米诺地尔分子印迹聚合物的制备与吸附性能

韩 飞， 王苗苗， 李慕春*， 方静涵

（新疆维吾尔自治区分析测试研究院，新疆 乌鲁木齐 830011）



米诺地尔分子印迹聚合物的制备与吸附性能

韩 飞， 王苗苗， 李慕春*， 方静涵

（新疆维吾尔自治区分析测试研究院，新疆 乌鲁木齐 830011）

摘 要：以吸附量为评价指标，筛选米诺地尔分子印迹聚合物的合成条件。结果表明，制备该聚合物的较佳反应条件是V(甲醇)/V(乙腈)＝1∶3为致孔剂、α-甲基丙烯酸（MAA）为功能单体、n(米诺地尔)/n(MAA)/n(交联剂)＝1∶6∶20，采用筛选出的合成条件制备出的分子印迹聚合物，对模板分子有良好的吸附性能。

关键词：米诺地尔；分子印迹聚合物；制备；吸附

分子印迹技术（molecular imprinting technique, MIT）是以目标分子为模板，通过功能单体与模板的相互作用，使功能单体聚集在模板周围形成一种可逆的复合物。功能单体与交联剂在致孔剂的作用下发生共聚反应生成高聚物，最后再将模板从高聚物中洗脱出来，所生成的高聚物即为分子印迹聚合物[1]。因为在制备过程中留下了与模板分子空间结构匹配、官能团相互作用的孔穴，所以分子印迹聚合物对模板分子具有较强的选择吸附能力。分子印迹技术以其特异识别性、结构预定性和广泛实用性，已在生物模拟物、色谱分离、固相萃取、结构类似物的筛选等领域展现了非常好的应用前景[2-5]。

米诺地尔，化学名为 6-(哌嗪基)-2,4-嘧啶二胺-3-氧化物，结构如图1，又名长压定、哌嘧啶二胺、降压定、敏乐血定、敏乐定，米诺地尔是一种二型的5α还原酶抑制剂。因为米诺地尔在高血压的治疗中发现其可使毛发变长变粗的作用，所以目前它被开发应用作为治疗男性秃发的外用药物。到目前为止米诺地尔引起头发生长的机制仍然没有完全解释清楚，认为其中包含了多种途径。虽然它对生发的机理还未清楚，但是该药的扩张血管能力提示，它可能是通过增大血液供应而使毛发生长。据有关报道，米诺地尔对治疗斑秃也有一定的作用[6]。也有报道表明米诺地尔直接影响角化细胞的生长，增强培养基中角化细胞的存活率和延长了细胞的寿命[7]。1988年美国FDA批准米诺地尔可用于治疗男性雄激素性脱发。

图1 米诺地尔化学结构式

本文以米诺地尔为模板分子，筛选合成的反应条件，聚合了米诺地尔分子印迹聚合物，通过平衡吸附实验来研究该印迹聚合物对米诺地尔的选择吸附性能。实验结果可以为从复杂的天然产物中高效筛选米诺地尔结构类似物，提供实验依据。

1 实验

1.1 试剂与仪器

米诺地尔（纯度≥99%，上海士锋生物科技有限公司），甲醇（AR，天津市富宇精细化学有限公司），乙腈（AR，天津市富宇精细化学有限公司），α-甲基丙烯酸（MAA，AR，成都市科龙化工试剂厂），4-乙烯基吡啶（4-VP，澳德思奇上海贸易有限公司），丙烯酰胺（AR，成都市科龙化工试剂厂），乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA，澳德思奇上海贸易有限公司），偶氮二异丁腈（AIBN，AR天津市光复精细化工研究所），丙酮（AR，西安化学试剂厂），四氢呋喃（AR，天津市富宇精细化学有限公司），甲苯（AR，天津市富宇精细化学有限公司）。

紫外分光光度计UV-2700（日本岛津公司），电热恒温水浴锅HHS型（上海博讯实业有限公司医疗设备厂），超声清洗器SK6200HP（上海科导超声仪器有限公司），隔膜真空泵GM-0.5B（天津市津腾实验仪器设备有限公司），梅特勒―托利多XS204天平（梅特勒―托利多仪器有限公司），西格玛Sigma 3K15高速离心机，卧式恒温培养振荡器ZWY-211C（智城分析仪器制造有限公司）

1.2 分子印迹聚合物的合成

1.2.1溶剂和致孔剂的筛选

称取米诺地尔1 mg，置于10 mL比色管中，分别用甲醇、乙腈、丙酮、氯仿、四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷超声溶解，观察溶剂性能。

甲醇和乙腈的混合溶液超声溶解米诺地尔，甲醇和乙腈的比例分别为V甲醇/V乙腈=1∶1、1∶2、1∶3、2∶1、3∶1。

1.2.2功能单体的筛选

称取1.5 mg米诺地尔，用甲醇溶解定容至150 mL，配成质量浓度为10 μg/mL的米诺地尔甲醇溶液。称取5 mg丙烯酰胺，用甲醇溶解定容至50 mL，配成质量浓度为100 μg/mL的丙烯酰胺甲醇溶液。准确移取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，相对应的溶剂定容至25 mL，配成100 μg/mL的4-乙烯基吡啶甲醇溶液。

按米诺地尔和功能单体摩尔比，具体移取体积如表1所示。

表1 米诺地尔甲醇溶液和三种功能单体甲醇溶液的移取体积

1.2.3分子印迹聚合物的制备

分子印迹聚合物的制备：称取0.3 mmol的米诺地尔62.7 mg，用100 mL V甲醇/V乙腈＝1∶3溶解，加入0.15 mg的MAA，超声放置3 h，按n米诺地尔/nMAA/n交联剂＝1∶6∶20、1∶6∶30、1∶6∶40加入1.13、1.7、2.26 mL的EGDMA，40 mg AIBN，超声10 min，通N210 min，抽真空10 min，65℃水浴反应24 h。

从聚合物中洗涤出米诺地尔：得到聚合物过滤，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处无吸收，取出，60℃真空干燥。

1.2.4分子印迹聚合物的吸附性能检测

称取62.7 mg的米诺地尔，用V甲醇/V乙腈＝1∶3溶解定容至150 mL，配成2 mmol的母液，分别移取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。称取干燥好的分子印迹聚合物各20 mg 于10 mL离心管中，分别加0～2 mmol的溶液3 mL，20℃ 180 r/min恒温摇床24 h。取吸附后的溶液，9 000 r/min 离心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下测定。

2 结果与讨论

2.1 溶剂的筛选

米诺地尔在甲醇、乙腈、丙酮、氯仿、四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷溶剂中超声溶解，发现甲醇和乙腈可以溶解米诺地尔，所以选择甲醇、乙腈作为米诺地尔的溶剂。

2.2 功能单体及用量的筛选

把米诺地尔甲醇溶液和三种功能单体的甲醇溶液按表1比例混合，超声5 h，紫外分光光度计200～400 nm下扫描，得图2～4。

由图2～4可以看出，AM与米诺地尔的混合溶液在287.4、262.2、231 nm处有吸收，随着AM的增加，最大吸收波长出现蓝移，为0.6 nm。MAA与米诺地尔的混合溶液在287、262.2、230.8 nm处有吸收，随着MAA的增加，最大吸收波长出现蓝移，为2.6 nm。4-VP与米诺地尔的混合溶液在286 nm处有吸收，随着4-VP的增加，最大吸收波长发生移动。

虽然米诺地尔与AM、MAA混合后最大吸收波长均发生蓝移，但MAA的混合溶液蓝移幅度较为明显，则功能单体选择MAA较好。当米诺地尔与MAA的比值在1∶6时，最大吸收波长不再发生变化，说明米诺地尔与MAA在摩尔比1∶6时发生了较为理想的结合，则选择n米诺地尔/nMAA＝1∶6。

图2 AM与米诺地尔的紫外可见光谱图

图3 MAA与米诺地尔的紫外可见光谱图

图4 4-VP与米诺地尔的紫外可见光谱图

图5 V甲醇/V乙腈＝1∶3为溶剂时的紫外可见光谱图

2.3 致孔剂的筛选

以甲醇和乙腈的混合溶液为致孔剂，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，用上述溶剂定容，配成100 μg/mL。取米诺地尔1 mL，MAA 6 mL于10 mL比色管中，超声、放置3 h，200～400 nm下扫描，以溶剂做空白。结果如图5所示。

由图5可以看出，V甲醇/V乙腈＝1∶3、甲醇与米诺地尔混合溶液最大吸收波长发生了明显的蓝移，为1.4 nm，其他几种溶剂的混合液蓝移1.2 nm，并且通过吸光度可以看出V乙腈/V甲醇＝1∶3在最大吸收波长处吸光度较大，则选择V甲醇/V乙腈＝1∶3为致孔剂。

2.4 交联剂用量对吸附性能的影响

研究了n米诺地尔/nMAA/n交联剂=1∶6∶20、1∶6∶30、1∶6∶40三种比例的米诺地尔分子印迹聚合物对米诺地尔的吸附性能，分别和三种分子印迹聚合物的空白试验做对比，结果如图6所示。通过图6吸附曲线可以看出，随着交联剂的增加，对米诺地尔吸附量反而下降，当n米诺地尔/nMAA/n交联剂=1∶6∶20时能较好的满足实验要求。

图6 样品1-6的等温吸附曲线1∶6∶20 样品1∶6∶20 空白1∶6∶30 样品1∶6∶30 空白1∶6∶40 样品1∶6∶40 空白

3 结论

本文通过米诺地尔分子印迹聚合物合成条件的筛选试验，米诺地尔在V甲醇/V乙腈＝1∶3致孔剂中与MAA结合较好，最大吸收波长处发生了较为明显的蓝移，为1.4 nm。通过试验，合成了一组米诺地尔分子印迹聚合物，以吸附量为指标，吸附曲线实验表明n米诺地尔/na-甲基丙烯酸/n交联剂＝1∶6∶20吸附效果最好。米诺地尔分子印迹聚合物的最佳反应条件是V甲醇/V乙腈=1∶3为致孔剂、a-甲基丙烯酸（MAA）为功能单体、n米诺地尔/n a-甲基丙烯酸/n交联剂＝1∶6∶20。

参考文献：

[1] 代秀菊, 涂平, 秦俭, 等. 米诺地尔对培养人头皮毛囊生长的影响[J]. 临床及实验研究, 2002, 31(1): 6-8.

[2] Philpott M P, Green M R, Kealey T. Human hair growth in vitro[J]. Journal of Cell Science, 1990, 97(3): 463-471.

[3] 巫珊, 张海州. 脂溢性脱发的发生机制及治疗研究进展[J]. 日用化学品科学, 2012, 35(2): 29-33.

[4] 潘莉, 郭新东, 罗海英, 等. 高效液相色谱法测定洗发护发类化妆品中米诺地尔[J]. 江南大学学报, 2011, 10(2): 217-220.

[5] 何志新, 王家璧, 朱学骏, 等. 米诺地尔溶液治疗斑秃的疗效观察[J]. 中华皮肤科杂志, 2004, 35(6): 489-489.

[6] Cohen R L, Alves M E, Weiss V C, et al. Direct effects of minoxidil on epidermal cells in culture[J]. Journal of Investigative Dermatology, 1984, 82(1): 90-93.

[7] Ellis J A, Sinclair R, Harrap S B. Androgenetic alopecia: pathogenesis and potential for therapy[J]. Expert Reviews in Molecular Medicine, 2002, 4(22): 1-11.

[8] 陈声利, 孙建方. 米诺地尔治疗脱发的药理与临床研究[J]. 国外医学（皮肤性病学分册）, 2004, 30(5): 276-278.

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

* 通讯作者：李慕春（1978~），男，硕士，副研究员；主要从事天然产物的提取、分离和应用研究。164228718@qq.com

作者简介：韩 飞（1991~），男，山东曹县人，本科，研究实习员；主要从事天然产物的提取、分离和应用研究。

收稿日期：2015-11-02

文章编号：1009-220X(2016)01-0015-04

DOI:10.16560/j.cnki.gzhx.20160104

中图分类号：O657

文献标识码：A