苯磺酸氨氯地平印记聚合物的制备及吸附性能

许文静， 张文生， 张社利

(焦作师范高等专科学校 分离与吸附材料工程技术研究中心，河南 焦作 454000)



苯磺酸氨氯地平印记聚合物的制备及吸附性能

许文静， 张文生， 张社利

(焦作师范高等专科学校 分离与吸附材料工程技术研究中心，河南 焦作 454000)

采用本体聚合的方法合成了苯磺酸氨氯地平印迹聚合物，对功能单体的种类及用量、交联剂用量、模板浓度和聚合时间等参数进行了优化，扫描电子显微镜(SEM)和选择性吸附实验表征了印记聚合物的结构特征及分子识别性能。结果表明，以丙烯酸为功能单体，当氨氯地平、丙烯酸和乙二醇二甲基丙烯酸酯的摩尔比为1∶2∶10时，所合成的聚合物具有最大的吸附容量，达到(127.08±2.92) mg/g，印迹因子α为1.30±0.03，苯磺酸氨氯地平与二羟丙茶碱的分离因子δ为6.57。首次合成了苯磺酸氨氯地平印记聚合物，并且这种聚合物对苯磺酸氨氯地平有良好的识别和富集能力。

分子印记聚合物; 苯磺酸氨氯地平; 特异识别; 吸附性能

0 引 言

苯磺酸氨氯地平(amlodipine besylate)为第三代双氢吡啶类钙拮抗剂(以下称氨氯地平)，分子式C20H25ClN2O5·C6H6O3S，由于具有服药量低、药效维持时间长、不良反应少等优点，是理想的长效降压药物，也是目前临床上治疗冠心病、高血压的重要药物[1-2]。分离检测氨氯地平的方法常用高效液相色谱法[3]、紫外分光光度法[4]、反相高效液相色谱法[5]、高效毛细管电泳法[6]等,高效液相色谱法是作为标准方法用于氨氯地平的分离检测的。对于生物样品，如血浆等，测定其中的目标物常用萃取法进行提取，此法耗费溶剂多、污染环境又费时[7-8]。

分子印记聚合物(Molecularly Imprinted Polymers，MIPs)是一种以待分离分子为模板，人工合成的有分子识别功能的聚合物[9-12]，具有结构预定性、分子识别性、稳定性好等优点，在生物活性物质、药物、农药和环境污染物等的选择性富集、分离和检测方面显示出广泛的应用前景[13-15]。

本研究以氨氯地平为模板，合成一种新型功能高分子材料——氨氯地平印记聚合物，对氨氯地平分子有特异的识别功能，在基质固相分散、固相萃取等高效液相色谱法前处理中用作分散剂，对试样中目标分子进行富集、分离和净化。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

氨氯地平原料药，纯度大于98%(常州瑞明药业有限公司)；二羟丙茶碱原料药，纯度大于98%(上海现代哈森(商丘)药业有限公司)；乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)(广州双键贸易有限公司)；甲基丙烯酸(MAA)，丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸甲酯(MA)4种单体均为分析纯(上海化学试剂公司)，使用前减压蒸馏除去阻聚剂；偶氮二异丁腈(AIBN)、氯仿、丙酮、甲醇、乙酸均为分析纯。

Quonxe 2000型扫描电子显微镜(荷兰FEI公司)；Lambda 35紫外可见分光光度计(PE公司)；SHA-B型水浴恒温振荡器(金坛市精达仪器制造厂)；RFJ型小型安培瓶熔封机(吉首市中诚制药机械厂)。

1.2 印记聚合物的制备

称取一定量的模板分子氨氯地平溶于氯仿中，加入功能单体，振荡预组装60 min。再分别加入交联剂EGDMA和AIBN，超声20 min后通入氮气，熔封。置于60 ℃水浴振荡器中恒温反应18 h。所得块状聚合物经粉碎后过200目筛，把聚合物放入索氏抽提器中，用甲醇/乙酸(V/V为9/1)抽提洗涤，直至抽提液用紫外检测无模板分子吸收，最后用甲醇将聚合物洗至中性，用丙酮反复沉降，除去过细粒子，得到分子印迹聚合物微粒(MIPs)。聚合物在80 ℃下真空干燥24 h。

非印记聚合物(NIPs)除了不加模板分子，其制备方法同印记聚合物(MIPs)。

1.3 聚合物的吸附性能

精确称取50 mg的MIPs或NIPs置于150 mL磨口锥形瓶中，分别加入100 mL质量浓度为100 mg/L的氨氯地平水溶液，25 ℃恒温摇床密闭振荡24 h后，离心，取上清液于237 nm处测定其吸光度。

吸附量Q由吸附前后的质量浓度差计算，计算公式如下:

(1)

(2)

式中：C0为吸附质起始质量浓度，mg/L；Ce为吸附质平衡质量浓度，mg/L；V为溶液体积，L；m为吸附剂的质量，g；Q为吸附量，mg/g；α为印迹因子;QMIPs为单位质量印迹聚合物的饱和吸附量(mg/g);QNIPs为单位质量非印迹聚合物的饱和吸附量(mg/g)。

1.4 吸附选择性实验

精确称取50 mg的MIPs和NIPs，分别加入50 mL氨氯地平-二羟丙茶碱水混合溶液(混合后两者质量浓度均为50 mg/L)，25 ℃恒温水浴振荡24 h，离心，取上清液分别于237、273 nm(二羟丙茶碱最大吸收波长)处测定其质量浓度。采用KD及δ评价其特异吸附性能,

(3)

(4)

(5)

式中:KD为结合位点平衡解离常数，L/g；Cp为聚合物吸附底物的浓度，即聚合物对底物的吸附量Q，mg/g；Ce为吸附平衡时溶液中底物的浓度，mg/L；δ为分离因子；δMIPs为MIPs的分离因子;δNIPs为NIPs的分离因子；δ′为相对分离因子；KDi为模板分子的结合位点平衡解离常数，L/g；KDj为干扰分子的结合位点平衡解离常数，L/g。

1.5 印记聚合物的表面形态分析

采用扫描电子显微镜(SEM)对真空干燥后的MIPs和NIPs的表面形貌进行分析，在50 000倍的放大倍数下观察。

2 结果与讨论

2.1 功能单体的选择

功能单体对于非共价键的MIPs合成非常重要，当模板分子和功能单体之间形成氢键、范德华力和静电引力等非共价力时，合成的MIPs对模板分子才有较高的亲和性和选择性。以4种功能单体分别制备了MIPs，干燥后测试其吸附性能，结果见表1。表1 不同功能单体制备的MIPs对模板分子的吸附性能的影响

单体MAAAAAMMA吸附量Q/(mg·g-1)123.0125.399.7107.7

从表1可以看出，以甲基丙烯酸和丙烯酸为功能单体聚合得到的MIPs的吸附量较大。从外观上看，这两种MIPs呈粒状，强度比较大，另外两种呈面粉状，强度较小。故选择丙烯酸为功能单体。

2.2 模板与单体的比例对MIPs吸附性能的影响

调节丙烯酸的用量合成MIPs，干燥后测试其吸附性能，结果见表2。由表2看出，当模板与功能单体的比例为1∶2和1∶6时，MIPs吸附量比较大;1∶2时其印记因子较高;1∶8时吸附量和印记因子都比较低。可能是比例不利于MIPs形成有效结合位点。所以选择模板与功能单体的比例为1∶2进行下面的实验。

表2 氨氯地平与丙烯酸的摩尔比对聚合物吸附性能的影响

2.3 交联剂对MIPs吸附性能的影响

调节交联剂的用量合成MIPs，用静态吸附实验考察其吸附性能，结果见表3。由表3可知，当功能单体和交联剂的摩尔比为1∶5时，MIPs的吸附效果最好。交联剂用量过小，聚合物的刚性较差，形成的洞穴容易被破坏；交联剂用量过大时，会使聚合物形成致密的结构，不利于模板分子的洗脱，同时减少吸附位点而导致吸附量降低。因此，本实验选择功能单体与交联剂为1∶5的摩尔比。

表3 功能单体和交联剂摩尔比对聚合物吸附性能的影响

2.4 聚合时间对MIPs吸附性能的影响

考察60 ℃时聚合时间对MIPs的吸附性能的影响，见表4。由表4可知，随着聚合时间的延长，MIPs的吸附量增大，印记因子也随之增大。这可能是因为聚合时间延长，聚合物的刚性变强，孔穴的空间结构变稳定，不容易受到破坏。当聚合时间达到18 h时，吸附容量和印迹因子达到最大值。再继续延长聚合时间，吸附容量和印迹因子变化不大。因此，实验选择聚合时间为18 h。

表4 聚合时间对聚合物吸附性能的影响

2.5 溶剂量对MIPs的影响

固定模板分子、功能单体和交联剂的摩尔比，即1∶2∶10，改变溶剂用量，考察聚合物的吸附性能，结果见表5。由表5可知，随着溶剂量的增大，MIPs的吸附量随之增加。这是由于溶剂量增大，单位质量MIPs形成的孔穴也随之增多，吸附量增大。当溶剂量为12.5 mL时，MIPs的吸附量达到最大。继续增加溶剂用量，MIPs的吸附量不再随之增加。因此，本实验选择溶剂用量为12.5 mL，此时氨氯地平物质的量浓度为0.08 mol/L。

表5 聚合时间对聚合物吸附性能的影响

2.6 印记聚合物的吸附选择性

选择氨氯地平和二羟丙茶碱为底物进行选择性吸附实验，结果见表6。由表6可以看出，MIPs对模板分子有良好的识别能力和选择性。这是因为MIPs中存在与模板分子相结合的功能基团，和与之相匹配的特定形状孔穴。而二羟丙茶碱结构中也有羰基、羟基，但其形状和大小与MIPs的孔穴不匹配，与识别位点难以发生作用，所以吸附效果较差。二羟丙茶碱在MIPs和NIPs上的吸附变化不大也说明了这一点。

表6 分子印迹聚合物和非印迹聚合物对模板的选择识别性能

2.7 印记聚合物的形态分析

图1为MIPs和NIPs的SEM图谱。比较可知，MIPs的表面粗糙，孔穴多而较大，形成了与模板分子氨氯地平相匹配的立体孔穴。这种带有模板分子印记的立体孔穴有利于对模板分子的吸附，从而增加了MIPs对氨氯地平的吸附能力和选择性,而NIPs的表面较致密，孔穴少而较小。

3 结 语

通过本体聚合法合成了氨氯地平印迹聚合物。以丙烯酸为功能单体，当氨氯地平、丙烯酸和乙二醇二甲基丙烯酸酯的摩尔比为1∶2∶10，在60 ℃下聚合18 h，得到的印迹聚合物对氨氯地平有最大的吸附能力，平衡吸附量达(127.08±2.92) mg/g，α为1.30±0.03；选择性实验表明,氨氯地平与二羟丙茶碱的分离因子δ为6.57，所合成的印记聚合物具有良好的识别选择性；SEM分析进一步印证了所合成的MIPs中形成了与模板分子氨氯地平相匹配的立体孔穴。

图1 氨氯地平MIPs和NIPs的扫描电子显微镜照片

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Preparation and Adsorption of Molecularly Imprinting Polymers for Amlodipine Besylate

XUWen-jing,ZHANGWen-sheng,ZHANGShe-li

(Separation and Adsorption Materials Engineering Technology Research Center,Jiaozuo Teachers’ College, Jiaozuo 454001, China)

Amlodipine besylate molecularly imprinted polymers (MIPs) with specific recognition and adsorption properties were prepared by bulk polymerization. Polpmerization conditions, such as the kinds and the dosages of functional monomers, the dosages of cross linker, the concentrations of the template, as well as the polymerization time, were optimized. The MIPs were characterized by scanning electronmicroscopey (SEM), and selectivity experiment was employed to investigate the specific recognition ability of polymers to amlodipine besylate. The result showed that when using AA as monomer and the molar ratio of amlodipine besylate, AA, EGDMA was 1∶2∶10, the largest amount of absorption achieved was 127.08±2.92 mg/g and the imprinting factor was 1.30±0.03. The result of selectivity study showed that the selectivity coefficient was 6.57 with respect to amlodipine-diprophylline system. The amlodipine besylate MIPs were prepared at first and the MIPs had the excellent ability of recognition and enrichment for amlodipine besylate.

molecularly imprinted polymers(MIPs); amlodipine besylate; specific recognition; adsorption properties

2014-03-07

河南省科学技术厅基金项目(132300410167,122102310497)；焦作市科技局科技计划项目(201217)

许文静(1966-)，女，河南焦作人，副教授，主要从事聚合物制备及应用研究。Tel.：13462426505;E-mail：xwj900128@126.com

O 631.2

A

1006-7167(2015)01-0030-04