铁卟啉金属有机框架材料用于高效富集地龙多肽

doi:10.3724/SP.J.1123.2025.11018

摘要/Abstract

摘要：

地龙为我国常用的动物类中药，蛋白多肽类是其主要的活性成分，但现有分离检测方法存在制备能力不足、分离重现性较差等问题。本研究采用铁卟啉金属有机框架材料PCN-222（Fe）特异吸附地龙多肽成分L-PeakⅡ，吸附容量为139 mg/g，然后进一步将PCN-222（Fe）作为固相吸附剂，并结合液相色谱技术从复杂中药材地龙酶解液中快速分离并制备多肽成分L-PeakⅡ。为了获得地龙多肽富集的最佳实验条件，对酶解液质量浓度、富集过程pH值、洗脱溶剂类别、洗脱时间等影响因素进行了研究和优化。结果表明，当酶解液质量浓度为3.0 mg/mL、富集过程pH值为9、洗脱溶剂为含0.2%三氟乙酸的50%乙腈水溶液、洗脱时间为2 h时，富集效果最佳。最后通过高压制备色谱仪制备得到纯度达到95%以上的地龙多肽组分。本文所构建的金属有机框架材料PCN-222（Fe）联用色谱法可以实现地龙药材样品中多肽成分L-PeakⅡ的高效制备，可为复杂动物药多肽成分的分离纯化提供参考。

关键词: 地龙, 多肽, 分离纯化, 金属有机框架材料, 高效液相色谱

Abstract:

Earthworms are a commonly used animal-derived traditional Chinese medicine in China， with proteins and polypeptides as their main active ingredients. However， the existing methods for separating and detecting earthworm polypeptides have problems such as insufficient preparation capacity and poor separation reproducibility. To address these challenges， this study used the iron porphyrin metal-organic framework material PCN-222（Fe） to specifically adsorb the earthworm polypeptide component L-PeakⅡ， with an adsorption capacity of 139 mg/g. First of all， PCN-222（Fe） material was successfully prepared via the one-pot method. The earthworm protease hydrolysate was obtained through alkali extraction and acid precipitation， and trypsin enzymatic hydrolysis. Then， PCN-222（Fe） was further used as a solid-phase adsorbent and combined with liquid chromatography to rapidly separate and prepare the polypeptide component L-PeakⅡ from complex earthworm enzymatic hydrolysate of the Chinese medicine. Qualitative analysis was performed by HPLC， and quantitative analysis was conducted with a BCA assay kit. HPLC analysis of the earthworm protease hydrolysate revealed multiple chromatographic peaks. After enrichment with PCN‑222（Fe） and subsequent elution， the eluted sample exhibited fewer peaks， with a well‑defined peak appearing at a retention time of approximately 15 min. In order to obtain the optimal experimental conditions for the enrichment of earthworm polypeptides， influencing factors including enzyme hydrolysate mass concentration， pH value， elution solvent type， and elution time were investigated and optimized. The results showed that optimal enrichment was achieved by incubating at an enzymatic hydrolysate mass concentration of 3.0 mg/mL and pH of 9， followed by elution with 50% acetonitrile containing 0.2% trifluoroacetic acid for 2 h. Finally， the earthworm-derived polypeptide component was obtained using a high-pressure preparative chromatographic system， achieving a purity exceeding 95%. The integrated approach employed in this study， which combines PCN-222（Fe） material with preparative chromatography， enables the efficient preparation of the target polypeptide L-PeakⅡ from medicinal earthworm samples. This strategy provides a valuable reference for the separation and purification of polypeptide components from complex animal-derived traditional Chinese medicines. Moreover， it offers a more robust， scalable， and reproducible pathway for harnessing the therapeutic potential of natural product peptides， thereby bridging the gap between traditional medicine and modern pharmaceutical analysis.

Key words: earthworm, polypeptides, separation and purification, metal-organic frameworks （MOFs）, high performance liquid chromatography （HPLC）

中图分类号:

O658

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图/表 4

图1 PCN-222（Fe）的（a）SEM图、（b）XRD图以及（c）FT-IR光谱图

Fig. 1 （a） SEM image，（b） XRD patterns and （c） FT-IR spectrum of PCN-222 （Fe）Fig. 1b： 1. self-synthesized PCN-222（Fe）； 2. simulation from CCDC data （ID： 893545）.

图2 材料富集洗脱液与地龙蛋白酶解液的色谱图

Fig. 2 Chromatograms of eluent and enzymatic hydrolysate1. L-PeakⅡ； 2. adsorbent-derived peak.

图3 不同（a）酶解液质量浓度、（b）酶解液pH值、（c）洗脱溶剂类型以及（d）洗脱时间条件下富集洗脱液的色谱图

Fig. 3 Chromatograms of the eluent under conditions of different （a） enzymatic hydrolysate mass concentration，（b） pH，（c） elution solvent， and （d） elution timeHCOOH： formic acid； AcOH： acetic acid； TFA： trifluoroacetic acid.

图4 L-PeakⅡ制备组分与酶解溶液的HPLC对比图

Fig. 4 HPLC comparison charts of L-PeakⅡ preparation component and enzymatic hydrolysate1. L-PeakⅡ.

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