尼群地平分子印跡聚合物的制備和熱力學性能研究

張自一，馮麗霞，修 榮

（1.華北柴油機有限責任公司職工醫院普外科，河北石家莊050081；2.河北醫科大學外語部

三年級教研室，河北石家莊050017；3.河北醫科大學藥學院物理化學教研室，河北石家莊050017）

·論 著·

尼群地平分子印跡聚合物的制備和熱力學性能研究

張自一1，馮麗霞2，修 榮3*

（1.華北柴油機有限責任公司職工醫院普外科，河北石家莊050081；2.河北醫科大學外語部

三年級教研室，河北石家莊050017；3.河北醫科大學藥學院物理化學教研室，河北石家莊050017）

目的 探討尼群地平分子印跡聚合物的制備、藥物的識別性及熱力學性能。為尼群地平藥物含量的測定及手性拆分探索新途徑。方法采用本體聚合法，以甲基丙烯酸（methacrylic acid，MAA）為功能單體、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（trimethylol propane triacrylate，TMPTA）為交聯劑、尼群地平為印跡分子，制備分子印跡聚合物。運用平衡結合實驗，研究印跡聚合物對尼群地平、尼莫地平、非洛地平藥物分子的選擇識別能力。測定不同溫度下印跡聚合物的吸附等溫曲線及吸附過程的熵變、焓變和吉布斯自由能變化。結果3種藥物的靜態吸附分配系數KD值分別為0.326 4、0.187 5、0.032 9，吸附為Ⅰ型等溫線，吸附過程是放熱和焓控制過程。結論本研究制備的尼群地平印跡聚合物具有較高的選擇性，對尼群地平藥物的富集、測定及手性拆分具有一定的現實意義。熱力學研究表明，尼群地平印跡聚合物的吸附是焓控制過程，這可進一步加深對吸附本質的理解。

尼群地平；熱力學；吸附

分子印跡技術是近年來在分子識別研究基礎上發展起來的一種新的功能性聚合物合成技術。由于具有卓越的分子識別性能和良好的物理化學穩定性，分子印跡聚合物（molecularly imprinted polymer，MIP）在色譜分離、生物模擬傳感器、模擬酶催化、臨床藥物分析和膜分離技術等領域展現了良好的應用前景［1-7］。尼群地平（nitrendipine）屬二氫吡啶類鈣拮抗劑，選擇性作用于血管平滑肌，可降低總外周阻力，使血壓下降，并能降低心肌耗氧量，對缺血性心肌有保護作用。尼群地平結構中含有1個手性碳原子，有報道［8］指出，手性二氫吡啶類鈣拮抗劑中S型對映體比R型具有更高的抗高血壓活性，兩者的藥理作用差異有統計學意義。因此，有必要對該藥物進行手性拆分。尼群地平的手性拆分主要為高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC）［9］。該法使用的手性分析柱不但價格昂貴而且不耐用，或要對樣品進行衍生化，過程復雜。因此，建立尼群地平藥物拆分、富集和檢測的新方法具有現實意義。本研究以尼群地平為印跡分子，以甲基丙烯酸為功能單體，采用本體聚合法制備尼群地平MIP，研究MIP對底物分子的吸附性、選擇性及吸附過程的熱力學性質，考察溫度對MIP吸附性能的影響，測定不同溫度下MIP吸附過程中的焓變、熵變和自由能變化，從微觀角度進一步認識MIP的吸附本質，旨在為尼群地平的手性拆分探索了新的途徑。

1 材料與方法

1.1 儀器：THZ-82A水浴恒溫振蕩器（江蘇金壇市重大儀器廠）；TU-1901雙光束紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器責任有限公司）。

1.2 試藥：尼群地平、非洛地平、尼莫地平原料（河北醫科大學制藥廠）；甲基丙烯酸（methacrylic acid，MAA，化學純，天津市大茂化學儀器廠）；偶氮二異丁腈（azobisisobutyronitrile，AIBN，化學純，天津市博迪化工有限公司）；三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（trimethylol propane triacrylate，TMPTA，天津市化學試劑研究所）；甲醇（分析純，天津市紅巖化學試劑廠）。

1.3 尼群地平分子印跡聚合物的制備：稱取尼群地平0.368g（1mmol），加入0.359g（4mmol）MAA，用8mL甲醇溶解，室溫振蕩反應4h。然后加入0.928 0g（2mmol）交聯劑TMPTA，0.055g引發劑AIBN，用超聲儀超聲脫氣10min，充氮氣除氧10min，然后將試管塞緊放入超級恒溫水浴槽中，60℃下經24h完成反應制得塊狀聚合物。將聚合物干燥、研磨成粉狀后，過160目篩得粒徑＜76μm的聚合物。將其放入索氏提取器用甲醇充分洗滌，直至用TU-1901雙光束紫外可見分光光度計在353nm處檢測不到印跡分子。將洗脫后的聚合物放入真空干燥器中干燥，即得到所用的MIP。非分子印跡聚合物（non-molecularly imprinted polymers，NMIP）的制備除不加印跡分子尼群地平外，其余同上。尼群地平MIP的制備反應式如下。

1.4 標準曲線的繪制

1.4.1 尼群地平標準曲線的繪制：配制濃度為0.1mmol/L的尼群地平甲醇溶液，以甲醇作參比，掃描紫外吸收光譜得尼群地平在353nm處有最大吸收。在此波長下測定不同濃度尼群地平溶液的吸收度，由吸收度A對濃度c作直線回歸，方程為A= 6.623 4c+0.003 9（r=1.000）。

以下有關尼群地平的濃度均由此方程對應求得。

1.4.2 非洛地平、尼莫地平標準曲線的繪制：配制濃度為0.1mmol/L的非洛地平、尼莫地平甲醇溶液，以甲醇作參比，掃描紫外吸收光譜，得非洛地平、尼莫地平的最大吸收波長分別為238nm和237nm。在此波長下分別測定不同濃度非洛地平、尼莫地平溶液的吸收度，由吸收度A對濃度c作直線回歸，方程分別為非洛地平A=19.596c+0.026（r= 0.999 0）；尼莫地平A=27.061c+0.110（r=0.999 0）。

1.4.3 不同溫度下尼群地平的平衡吸附量測定：取20.0mg尼群地平MIP，放入4個15mL具塞磨口試管中，加入2.0mL已知濃度的尼群地平標準溶液。將試管放入振蕩器中，首先在40℃溫度下振蕩14h，使其充分吸附，離心5min，取50μL離心液用甲醇稀釋至5mL，在353nm波長下進行紫外測定，由標準曲線求其相應的平衡濃度。根據吸附前后濃度

的變化求吸附量Q。50℃、60℃溫度下同上操作。

2 結 果

2.1 MIP在不同溫度下對底物分子的吸附性能：根據“1.4.3”結果，以吸附量Q對c作圖可知，這些吸附等溫線均為Ⅰ型吸附等溫線，且隨著溫度的升高吸附量降低，說明吸附過程為放熱過程。

2.2 MIP對底物分子的熱力學性能研究：ln c與1/T呈良好的線性關系，說明MIP對尼群地平的吸附服從于Clausius-Claperon方程，ln c=△H/RT+K（c為吸附平衡時的濃度，T為絕對溫度，K為常數），由其斜率計算各個吸附量下的吸附焓△H。Q=0.21時，ln c=-2.924 4×1/T+11.93；Q=0.17時，ln c=-3.168 1×1/T+12.24；Q=0.11時，ln c= -3.654 8×1/T+13.15

表1 MIP對甲醇溶液中尼群地平的吸附熱力學數據Table 1 Thermodynam ic data of nitrendipine onto M IPs in methanol solution

2.4 MIP對底物的選擇性：選用尼群地平、尼莫地平、非洛地平為底物，在25℃下，用“1.4.3”平衡結合方法，測定MIP和NMIP的結合量。靜態吸附分配系數KD表示聚合物對不同底物的選擇性，其計算公式為KD=cp/cS，式中，cp表示聚合物結合底物的濃度，cS表示溶液中底物的平衡濃度。實驗結果見表2。

表2 平衡結合條件下MIP和NMIP結合底物的KD值Table 2 KDof tested substrates on M IP and NM IP under equilibrium binding conditions （mL/g）

3 討 論

本研究結果顯示，MIP的吸附焓△H小于0，表明吸附過程是放熱的；吸附自由能△G為負值，說明吸附過程為自發的不可逆過程；吸附熵△S為負值，同時隨著溫度的升高，吸附熵的絕對值減小。其原因是溫度升高，不利于吸附，MIP對印跡分子的吸附量減小，整個體系的混亂度增加的緣故［10］；由于△H與△S均為負值，且△S值變化較小，由此可判斷尼群地平印跡吸附過程受焓控制。這可進一步加深對吸附本質的理解。

本研究結果還顯示，MIP對尼群地平的KD值遠遠大于非洛地平和尼莫地平，這表明MIP對尼群地平展現了良好的選擇性。其原因在于MIP中既有與尼群地平的官能團互補的功能基團，又有與尼群地平的立體結構互補的特定形狀的孔穴，正是由于功能基團和立體形狀的同時作用，才使得MIP對尼群地平顯示出特效的選擇結合特性。由于尼莫地平和非洛地平的結構與尼群地平相差較大，其分子難以進入MIP孔穴內部并與其識別位點發生作用。MIP對其基本沒有選擇性。尼群地平MIP具有高度選擇性表明，若進一步制備出S-尼群地平MIP，則可對尼群地平進行手性拆分及S-尼群地平藥物含量的富集及測定。因此，該研究具有一定的現實意義。

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（本文編輯：劉斯靜）

表1 2組口腔并發癥發生率比較 （例數，％）

3 討 論

口腔是一個以厭氧菌為主的雜菌環境，一般革蘭陰性、陽性菌及真菌均可寄生其內，正常狀態下，各菌群間相互制約、相互依賴，維持相互間的平衡狀態。正?？谇籶H值為6.6～7.1，加上飲水、進食、刷牙等，可對細菌起到清除作用。因此，健康人很少發生口腔疾病。長期住院患者，口腔革蘭陰性菌定植的可能性增加［4］。長期、反復、大劑量使用多種廣譜抗生素引起微生態失調，耐藥菌形成，二重感染發生，導致難以控制的感染發生是一個不能回避的問題［5］。

肝移植患者因術后留置氣管插管、胃管，手術創傷及應用免疫抑制劑等多種原因，容易發生口腔黏膜損傷。另外，這類患者術后禁食時間較長，唾液分泌減少，常規使用廣譜抗生素，加上免疫力低下，易導致口腔菌群失調，成為口腔感染高危人群。潮濕、溫暖、偏酸環境是真菌繁殖的良好條件。三氯羥基二苯醚對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌有較強的抑制作用，對組織刺激性小，不易損傷正常黏膜，對炎癥潰爛黏膜有安撫、鎮痛及促進上皮修復等作用。以三氯羥基二苯醚為主要抗菌成分的含漱液在臨床上已作為術后口腔護理用藥，但是用于術前口腔護理尚未見報道。本文觀察組患者于術前3d開始應用三氯羥基二苯醚，而對照組患者于術后1d開始應用，均至手術切口拆線為止，觀察組術后各種口腔并發癥（口臭、潰瘍、牙齦出血、真菌斑）的發生率均較對照組明顯降低，差異有統計學意義（P＜0.01）。提示術前對將接受肝移植手術的患者進行有效地口腔護理，徹底清潔口腔，可降低術后口腔并發癥。

綜上所述，肝移植患者術前即采用含三氯羥基二苯醚成分漱口液進行口腔護理，不僅達到了清潔口腔的目的，同時能有效地降低術后各種口腔并發癥的發生率，減輕患者術后痛苦，可能會通過抑制口腔細菌易位，進而減少肺部感染發生率，提高肝移植術后的生存率。

【參考文獻】

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（本文編輯：趙麗潔）

PREPARATION AND THERMODYNAM IC STUDY OF NITRENDIPINE MOLECULARLY IMPRINTED POLYMERS

ZHANG Ziyi1，FENG Lixia2，XIU Rong3*（1.Department of Surgery，Staff Hospital，Hebei Huabei Diesel Engine Co，Ltd，Shijiazhuang 050081，China；2.Department of Foreig Languages，HebeiMedical University，Shijiazhuang 050017，China；3.Department of
Physical Chemistry，the School of Pharmacy，Hebei Medical University，Shijiazhuang 050017，China）

Objective To investigate the preparation，drug identification and thermodynamic properties of the nitrendipine molecularly imprinted polymers（MIP）.And to explore new methods for determination and chiral separation of nitrendipine drug.MethodsMIPs for nitrendipine were prepared by bulk polymerization method，utilizing methacrylic acid（MAA）as functional monomer，trimethylol propane triacrylate（TMPTA）as cross-linking agent.Selective recognition characteristics of MIPs for nitrendipine，nimodipine，and felodipine drugmolecules were studied in equilibrium binding experiment.ResultsThe static adsorption distribution coefficient（KD）values of three drugs were 0.326 4，0.187 5，0.032 9，respectively.TypeⅠadsorption isotherm was obtained，and an exothermic process of polymerswas controlled by enthalpy.ConclusionMIP prepared in this study had a higher selectivity for nitrendipine，which suggests certain practical significance for enrichment，determination and chiral separation of nitrendipine drug.The thermodynamics results showed that nitrendipine imprinted polymer adsorption was an enthalpy control process，which can further deepen the understanding of the adsorption mechanism.

nitrendipine；thermodynamic；adsorption

R917.7

A

1007-3205（2013）07-0796-04

2012-12-26；

2013-03-28

河北省科技廳重點資助項目（07276101D-37）

張自一（1955-），男，山東臨清人，河北華北柴油機有限責任公司職工醫院主治醫師，從事普通外科疾病診治研究。

*通訊作者。E-mail：xiurong1956@sina.com

10.3969/j.issn.1007-3205.2013.07.019