許丹丹，顏添輝，賈文仙，周鎮(zhèn)檳，何建峰

（廣州中醫(yī)藥大學(xué) 中藥學(xué)院，廣東 廣州 510006）

表面接枝溫敏分子印跡微球制備及藥物識(shí)別與釋放性能研究

許丹丹，顏添輝，賈文仙，周鎮(zhèn)檳，何建峰

（廣州中醫(yī)藥大學(xué) 中藥學(xué)院，廣東 廣州 510006）

分別以5-氟尿嘧啶（5-Fu）為模板，甲基丙烯酸（MAA）為功能單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）為交聯(lián)劑，偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑，四乙基二硫代秋蘭姆（TED）為可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移劑，采用紫外光引發(fā)沉淀聚合制備出分子印跡聚合物微球（MIP），再以N-異丙基丙烯酰胺（NIPA）為表面聚合單體，通過(guò)活性/可控聚合方法在微球表面接枝制備具有溫敏特性的核殼分子印跡聚合物，并對(duì)該聚合物的吸附性能和釋放性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，該溫敏印跡聚合物微球不僅對(duì)模板分子表現(xiàn)出特異性識(shí)別性能，而且還具有良好的藥物釋放性能，能通過(guò)溫度變化控制藥物的釋放。

5-氟尿嘧啶；分子印跡微球；活性/可控；溫度敏感

分子印跡技術(shù)（Molecular Imprinting Technique，MIT）是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種分子識(shí)別技術(shù)，在手性藥物分離﹑固相萃取﹑臨床藥物分析﹑模擬酶催化﹑仿生傳感器等領(lǐng)域得以廣泛研究與應(yīng)用［1-5］，但在藥物釋放載體方面研究較少。溫度敏感水凝膠能夠感受外界環(huán)境溫度的變化，實(shí)現(xiàn)凝膠體積的收縮或溶脹，因而在藥物控釋領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景［6］。本研究擬用5-氟尿嘧啶為藥物分子，通過(guò)分子印跡技術(shù)和活性/可控聚合方法，設(shè)計(jì)并合成了表面具有溫度敏感凝膠的核殼分子印跡微球，并對(duì)該微球的專一識(shí)別特性和藥物釋放性質(zhì)進(jìn)行了探討。該研究對(duì)于開發(fā)既具有藥物識(shí)別又具有溫度控制釋放的新型藥物釋放載體具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

5-氟尿嘧啶（5-Fu，分析純，上海晶純?cè)噭┯邢薰荆患谆┧幔∕AA，分析純，天津市永大化學(xué)試劑開發(fā)中心）；丙烯酰胺（分析純，天津市福晨化學(xué)試劑廠）；N-異丙基丙烯酰胺（NIPA，分析純，上海物競(jìng)化工科技有限公司）；乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA，98%，上海阿拉丁試劑有限公司，使用前經(jīng)過(guò)減壓蒸餾以除去阻聚劑）；偶氮二異丁腈（AIBN，化學(xué)純，廣州化學(xué)試劑廠，使用前重結(jié)晶）；四乙基二硫代秋蘭姆（TED，分析純，上海EHSY西域機(jī)電系統(tǒng)有限公司）。

XL-30-環(huán)境掃描電子顯微鏡（荷蘭FEI公司）；UV-1000紫外分光光度計(jì)（上海天美儀器公司）；Avatar 30FT-IR紅外光譜儀（美國(guó)Thermo Nicnet公司）；紫外燈裝置（高壓汞燈125 W，浙江正信儀器公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 分子印跡聚合物的制備

稱取5-Fu 26.0 mg﹑功能單體MAA83.1 mg﹑交聯(lián)劑EDMA 906.1 mg﹑活性/可控引發(fā)劑TED 100 mg﹑引發(fā)劑AIBN 100 mg于100 mL圓底燒瓶中，加入50 mL乙腈使混合物充分溶解，通氮?dú)?0 min，密封，將反應(yīng)容器置于紫外燈下照射48 h。反應(yīng)結(jié)束后，將聚合產(chǎn)物離心，分別用甲醇-醋酸（90∶10，v/v）及甲醇洗滌，制得5-Fu分子印跡聚合微球（MIP）。

空白聚合物（NIP）的制備除了不加模板，其他制備以及處理方法與MIP一樣。

1.2.2 溫敏分子印跡聚合物的制備

稱取MIP微球250 mg，溫敏材料NIPA 500 mg，交聯(lián)劑EDMA 20 mg，活性引發(fā)劑TED 10 mg，引發(fā)劑AIBN 10 mg于50 mL圓底燒瓶中，加入30 mL乙腈，通氮?dú)? min，然后密封，在磁力攪拌器下紫外光照射反應(yīng)24 h。反應(yīng)結(jié)束后，將聚合產(chǎn)物離心，用無(wú)水甲醇洗滌，得表面接枝溫敏分子印跡聚合物（CTMIP）。

空白聚合物（CTNIP）的制備除了使用NIP代替MIP外，其他制備以及處理方法與CTMIP一樣。

1.2.3 聚合物吸附性能

分別稱取 MIP﹑NIP﹑CTMIP﹑CTNIP各20 mg于錐形瓶中，分別加入2 mL 的2 mmol/L的5-Fu乙腈溶液，室溫下攪拌24 h，然后離心取適量上清液，用0.22 μm濾膜過(guò)濾，用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)分析濾液中5-Fu的濃度，并計(jì)算出聚合物對(duì)模板分子的吸附量Q（μmol/g）。

1.2.4 聚合物釋放性能

分別稱取50 mg飽和吸附的MIP和CTMIP置于半透膜袋中，密封，將半透膜袋置于錐形瓶中，加入20 mL蒸餾水，置于25 ℃或45 ℃恒溫水浴鍋中振蕩，并在一定的時(shí)間取出2 mL釋放液，測(cè)定其中5-Fu的濃度，并計(jì)算出聚合物的釋放率p%（釋放率等于溶液中5-Fu的釋放量與聚合物初始吸附量的百分比）。

2 結(jié)果與討論

2.1 分子印跡微球的制備

5-Fu結(jié)構(gòu)中有兩個(gè)羰基和兩個(gè)氮原子，本實(shí)驗(yàn)選用帶羧基基團(tuán)的MAA作功能單體與5-Fu充分自組裝，利用其羧基和5-Fu分子上的羰基和氮原子以氫鍵形式形成復(fù)合物，然后加入交聯(lián)劑EDMA﹑引發(fā)劑AIBN與TED，在乙腈溶劑中進(jìn)行沉淀聚合。反應(yīng)中TED作為可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移（RAFT）試劑，該引發(fā)劑能與自由基形成可逆加成-斷裂過(guò)程，該引發(fā)方式所得的聚合物微球表面含有RAFT試劑基團(tuán)，在紫外光照下，含有RAFT試劑基團(tuán)的MIP休眠體被激活，C-S鍵可逆斷裂，又可以形成含自由基的MIP，該活性MIP與溫敏單體NIPA及EDMA可在引發(fā)劑作用下引發(fā)聚合，在MIP表面形成一層溫敏層。圖1為表面接枝溫敏分子印跡微球的制備示意圖。

圖1 表面接枝溫敏分子印跡微球的制備

2.2 表面接枝溫敏分子印跡聚合物表征

2.2.1 紅外光譜

圖2為MIP和CTMIP的紅外光譜圖，MIP紅外圖譜中3 438.08 cm-1為MAA的-OH伸縮振動(dòng)吸收峰，2 974.05 cm-1為CH3伸縮振動(dòng)；1 731.56 cm-1，1 387.11 cm-1分別為EDMA的C=O﹑C-O伸縮振動(dòng)吸收峰；CTMIP在1 652.77 cm-1出現(xiàn)一個(gè)新的吸收峰，其為NIPA的C=O伸縮振動(dòng)吸收峰，由此可知NIPA已成功地嫁接到MIP表面。

圖2 MIP （a）和CTMIP （b）的紅外光譜圖

2.2.2 掃描電鏡

圖3為MIP和CTMIP的掃描電鏡。由圖3可知，通過(guò)RAFT自由基聚合法得到的MIP和CTMIP微球不僅表面潔凈，而且呈良好球形，MIP（a）和CTMIP（b）微球的平均粒徑分別是1.428 μm和1.785 μm，CTMIP微球的平均粒徑略大于MIP，原因是CTMIP在其外表面接枝溫敏材料，形成了外層溫敏膜，增加了整個(gè)分子印跡聚合物的粒徑。

圖3 MIP（a）和CTMIP（b）微球的掃描電鏡圖

2.3 分子印跡聚合物對(duì)底物的識(shí)別特性

選擇5-Fu和茶堿為底物，探討了CTMIP/CTNIP與MIP/NIP對(duì)模板分子的吸附選擇性，結(jié)果列于表。由表1數(shù)據(jù)可知，MIP與CTMIP對(duì)模板分子的吸附量高于相應(yīng)的NIP，這說(shuō)明通過(guò)分子印跡技術(shù)，在聚合物中得到了許多與模板分子形狀匹配﹑官能團(tuán)結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的分子印跡孔穴，這些孔穴對(duì)模板分子5-Fu具有專一識(shí)別能力。MIP與CTMIP對(duì)茶堿的吸附量與相應(yīng)空白聚合物較為接近，這是因?yàn)椴鑹A雖然在結(jié)構(gòu)上也含羰基與氨基，但它的分子形狀大小與印跡聚合物中5-Fu模板留下的孔穴形狀不匹配，故它不能進(jìn)入聚合物孔穴中，因此印跡聚合物與空白聚合物類似，對(duì)之只能表現(xiàn)出很少的非選擇性吸附。選擇性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該印跡聚合物對(duì)模板分子具有良好的識(shí)別能力和選擇性。

表1 CTMIP/CTNIP與MIP/NIP對(duì)底物的吸附量Q/ （μmol/g）

2.4 溫敏分子印跡聚合物釋放動(dòng)力學(xué)研究

圖4為MIP和CTMIP在25 ℃及45 ℃兩種溫度下的動(dòng)力學(xué)釋放行為。由圖4可知，MIP在45 ℃的5-Fu釋放率明顯高于25 ℃的釋放率，這是因?yàn)殡S著溫度升高，5-Fu與分子印跡孔穴功能基團(tuán)之間形成的氫鍵作用力降低，使得釋放升高。而CTMIP表現(xiàn)出與MIP相反的藥物釋放行為，其在45 ℃的5-Fu釋放率明顯低于25 ℃的釋放率。這是因?yàn)镃TMIP表面接上了一層溫敏材料-聚N-異丙基丙烯酰胺，該材料的相變溫度在32 ℃附近，當(dāng)溶液溫度為25 ℃，低于聚合物的相變溫度，此時(shí)外層溫敏網(wǎng)絡(luò)溶脹，水分子容易滲透進(jìn)入CTMIP內(nèi)，導(dǎo)致模板分子與聚合物氫鍵等作用力下降，使藥物分子釋放加快；而當(dāng)溶液溫度為45 ℃，高于聚合物的相變溫度，此時(shí)印跡聚合物表面溫敏層收縮，阻礙了水分子和藥物分子穿過(guò)外層溫敏膜，從而使藥物釋放減少。藥物釋放實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步表明了CTMIP表面成功接枝了溫敏聚合層，該溫敏層對(duì)溫度具有敏感特性，可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)溫度的變化來(lái)控制藥物釋放。

圖4 MIP和CTMIP在25 ℃及45 ℃下的動(dòng)力學(xué)釋放

3 結(jié)論

本研究以5-Fu為模板，MAA為功能單體，EDMA為交聯(lián)劑，AIBN為引發(fā)劑，TED為可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移劑，乙腈為致孔劑，采用紫外光引發(fā)沉淀聚合制備出MIP微球，再通過(guò)活性/可控聚合方法在微球表面接枝N-異丙基丙烯酰胺（NIPA）溫度敏感單體制備出具有溫敏特性的核殼分子印跡聚合物。并且研究結(jié)果表明，該溫敏分子印跡聚合物不僅對(duì)模板分子具有特異識(shí)別性能，而且對(duì)溫度具有敏感特性，可以通過(guò)溫度變化控制藥物釋放，因此在藥物控釋載體領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

［1］ HU X G，HU Y L，LI G K. Development of novel molecularly imprinted solid-phase microextraction fiber and its application for the determination of triazines in complicated samples coupled with high-performance liquid chromatography ［J］. J.Chromatogr. A，2007，1147（1）： 1-9.

［2］ 王穎，李楠. 分子印跡技術(shù)及其應(yīng)用［J］. 化工進(jìn)展，2010，12（29）： 2315-2323.

［3］ 李普慶. 分子印跡膜的制備及應(yīng)用進(jìn)展［J］. 合成技術(shù)及應(yīng)用，2015，30（3）： 21-25.

［4］ 丁鵬，李宗周，汪慶，等. 分子印跡技術(shù)在傳感領(lǐng)域中的研究及應(yīng)用進(jìn)展［J］. 化學(xué)世界，2011，52（3）：178-183.

［5］ LI P，YUAN C W. Surface plasmon resonance studies on molecular imprinting［J］. Sensors，2002，2（1）：35-40.

［6］ HIDETOSHI G，HAO O Z，EIJI Y. Chiral Stimuli–Responsive Gel： Helicity Induction in Poly（phenylacetylene）Gels Bearing a Carboxyl Group with Chiral Amines［J］. J.Am. Chem. Soc，2003，125（9）： 2516-2523.

The Preparation，Drug Recognition and Release Property of Surface Grafting Temperature Sensitive Molecularly Imprinted Microspheres

XU Dandan，YAN Tianhui，JIA Wenxian，ZHOU Zhenbin，HE Jianfeng
（School of Chinese Meterla Medica，Guangzhou University of Chinese Medicine，Guangzhou Guangdong 510006，China）

The molecularly imprinted microspheres were prepared by utilizing 5-fluorouracil（5-Fu） as template，methacrylic acid（MAA） as functional monomer，ethylene glycol dimethacrylate（EDMA） as crosslinker，2，2'-Azobis-isobutyronitrile（AIBN） as initiator，tetraethylthiuram disufide（TED） as reversible addition - fracture chain transfer agent via a precipitation polymerization under UV irradiation. The core-shell molecularly imprinted polymers were further prepared by surface grafting on the microspheres using N-isopropyl acrylamide（NIPA） as surface polymerization monomer through living/controlled method. And the adsorption property and release property were evaluated. The results showed that the temperature sensitive imprinted polymer not only has specificity recognition ability for the template，but also has good release property，and it can control the drug release by varing temperature.

5-fluorouracil；molecular imprinted microspheres；living/controlled；temperature-sensitive

R917

A

1672-6138（2017）04-0009-04

10.3969/j.issn.1672-6138.2017.04.003

2017-06-13

廣東高校優(yōu)秀青年創(chuàng)新人才培養(yǎng)項(xiàng)目（K5090006）。

許丹丹（1991—），女，安徽宿州人，碩士研究生，研究方向：高分子功能材料。

曹娜］