尼群地平分子印迹聚合物的制备和热力学性能研究

张自一，冯丽霞，修 荣

（1.华北柴油机有限责任公司职工医院普外科，河北石家庄050081；2.河北医科大学外语部

三年级教研室，河北石家庄050017；3.河北医科大学药学院物理化学教研室，河北石家庄050017）

·论 著·

尼群地平分子印迹聚合物的制备和热力学性能研究

张自一1，冯丽霞2，修 荣3*

（1.华北柴油机有限责任公司职工医院普外科，河北石家庄050081；2.河北医科大学外语部

三年级教研室，河北石家庄050017；3.河北医科大学药学院物理化学教研室，河北石家庄050017）

目的 探讨尼群地平分子印迹聚合物的制备、药物的识别性及热力学性能。为尼群地平药物含量的测定及手性拆分探索新途径。方法采用本体聚合法，以甲基丙烯酸（methacrylic acid，MAA）为功能单体、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（trimethylol propane triacrylate，TMPTA）为交联剂、尼群地平为印迹分子，制备分子印迹聚合物。运用平衡结合实验，研究印迹聚合物对尼群地平、尼莫地平、非洛地平药物分子的选择识别能力。测定不同温度下印迹聚合物的吸附等温曲线及吸附过程的熵变、焓变和吉布斯自由能变化。结果3种药物的静态吸附分配系数KD值分别为0.326 4、0.187 5、0.032 9，吸附为Ⅰ型等温线，吸附过程是放热和焓控制过程。结论本研究制备的尼群地平印迹聚合物具有较高的选择性，对尼群地平药物的富集、测定及手性拆分具有一定的现实意义。热力学研究表明，尼群地平印迹聚合物的吸附是焓控制过程，这可进一步加深对吸附本质的理解。

尼群地平；热力学；吸附

分子印迹技术是近年来在分子识别研究基础上发展起来的一种新的功能性聚合物合成技术。由于具有卓越的分子识别性能和良好的物理化学稳定性，分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymer，MIP）在色谱分离、生物模拟传感器、模拟酶催化、临床药物分析和膜分离技术等领域展现了良好的应用前景［1-7］。尼群地平（nitrendipine）属二氢吡啶类钙拮抗剂，选择性作用于血管平滑肌，可降低总外周阻力，使血压下降，并能降低心肌耗氧量，对缺血性心肌有保护作用。尼群地平结构中含有1个手性碳原子，有报道［8］指出，手性二氢吡啶类钙拮抗剂中S型对映体比R型具有更高的抗高血压活性，两者的药理作用差异有统计学意义。因此，有必要对该药物进行手性拆分。尼群地平的手性拆分主要为高效液相色谱法（high performance liquid chromatography，HPLC）［9］。该法使用的手性分析柱不但价格昂贵而且不耐用，或要对样品进行衍生化，过程复杂。因此，建立尼群地平药物拆分、富集和检测的新方法具有现实意义。本研究以尼群地平为印迹分子，以甲基丙烯酸为功能单体，采用本体聚合法制备尼群地平MIP，研究MIP对底物分子的吸附性、选择性及吸附过程的热力学性质，考察温度对MIP吸附性能的影响，测定不同温度下MIP吸附过程中的焓变、熵变和自由能变化，从微观角度进一步认识MIP的吸附本质，旨在为尼群地平的手性拆分探索了新的途径。

1 材料与方法

1.1 仪器：THZ-82A水浴恒温振荡器（江苏金坛市重大仪器厂）；TU-1901双光束紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器责任有限公司）。

1.2 试药：尼群地平、非洛地平、尼莫地平原料（河北医科大学制药厂）；甲基丙烯酸（methacrylic acid，MAA，化学纯，天津市大茂化学仪器厂）；偶氮二异丁腈（azobisisobutyronitrile，AIBN，化学纯，天津市博迪化工有限公司）；三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（trimethylol propane triacrylate，TMPTA，天津市化学试剂研究所）；甲醇（分析纯，天津市红岩化学试剂厂）。

1.3 尼群地平分子印迹聚合物的制备：称取尼群地平0.368g（1mmol），加入0.359g（4mmol）MAA，用8mL甲醇溶解，室温振荡反应4h。然后加入0.928 0g（2mmol）交联剂TMPTA，0.055g引发剂AIBN，用超声仪超声脱气10min，充氮气除氧10min，然后将试管塞紧放入超级恒温水浴槽中，60℃下经24h完成反应制得块状聚合物。将聚合物干燥、研磨成粉状后，过160目筛得粒径＜76μm的聚合物。将其放入索氏提取器用甲醇充分洗涤，直至用TU-1901双光束紫外可见分光光度计在353nm处检测不到印迹分子。将洗脱后的聚合物放入真空干燥器中干燥，即得到所用的MIP。非分子印迹聚合物（non-molecularly imprinted polymers，NMIP）的制备除不加印迹分子尼群地平外，其余同上。尼群地平MIP的制备反应式如下。

1.4 标准曲线的绘制

1.4.1 尼群地平标准曲线的绘制：配制浓度为0.1mmol/L的尼群地平甲醇溶液，以甲醇作参比，扫描紫外吸收光谱得尼群地平在353nm处有最大吸收。在此波长下测定不同浓度尼群地平溶液的吸收度，由吸收度A对浓度c作直线回归，方程为A= 6.623 4c+0.003 9（r=1.000）。

以下有关尼群地平的浓度均由此方程对应求得。

1.4.2 非洛地平、尼莫地平标准曲线的绘制：配制浓度为0.1mmol/L的非洛地平、尼莫地平甲醇溶液，以甲醇作参比，扫描紫外吸收光谱，得非洛地平、尼莫地平的最大吸收波长分别为238nm和237nm。在此波长下分别测定不同浓度非洛地平、尼莫地平溶液的吸收度，由吸收度A对浓度c作直线回归，方程分别为非洛地平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 不同温度下尼群地平的平衡吸附量测定：取20.0mg尼群地平MIP，放入4个15mL具塞磨口试管中，加入2.0mL已知浓度的尼群地平标准溶液。将试管放入振荡器中，首先在40℃温度下振荡14h，使其充分吸附，离心5min，取50μL离心液用甲醇稀释至5mL，在353nm波长下进行紫外测定，由标准曲线求其相应的平衡浓度。根据吸附前后浓度

的变化求吸附量Q。50℃、60℃温度下同上操作。

2 结 果

2.1 MIP在不同温度下对底物分子的吸附性能：根据“1.4.3”结果，以吸附量Q对c作图可知，这些吸附等温线均为Ⅰ型吸附等温线，且随着温度的升高吸附量降低，说明吸附过程为放热过程。

2.2 MIP对底物分子的热力学性能研究：ln c与1/T呈良好的线性关系，说明MIP对尼群地平的吸附服从于Clausius-Claperon方程，ln c=△H/RT+K（c为吸附平衡时的浓度，T为绝对温度，K为常数），由其斜率计算各个吸附量下的吸附焓△H。Q=0.21时，ln c=-2.924 4×1/T+11.93；Q=0.17时，ln c=-3.168 1×1/T+12.24；Q=0.11时，ln c= -3.654 8×1/T+13.15

表1 MIP对甲醇溶液中尼群地平的吸附热力学数据Table 1 Thermodynam ic data of nitrendipine onto M IPs in methanol solution

2.4 MIP对底物的选择性：选用尼群地平、尼莫地平、非洛地平为底物，在25℃下，用“1.4.3”平衡结合方法，测定MIP和NMIP的结合量。静态吸附分配系数KD表示聚合物对不同底物的选择性，其计算公式为KD=cp/cS，式中，cp表示聚合物结合底物的浓度，cS表示溶液中底物的平衡浓度。实验结果见表2。

表2 平衡结合条件下MIP和NMIP结合底物的KD值Table 2 KDof tested substrates on M IP and NM IP under equilibrium binding conditions （mL/g）

3 讨 论

本研究结果显示，MIP的吸附焓△H小于0，表明吸附过程是放热的；吸附自由能△G为负值，说明吸附过程为自发的不可逆过程；吸附熵△S为负值，同时随着温度的升高，吸附熵的绝对值减小。其原因是温度升高，不利于吸附，MIP对印迹分子的吸附量减小，整个体系的混乱度增加的缘故［10］；由于△H与△S均为负值，且△S值变化较小，由此可判断尼群地平印迹吸附过程受焓控制。这可进一步加深对吸附本质的理解。

本研究结果还显示，MIP对尼群地平的KD值远远大于非洛地平和尼莫地平，这表明MIP对尼群地平展现了良好的选择性。其原因在于MIP中既有与尼群地平的官能团互补的功能基团，又有与尼群地平的立体结构互补的特定形状的孔穴，正是由于功能基团和立体形状的同时作用，才使得MIP对尼群地平显示出特效的选择结合特性。由于尼莫地平和非洛地平的结构与尼群地平相差较大，其分子难以进入MIP孔穴内部并与其识别位点发生作用。MIP对其基本没有选择性。尼群地平MIP具有高度选择性表明，若进一步制备出S-尼群地平MIP，则可对尼群地平进行手性拆分及S-尼群地平药物含量的富集及测定。因此，该研究具有一定的现实意义。

［1］ YIN X，LIU Q，JIANG Y，et al.Development of andrographolide molecularly imprinted polymer for solid-phase extraction［J］. Spectrochim Acta A Mol Biomol Spectorosc，2011，79（1）：191-196.

［2］ OU JJ，LI X，FENG S，et al.Preparation and evaluation of a molecularly imprinted polymer derivatized silica monolithic column for capillary electrochromatography and capillary liquid chromatography［J］.Anal Chem，2007，79（2）：639-646.

［3］ GAO N，XU Z，WANG FA，et al.Sensitive biomimetic sensor based on molecular imprinting at functionalized indium tin oxide electrodes［J］.Electroanalysis，2007，19（16）：1655-1660.

［4］ HILLBERG AL，BRAIN KR，ALLENDER CJ.Molecular imprinted polymer sensors：implications for therapeutics［J］.Adv Drug Delivery Rev，2005，57（12）：1875-1889.

［5］ PETCU M，SCHAARE PN，COOK CJ.Propofol-imprinted membranes with potential applications in biosensors［J］.Anal Chim Acta，2004，504（1）：73-79.

［6］ OLWILL J，HUGHES H，O'RIORDAIN M，et al.The use of molecularly imprinted sol-gels in pharmaceutical separations［J］. Biosens Bioelectron，2004，20（6）：1045-1050.

［7］ KOBAYASHI T，MURAWAKI Y，REDDY PS，et al.Molecular imprinting of caffeine and its recognition assay by quartz-crystal microbalance［J］.Anal Chim Acta，2001，435（1）：141-149.

［8］ TOKUMA Y，NOGUCHI H.Stereoselective pharmacokinetics of dihydropyridine calcium antagonists［J］.JChromatogr A，1995，694（1）：181-193.

［9］ 宫丽，贺浪冲，任文艳，等.尼群地平对映体在Chiralcel OJ柱上的拆分特性研究［J］.中国药业，2006，15（3）：23-24.

［10］ 黄贱苟，徐满才，李海涛，等.D301树脂对酚类的吸附热力学研究［J］.离子交换与吸附，2003，19（1）：37-42.

（本文编辑：刘斯静）

表1 2组口腔并发症发生率比较 （例数，％）

3 讨 论

口腔是一个以厌氧菌为主的杂菌环境，一般革兰阴性、阳性菌及真菌均可寄生其内，正常状态下，各菌群间相互制约、相互依赖，维持相互间的平衡状态。正常口腔pH值为6.6～7.1，加上饮水、进食、刷牙等，可对细菌起到清除作用。因此，健康人很少发生口腔疾病。长期住院患者，口腔革兰阴性菌定植的可能性增加［4］。长期、反复、大剂量使用多种广谱抗生素引起微生态失调，耐药菌形成，二重感染发生，导致难以控制的感染发生是一个不能回避的问题［5］。

肝移植患者因术后留置气管插管、胃管，手术创伤及应用免疫抑制剂等多种原因，容易发生口腔黏膜损伤。另外，这类患者术后禁食时间较长，唾液分泌减少，常规使用广谱抗生素，加上免疫力低下，易导致口腔菌群失调，成为口腔感染高危人群。潮湿、温暖、偏酸环境是真菌繁殖的良好条件。三氯羟基二苯醚对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌有较强的抑制作用，对组织刺激性小，不易损伤正常黏膜，对炎症溃烂黏膜有安抚、镇痛及促进上皮修复等作用。以三氯羟基二苯醚为主要抗菌成分的含漱液在临床上已作为术后口腔护理用药，但是用于术前口腔护理尚未见报道。本文观察组患者于术前3d开始应用三氯羟基二苯醚，而对照组患者于术后1d开始应用，均至手术切口拆线为止，观察组术后各种口腔并发症（口臭、溃疡、牙龈出血、真菌斑）的发生率均较对照组明显降低，差异有统计学意义（P＜0.01）。提示术前对将接受肝移植手术的患者进行有效地口腔护理，彻底清洁口腔，可降低术后口腔并发症。

综上所述，肝移植患者术前即采用含三氯羟基二苯醚成分漱口液进行口腔护理，不仅达到了清洁口腔的目的，同时能有效地降低术后各种口腔并发症的发生率，减轻患者术后痛苦，可能会通过抑制口腔细菌易位，进而减少肺部感染发生率，提高肝移植术后的生存率。

【参考文献】

［1］ 郑树森.中国肝移植技术热点与前沿探讨［J］.现代实用医学，2011，23（7）：721-722.

［2］ 李萌萌，李荣华，殷恺，等.肝移植术后早期口腔并发症及深部真菌感染的预防［J］.天津医药，2011，39（6）：511-513.

［3］ 李浩渤，高琪，陈惠珍，等.三种口气检测方法的相关性分析［J］.河北医药，2010，32（3）：289-290.

［4］ 任玉蓉，雷梅珍，曾秀育.自配药用于烧伤小儿合并口腔溃疡效果观察［J］.中国全科医学，2011，9（1）：154.

［5］ LU H，WU Z，XU W，et al.Intestinal microbiota was assessed in cirrhotic patients with hepatitis B virus infection.Intestinal microbiota of HBV cirrhotic patients［J］.Microb Ecol，2011，61（3）：693-703.

（本文编辑：赵丽洁）

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

河北省科技厅重点资助项目（07276101D-37）

张自一（1955-），男，山东临清人，河北华北柴油机有限责任公司职工医院主治医师，从事普通外科疾病诊治研究。

*通讯作者。E-mail：xiurong1956@sina.com

10.3969/j.issn.1007-3205.2013.07.019