而无论是大或小的片层都具有其各自的优势，大片层的石墨烯可用于制造基于石墨烯的三维网络，2D分层体系结构，和光电子器件的导电薄膜。在这些情况下，石墨烯片层越大，和其他片层的联结点越少，接触电阻越小。而小片层的石墨烯，以其更突出的电化学活性的生物相容性，更适合用于感测及生物方面的应用。而且，石墨烯材料的电导率与热导率和石墨烯的片层尺寸有极大的关系。例如，一般情况下，大片层石墨烯的电导率比小片层高。石墨烯微片(Graphene Nanoplatelets)是指碳层数多于10层、厚度在5-100纳米范围内的超薄的石墨烯层状堆积体，在有的文献中，也称为Graphene Nanosheets。石墨烯微片保持了石墨原有的平面型碳六元环共轭晶体结构，具有优异的机械强度、导电、导热性能，以及良好的润滑、耐高温和抗腐蚀特性。相对于普通石墨，石墨烯微片的厚度处在纳米尺度范围内，但其径向宽度可以达到数个到数十个微米，具有超大的形状比(直径/厚度比)，具有较大的比表面积和较强的机械性能。同时由于在石墨烯片层表面有大量的共轭π电子，能产生较强的静电吸附，而且石墨烯是一个平面二维结构，上下两面都可以接触到目标物，经过介质空间位阻后可以有效提高其分离效率。然而由于石墨烯也具有较强的表面能，自身易发生团聚现象，给目标物的分离和洗脱带来不便，需要合理的洗脱剂组成层析柱切向流结合介质材料空间束缚，因此合理的介质比例和空间分散才能提升层析分离效果。

发明内容