對乙酰氨基酚分子印跡聚合物的制備及其吸附性能的測定

劉祺鳳，李俊杰，王琳琳，孔志慧，張迎賓

（河北農業(yè)大學理工學院，河北 滄州 061100）

對乙酰氨基酚分子印跡聚合物的制備及其吸附性能的測定

劉祺鳳，李俊杰，王琳琳，孔志慧，張迎賓

（河北農業(yè)大學理工學院，河北 滄州 061100）

本文以對乙酰氨基酚為模版分子，乙腈為溶劑，丙烯酰胺為功能單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯為交聯(lián)劑，偶氮二異丁腈為引發(fā)劑，制備了對乙酰氨基酚分子印跡聚合物（APAP-MIP）。詳細探討了影響聚合物吸附性能的因素。合成優(yōu)化條件為：印跡分子、功能單體、交聯(lián)劑的比例為1∶4∶20（mol），粒徑為0.068～0.075mm，合成溫度為60℃。在最佳條件下，制備得到的APAP-MIP對模板分子對乙酰氨基酚顯示出很強的識別能力，6h內每g聚合物對APAP的吸附量達227.6mg，而對參比分子乙酰苯胺的吸附量只有64.3mg，結果顯示APAP-MIP具有較強的選擇性吸附性能。

對乙酰氨基酚；分子印跡聚合物；制備；吸附

分子印跡（又稱為分子烙印或模板聚合，Molecular Imprinting）技術是一種可獲得在空間結構和結合位點上與某一分子（模板分子）完全匹配的聚合物的實驗制備技術，具有專一性高、制備簡單、穩(wěn)定性好、可重復使用等優(yōu)點，廣泛應用于對映體及異構體的分離[1]、固相提取與分離技術[2-4]、分子印跡模擬生物傳感器[5-6]、臨床藥物分析[7]、模擬催化[8-9]等領域，是近年來仿生化學的研究熱點。

對乙酰氨基酚(Acetaminophen，APAP)是全世界知名的用來擺脫輕中度疼痛與頭痛、背痛、關節(jié)炎、術后疼痛的藥物，以及減少細菌、發(fā)燒病毒的起源，還是一種常見的解熱鎮(zhèn)痛藥[10]。它效果優(yōu)良，吸收快，對胃腸道的刺激小，因此，在臨床上的應用十分廣泛，在許多非處方藥中都有APAP成分，種類超過100種[11]，APAP還是2008年歐洲和美國市場銷售最好的非專利藥品[12]。APAP在一般治療劑量下較少引發(fā)不良反應，但是一旦攝入量過大，就會對肝臟產生極強的毒性作用，造成急性肝損傷、肝壞死，甚至威脅生命安全。美國醫(yī)院進行的一項調查發(fā)現(xiàn)，662例的急性肝損傷案件，有42%都與APAP有關，其中近一半是因為用藥過量造成的。

分子印跡聚合物就是以某種化合物分子為模板分子合成的一種聚合物。在適當?shù)娜軇┲?，將模板分子與某種功能單體通過共價鍵或者非共價鍵的作用，加入引發(fā)劑及交聯(lián)劑，形成聚合物。在一定的引發(fā)條件下反應一段時間以后，通過一定的方法除去模板分子，聚合物中就存在了很多和模板分子空間結構互補的“空穴”[13]，這樣的“空穴”還具有多重作用點和記憶功能。形成的聚合物對模板分子具有較高的識別能力，就像“鑰匙-鎖”一樣，專一性高，能識別復雜樣品中的印跡分子。印跡聚合物的制備方法簡單，穩(wěn)定性好，利用此種聚合物來檢測APAP的含量，可以提高分析的精確度和準確性，還可以使藥物的檢測變得快速、方便，為有效減少APAP的毒副作用，更加安全有效地使用藥物提供了重要手段。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

TU-1810型紫外可見分光光度計，HZQ-Q型全溫振蕩器，KQ5200E型超聲波清洗器，DZKW-4型電子恒溫水浴鍋，78-1型磁力加熱攪拌器。

丙烯酰胺（AM，AR），乙腈（HPLC），對乙酰氨基酚（APAP，AR），乙酰苯胺（AR），偶氮二異丁腈（AIBN，AR），乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA，AR）。

1.2 APAP-MIP的制備方法

稱取0.1512g的APAP、0.4843g的丙烯酰胺于玻璃試管中，再加入8mL乙腈，在25℃的恒溫振蕩器中震蕩6h。再向上述溶液中加入3.76mL的EGDMA和0.04g的AIBN，超聲脫氣15min，用橡膠皮塞封住玻璃管。之后抽真空通氮除氧交替進行30min，放在60℃的恒溫水浴鍋中48h，得到乳白色棒狀聚合物。取出聚合物干燥6h，在研缽中磨碎聚合物，分別過0.068mm、0.075mm、0.083mm篩，除去過細顆粒。將聚合物與一定量的甲醇/乙酸（9∶1，v%）溶液放在錐形瓶中，在恒溫磁力攪拌器上洗脫聚合物中的APAP。乙酸極性很強，可以破壞印跡分子和功能單體之間的氫鍵結合力，同時可以與功能單體形成氫鍵，加速洗脫。洗脫一段時間后取上清液離心，在紫外分光光度計上進行測定，直到檢測到的APAP分子吸光度不再增加。洗脫后用蒸餾水對聚合物反復、多次洗滌，直到沒有剩余的甲醇乙酸，并將得到的聚合物（APAP-MIPs）干燥，備用?？瞻拙酆衔?NMIP)的合成及處理方法除不加入APAP之外，其他同上。

2 結果與討論

2.1 聚合條件的優(yōu)化

分別改變模板分子、功能單體和交聯(lián)劑的比例、溫度、聚合物粒徑大小，考察印跡聚合物的吸附性能，最終篩選出最優(yōu)的聚合條件。試驗聚合條件見表1，制備出8組不同條件下的印跡聚合物。

表1 試驗聚合條件Tab.1 Experimental conditions of polymerization

2.2 聚合物洗脫動態(tài)分析

印跡聚合物中模板分子的洗脫效果影響著其吸附能力，圖1為以上8組聚合物洗脫過程曲線。由圖1可以看出，隨著洗脫時間的增加，印跡聚合物中溶出了APAP，且吸光度隨時間增長，曲線最終趨于平穩(wěn)。說明該洗脫方法可以洗出一定量的印跡分子。

圖1 洗脫曲線Fig.1 Elution curve

2.3 聚合物對底物的吸附特性

2.3.1 APAP標準曲線的繪制

按表2所示配制APAP標準水溶液，根據(jù)其吸光度測定其標準曲線如圖2所示。

表2 APAP標準曲線數(shù)據(jù)Tab.2 APAP standard curve data

2.3.2 動態(tài)吸附曲線的繪制

圖2 APAP標準曲線Fig.2 APAP standard curve

由動態(tài)吸附性能試驗繪制動態(tài)吸附曲線如圖3所示。其中，單位質量的印跡聚合物對底物APAP的吸附量Q可由下式計算：Q=(ρ0-ρ)V/m。其中ρ0為底物APAP的初始濃度；ρ為吸附一段時間后，底物APAP的濃度；V為溶液體積；m為加入的APAP-MIP的質量。

圖3 聚合物吸附曲線Fig.3 Polymer adsorption curve

從圖3可以看出，隨著時間的增加，APAP-MIP對APAP的吸附量也逐漸增加，在100min內吸附較為迅速，約2h后吸附速度較緩慢，吸附時間達6h后，底物APAP的濃度基本不再發(fā)生變化，說明APAPMIP已經達到了飽和。另外，由圖3還可以看到，第6組MIP的吸附能力最強，該MIP制備條件為：印跡分子、功能單體、交聯(lián)劑的比例為1∶4∶20，粒徑為0.068～0.075mm，合成溫度為60℃。

2.3.3 聚合物選擇性吸附性能測定

選取與APAP分子結構非常相似的乙酰苯胺為參比來考察APAP-MIP的選擇性吸附性能，其中，乙酰苯胺在紫外光下的最大吸收波長為254nm。稱取50mg的APAP-MIP分別投入相同濃度的APAP和乙酰苯胺溶液中，在30℃的條件下恒溫攪拌6h，離心取上清液，紫外光度法測其濃度，計算印跡聚合物對底物的吸附量，結果見表3。

表3 印跡聚合物對不同底物的吸附量Tab.3 Adsorption of the substrate on the MIP

結果顯示，APAP-MIP對APAP表現(xiàn)出較高的吸附性能，而對乙酰苯胺的吸附量很小。這表明在印跡聚合物中存在APAP特定形狀的“空穴”，模板分子的印跡效應在聚合物合成過程中發(fā)揮了重要作用，從而使印跡聚合物具有了良好的選擇性。

3 結論

本試驗以對乙酰氨基酚為模板分子，乙腈為溶劑，丙烯酰胺（AM）為單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）為交聯(lián)劑，偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑，制備了對乙酰氨基酚分子印跡聚合物（APAPMIP），并優(yōu)化了制備條件：印跡分子、功能單體、交聯(lián)劑的比例為1∶4∶20，粒徑為0.068～0.075mm，合成溫度為60℃。制備得到的聚合物通過較為徹底的洗脫過程，可用于選擇性地吸附特定分子APAP。同時本試驗也進一步為印跡聚合物篩選藥物的研究提供了基礎。

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Synthesis and Research of Adsorption Capability of Acetaminophen Molecularly Imprinted Polymer

LIU Qifeng, LI Junjie, WANG Linlin, KONG Zhihui, ZHANG Yingbin
(College of Science and Technology, Agricultural University of Hebei, Cangzhou 061100, China)

The acetaminophen molecularly imprinted polymer was synthesized using paracetamol as template molecule, acetonitrile as solvent, acrylamide as functional monomer and EGDMA (ethylene glycol dimethacrylate) as crosslinking agent, AIBN (AIBN) as initiator agent. The influence factors for polymer adsorption performance were discussed. The appropriate conditions for synthesis of polymers were: the ratio of imprinting molecule, the functional monomer, crosslinking agent was 1:4:20 (mol), particle size was 0.068～0.075mm, the temperature was 60℃. Under the best conditions, the APAP-MIP showed very strong identification capability, which adsorption capacity was 227.6 mg/g of APAP after 6h, for reference the adsorption quantity of molecular acetanilide was only 64.3 mg/g. The results showed that APAP-MIP had strong selective adsorption performance.

acetaminophen; molecularly imprinted polymer; synthesis; adsorption

TQ 314

A

1671-9905(2017)01-0013-04

河北農業(yè)大學渤海校區(qū)師生協(xié)同創(chuàng)新重點資助項目（bhxt0503）；河北農業(yè)大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃資助項目（20162301）

劉祺鳳（1984-），男，河北滄州人，碩士，講師，主要從事化學的教學和科研工作。電話：0317-5605250，E-mail: liuqifeng424@163.com

2016-11-16