米諾地爾分子印跡聚合物的制備與吸附性能

韓 飛， 王苗苗， 李慕春*， 方靜涵

（新疆維吾爾自治區(qū)分析測(cè)試研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

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米諾地爾分子印跡聚合物的制備與吸附性能

韓 飛， 王苗苗， 李慕春*， 方靜涵

（新疆維吾爾自治區(qū)分析測(cè)試研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

摘 要：以吸附量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，篩選米諾地爾分子印跡聚合物的合成條件。結(jié)果表明，制備該聚合物的較佳反應(yīng)條件是V(甲醇)/V(乙腈)＝1∶3為致孔劑、α-甲基丙烯酸（MAA）為功能單體、n(米諾地爾)/n(MAA)/n(交聯(lián)劑)＝1∶6∶20，采用篩選出的合成條件制備出的分子印跡聚合物，對(duì)模板分子有良好的吸附性能。

關(guān)鍵詞：米諾地爾；分子印跡聚合物；制備；吸附

分子印跡技術(shù)（molecular imprinting technique, MIT）是以目標(biāo)分子為模板，通過功能單體與模板的相互作用，使功能單體聚集在模板周圍形成一種可逆的復(fù)合物。功能單體與交聯(lián)劑在致孔劑的作用下發(fā)生共聚反應(yīng)生成高聚物，最后再將模板從高聚物中洗脫出來，所生成的高聚物即為分子印跡聚合物[1]。因?yàn)樵谥苽溥^程中留下了與模板分子空間結(jié)構(gòu)匹配、官能團(tuán)相互作用的孔穴，所以分子印跡聚合物對(duì)模板分子具有較強(qiáng)的選擇吸附能力。分子印跡技術(shù)以其特異識(shí)別性、結(jié)構(gòu)預(yù)定性和廣泛實(shí)用性，已在生物模擬物、色譜分離、固相萃取、結(jié)構(gòu)類似物的篩選等領(lǐng)域展現(xiàn)了非常好的應(yīng)用前景[2-5]。

米諾地爾，化學(xué)名為 6-(哌嗪基)-2,4-嘧啶二胺-3-氧化物，結(jié)構(gòu)如圖1，又名長(zhǎng)壓定、哌嘧啶二胺、降壓定、敏樂血定、敏樂定，米諾地爾是一種二型的5α還原酶抑制劑。因?yàn)槊字Z地爾在高血壓的治療中發(fā)現(xiàn)其可使毛發(fā)變長(zhǎng)變粗的作用，所以目前它被開發(fā)應(yīng)用作為治療男性禿發(fā)的外用藥物。到目前為止米諾地爾引起頭發(fā)生長(zhǎng)的機(jī)制仍然沒有完全解釋清楚，認(rèn)為其中包含了多種途徑。雖然它對(duì)生發(fā)的機(jī)理還未清楚，但是該藥的擴(kuò)張血管能力提示，它可能是通過增大血液供應(yīng)而使毛發(fā)生長(zhǎng)。據(jù)有關(guān)報(bào)道，米諾地爾對(duì)治療斑禿也有一定的作用[6]。也有報(bào)道表明米諾地爾直接影響角化細(xì)胞的生長(zhǎng)，增強(qiáng)培養(yǎng)基中角化細(xì)胞的存活率和延長(zhǎng)了細(xì)胞的壽命[7]。1988年美國(guó)FDA批準(zhǔn)米諾地爾可用于治療男性雄激素性脫發(fā)。

圖1 米諾地爾化學(xué)結(jié)構(gòu)式

本文以米諾地爾為模板分子，篩選合成的反應(yīng)條件，聚合了米諾地爾分子印跡聚合物，通過平衡吸附實(shí)驗(yàn)來研究該印跡聚合物對(duì)米諾地爾的選擇吸附性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以為從復(fù)雜的天然產(chǎn)物中高效篩選米諾地爾結(jié)構(gòu)類似物，提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

米諾地爾（純度≥99%，上海士鋒生物科技有限公司），甲醇（AR，天津市富宇精細(xì)化學(xué)有限公司），乙腈（AR，天津市富宇精細(xì)化學(xué)有限公司），α-甲基丙烯酸（MAA，AR，成都市科龍化工試劑廠），4-乙烯基吡啶（4-VP，澳德思奇上海貿(mào)易有限公司），丙烯酰胺（AR，成都市科龍化工試劑廠），乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA，澳德思奇上海貿(mào)易有限公司），偶氮二異丁腈（AIBN，AR天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所），丙酮（AR，西安化學(xué)試劑廠），四氫呋喃（AR，天津市富宇精細(xì)化學(xué)有限公司），甲苯（AR，天津市富宇精細(xì)化學(xué)有限公司）。

紫外分光光度計(jì)UV-2700（日本島津公司），電熱恒溫水浴鍋HHS型（上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠），超聲清洗器SK6200HP（上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司），隔膜真空泵GM-0.5B（天津市津騰實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有限公司），梅特勒―托利多XS204天平（梅特勒―托利多儀器有限公司），西格瑪Sigma 3K15高速離心機(jī)，臥式恒溫培養(yǎng)振蕩器ZWY-211C（智城分析儀器制造有限公司）

1.2 分子印跡聚合物的合成

1.2.1溶劑和致孔劑的篩選

稱取米諾地爾1 mg，置于10 mL比色管中，分別用甲醇、乙腈、丙酮、氯仿、四氫呋喃、甲苯、二氯甲烷超聲溶解，觀察溶劑性能。

甲醇和乙腈的混合溶液超聲溶解米諾地爾，甲醇和乙腈的比例分別為V甲醇/V乙腈=1∶1、1∶2、1∶3、2∶1、3∶1。

1.2.2功能單體的篩選

稱取1.5 mg米諾地爾，用甲醇溶解定容至150 mL，配成質(zhì)量濃度為10 μg/mL的米諾地爾甲醇溶液。稱取5 mg丙烯酰胺，用甲醇溶解定容至50 mL，配成質(zhì)量濃度為100 μg/mL的丙烯酰胺甲醇溶液。準(zhǔn)確移取9.85 mL甲基丙烯酸，用甲醇定容至100 mL，配成100 μg/mL的甲基丙烯酸甲醇溶液。移取2.53 mL 4-乙烯基吡啶，相對(duì)應(yīng)的溶劑定容至25 mL，配成100 μg/mL的4-乙烯基吡啶甲醇溶液。

按米諾地爾和功能單體摩爾比，具體移取體積如表1所示。

表1 米諾地爾甲醇溶液和三種功能單體甲醇溶液的移取體積

1.2.3分子印跡聚合物的制備

分子印跡聚合物的制備：稱取0.3 mmol的米諾地爾62.7 mg，用100 mL V甲醇/V乙腈＝1∶3溶解，加入0.15 mg的MAA，超聲放置3 h，按n米諾地爾/nMAA/n交聯(lián)劑＝1∶6∶20、1∶6∶30、1∶6∶40加入1.13、1.7、2.26 mL的EGDMA，40 mg AIBN，超聲10 min，通N210 min，抽真空10 min，65℃水浴反應(yīng)24 h。

從聚合物中洗滌出米諾地爾：得到聚合物過濾，干燥，然后用V甲醇/V乙酸=9∶1索氏提取，直至提取液在286 nm處無(wú)吸收，取出，60℃真空干燥。

1.2.4分子印跡聚合物的吸附性能檢測(cè)

稱取62.7 mg的米諾地爾，用V甲醇/V乙腈＝1∶3溶解定容至150 mL，配成2 mmol的母液，分別移取0、2.5、5、7.5、10、12.5、15、17.5、20、25 mL于25 mL的比色管中，用V甲醇/V乙腈＝1∶3溶液定容，配制成0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、2.0 mmol的溶液。稱取干燥好的分子印跡聚合物各20 mg 于10 mL離心管中，分別加0～2 mmol的溶液3 mL，20℃ 180 r/min恒溫?fù)u床24 h。取吸附后的溶液，9 000 r/min 離心10 min，取上清液4 mL于10 mL比色管中，用甲醇定容至10 mL，286 nm下測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 溶劑的篩選

米諾地爾在甲醇、乙腈、丙酮、氯仿、四氫呋喃、甲苯、二氯甲烷溶劑中超聲溶解，發(fā)現(xiàn)甲醇和乙腈可以溶解米諾地爾，所以選擇甲醇、乙腈作為米諾地爾的溶劑。

2.2 功能單體及用量的篩選

把米諾地爾甲醇溶液和三種功能單體的甲醇溶液按表1比例混合，超聲5 h，紫外分光光度計(jì)200～400 nm下掃描，得圖2～4。

由圖2～4可以看出，AM與米諾地爾的混合溶液在287.4、262.2、231 nm處有吸收，隨著AM的增加，最大吸收波長(zhǎng)出現(xiàn)藍(lán)移，為0.6 nm。MAA與米諾地爾的混合溶液在287、262.2、230.8 nm處有吸收，隨著MAA的增加，最大吸收波長(zhǎng)出現(xiàn)藍(lán)移，為2.6 nm。4-VP與米諾地爾的混合溶液在286 nm處有吸收，隨著4-VP的增加，最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生移動(dòng)。

雖然米諾地爾與AM、MAA混合后最大吸收波長(zhǎng)均發(fā)生藍(lán)移，但MAA的混合溶液藍(lán)移幅度較為明顯，則功能單體選擇MAA較好。當(dāng)米諾地爾與MAA的比值在1∶6時(shí)，最大吸收波長(zhǎng)不再發(fā)生變化，說明米諾地爾與MAA在摩爾比1∶6時(shí)發(fā)生了較為理想的結(jié)合，則選擇n米諾地爾/nMAA＝1∶6。

圖2 AM與米諾地爾的紫外可見光譜圖

圖3 MAA與米諾地爾的紫外可見光譜圖

圖4 4-VP與米諾地爾的紫外可見光譜圖

圖5 V甲醇/V乙腈＝1∶3為溶劑時(shí)的紫外可見光譜圖

2.3 致孔劑的篩選

以甲醇和乙腈的混合溶液為致孔劑，考察了V甲醇/V乙腈＝1∶1、1∶2、1∶3、2∶1、3∶1、甲醇溶解定容，配成100 μg/mL。移取4.9 μL MAA于50 mL比色管中，用上述溶劑定容，配成100 μg/mL。取米諾地爾1 mL，MAA 6 mL于10 mL比色管中，超聲、放置3 h，200～400 nm下掃描，以溶劑做空白。結(jié)果如圖5所示。

由圖5可以看出，V甲醇/V乙腈＝1∶3、甲醇與米諾地爾混合溶液最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生了明顯的藍(lán)移，為1.4 nm，其他幾種溶劑的混合液藍(lán)移1.2 nm，并且通過吸光度可以看出V乙腈/V甲醇＝1∶3在最大吸收波長(zhǎng)處吸光度較大，則選擇V甲醇/V乙腈＝1∶3為致孔劑。

2.4 交聯(lián)劑用量對(duì)吸附性能的影響

研究了n米諾地爾/nMAA/n交聯(lián)劑=1∶6∶20、1∶6∶30、1∶6∶40三種比例的米諾地爾分子印跡聚合物對(duì)米諾地爾的吸附性能，分別和三種分子印跡聚合物的空白試驗(yàn)做對(duì)比，結(jié)果如圖6所示。通過圖6吸附曲線可以看出，隨著交聯(lián)劑的增加，對(duì)米諾地爾吸附量反而下降，當(dāng)n米諾地爾/nMAA/n交聯(lián)劑=1∶6∶20時(shí)能較好的滿足實(shí)驗(yàn)要求。

圖6 樣品1-6的等溫吸附曲線1∶6∶20 樣品1∶6∶20 空白1∶6∶30 樣品1∶6∶30 空白1∶6∶40 樣品1∶6∶40 空白

3 結(jié)論

本文通過米諾地爾分子印跡聚合物合成條件的篩選試驗(yàn)，米諾地爾在V甲醇/V乙腈＝1∶3致孔劑中與MAA結(jié)合較好，最大吸收波長(zhǎng)處發(fā)生了較為明顯的藍(lán)移，為1.4 nm。通過試驗(yàn)，合成了一組米諾地爾分子印跡聚合物，以吸附量為指標(biāo)，吸附曲線實(shí)驗(yàn)表明n米諾地爾/na-甲基丙烯酸/n交聯(lián)劑＝1∶6∶20吸附效果最好。米諾地爾分子印跡聚合物的最佳反應(yīng)條件是V甲醇/V乙腈=1∶3為致孔劑、a-甲基丙烯酸（MAA）為功能單體、n米諾地爾/n a-甲基丙烯酸/n交聯(lián)劑＝1∶6∶20。

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Preparation and Adsorption of Minoxidil Molecular Imprinting Polymer

HAN Fei, WANG Miao-miao, LI Mu-chun*, FANG Jing-han
（Xinjiang Uyger Autonomous Region Academy Of Instrumental Analysis, Urumchi 830011,China）

Abstract:With adsorption quantity as the evaluation index, preparation conditions of Minoxidil molecular imprinting polymer were studied. The results showed that the better reaction conditions as acetonitrile/methanol 3∶1 (V/V) as the hole agents, α-methyl acrylic acid (MAA) as functional monomer, n(Minoxidil)/n(MAA)/n(crosslinking agent)＝1∶6∶20. Using the selected synthetic conditions, the molecular imprinting polymer had a good adsorption to the template molecule.

Key words:Minoxidil; molecular imprinting polymer; preparation; adsorption

* 通訊作者：李慕春（1978~），男，碩士，副研究員；主要從事天然產(chǎn)物的提取、分離和應(yīng)用研究。164228718@qq.com

作者簡(jiǎn)介：韓 飛（1991~），男，山東曹縣人，本科，研究實(shí)習(xí)員；主要從事天然產(chǎn)物的提取、分離和應(yīng)用研究。

收稿日期：2015-11-02

文章編號(hào)：1009-220X(2016)01-0015-04

DOI:10.16560/j.cnki.gzhx.20160104

中圖分類號(hào)：O657

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A