分子印迹在手性药物分离当中的应用

分子印迹在手性药物分离当中的应用摘要：分子印迹聚合物材料是近几年来发展起来的一种新型吸附与分离材料,具有预定选择性、专一识别性、高度稳定性等优点。本文对分子印迹技术的发展、内容和在手性药物分离当中的应用进行了讨论和评述,并对该领域今后的发展趋势进行了展望。关键字：分子印迹技术分子印迹聚合物手性药物手性分离药物分析前言目前，分子印迹技术（MIT）已应用于手性拆分，仿生传感器，固相萃取，抗体模拟以及控释药物等领域，尤其是在药物领域的应用越来越受到瞩目。正文1，分子印迹技术分子印迹技术（MIT）又称分子烙印技术，是将高分子科学，材料科学，生物化学，化学工程等学科有机结合在一起，为获得在空间结构和结合位点上与模板分子完全匹配的聚合物（即分子印迹聚合物，MIP）的一种新型实验制备技术。分子印迹技术是二十世纪八十年代迅速发展起来的一种化学分析技术，属于泛分子化学研究范畴，通常被人们描述为创造与识别“分子钥匙”的人工“锁”技术。分子印迹技术也叫分子模板技术，最初出现源于20世纪40年代的免疫学。1972年，wulf研究小组首次成功制备出分子印迹聚合物（MIPs)使这方面的研究产生了突破性进展，但其应用仅限于催化领域，而在分子识别领域的应用没有展开，发展缓慢。80年代后非共价型模板聚合物的出现，尤其是1993年Mosbach等人有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道，分子印迹聚合物以其通用性和惊人的立体专一识别性，越来越受到人们的青睐。近年来，该技术已广泛应用于色谱分离、抗体或受体模拟、生物传感器以及生物酶模拟和催化合成等诸多领域，并由此使其成为化学和生物学交叉的新兴领域之一，得到世界注目并迅速发展。其特点有：①预定性：即它可以根据不同的目的制备不同的MIPs，以满足不同的需要。②识别性：即MIPs是按照膜板分子定做的，可专一地识别印迹分子③实用性：即它可以与天然的生物分子识别系统如酶与底物、抗原与抗体等相比拟。但由于它是由化学合成方法所制备的，因此又具有天然分子识别系统所不具备的抗恶劣环境的能力，从而表现出高度的稳定性和长的使用寿命。根据印迹分子和功能单体形，成复合物时的作用力的性质，分子印迹技术可以分为共法(预组织法)和非共价法(自组装法)两种不同类型。分子印迹聚合物的制备分子印迹聚合物材料是近几年来发展起来的一种新型吸附与分离材料,具有预定选择性、专一识别性、高度稳定性等优点。从本质上讲，分子印迹聚合物(MIP)对印迹分子的识别来源于分子印迹聚合物同印迹分子在化学基团及空间结构上的相互匹配。但由于缺乏有效的表征手段，目前对分子识别的机理还缺乏定量和系统的研究，通常是使用MIP作为HPLC的固定相，通过比较模板分子和类似物在印迹聚合物和非印迹聚台物上保留的差异来评价MIP的识别能力，并通过研究发现流动相的组成对保留的影响来探讨其识别机理。2，手性药物手性药物（chiraldrug）是指药物分子结构中引入手性中心后，得到的一对互为实物与镜像的对映异构体。这些对映异构体的理化性质基本相似，仅仅是旋光性有所差别，分别被命名为R-型（右旋）或S-型（左旋）、外消旋。目前所用的药物多为低于50个原子组成的有机小分子，很大一部分也具有手性，含手性因素的的化学药物的对映体在人体内的药理活性、代谢过程及毒性存在显著的差异。当前手性药物的研究已成为国际新药研究的主要方向之一。手性药物在药物中占有很大的比例，在天然和合成的药物中有许多手性化合物，其对映体的药理活性和毒性往往有很大差异，有时甚至性质相反。因此手性药物的分离测定，对研究手性药物的体内药动力学过程，确定药动力学参数、药理和毒理作用机制以及手性药物质量控制等都具有重要意义。分子印迹作为一种分离手性药物的有效的新技术，发展十分迅速。3，分子印迹在手性药物分离中的应用有以下几点：1）MIP在药物手性分离与分析中的应用MIP最广泛的研究领域之一是利用它的特异识别性去分离混合物。近年来，一些国家食品和药物管理局要求今后凡是研制具有不对称中心的药物都必须先进行手性分离，分别测定各个异构体药物动力学和毒理学的各项指标，这就要求提高分离技术。大量研究表明，分子印迹能满足这一技术要求，能将手性混合物拆分，并易于实现商业化、规模化。2）用于手性药物拆分在天然和台成的药物中有许多手性化台物，其对映体的药理活性和毒性往往有很大差异，有时甚至性质相反。最著名的例子是肽胺哌啶酮(thalido。mide)悲剧。肽胺哌啶酮的两个对映体中只有(R)一对映体具有镇静作用，而(S)-对映体是一种强力致畸剂，会导致胎儿畸形；乙胺丁醇(ethambut01)的一种构型用于治疗结核病，而另一种构型却是致盲的，对于这种况尤应特别谨慎。利用分子印迹聚合物来拆分手性药物，即只要在MIP的合成过程中以对映体的一种异构庠作为模板分子，那么合成的MIP只对作为模板分子的异构体有选择性。如果模板分子是L构型，则L构型的保留比D构型强。反之，以D构型为模板分子，则D构型的保留比L构型的更强。根据所用的模板分子，可预测手性对映体的出峰顺序。如果以氨基酸消旋体为模板分子，聚合物没有手性识别能力，说明聚合物本身并不具备3）用于临床药物分析配俸结合分析被用来临床测量血液中的痕量物质，这种分析方法需要一个能选择性地结台待分析物的受体。通常人们用抗体作为受体，但使用抗体操作上很不方便，而且费用高。用分子印迹聚合物来模拟抗体的结合点，分析血液中药物的浓度。所得结果与用免疫分析得到的结果相比较，表明MlP具有同抗体辐似的选择性、结合能力和交叉反应分布，且性能稳定、易制备。用印迹聚台物模拟药物受体，是制备较高选择性的药物检测材料的重要途径。鸦片受体的模拟是一个突出的实例，用(S)一心胺为模板制备的印迹聚合物也是模拟药物的一个典型实例。因而MIP用于I瞄床分析的前景分看好。4）在光学活性药物分离上独具优势目前，绝大多数光学活性物质为外消旋体形式，无法分别测定其药物动力学和毒理学指标，利用MIT可以分离及纯化这些对异构体混合物。国外有研究人员首先把分子印迹聚合物作为高效液相色谱的固定相，拆分模板a-D-甘露吡喃糖苯苷的外消旋体，还有研究人员以S-萘普生与其结构类似物布洛芬和酮进行分离，另外，还有人报道了睾丸酮，胆固醇，唾液酸，磺酞胺，新可尼订等分子印迹聚合物分离模板分子与其类似物，而国内研究人员利用MIT对药物对乙酰氨基酚，头孢氨卞，氧氟沙星酸等分子印迹聚合物的合成和结合选择性进行了研究，对水杨酸，氧氟沙星等药物的分离效果进行了系列研究。5）在重要活性成分分离中发挥作用利用MIT海可以分离重要活性成分，如以（一）一伪麻黄碱和（一）一降麻黄碱为模板的分子印迹聚合物，以苦参碱，黄酮类，萜烯类为模板制备的分子印迹聚合物等可用于相应的药物的提取与分离。4，分子印迹技术的现状和展望分子印迹是一种新的、很有发展潜力的分离技术。和用分子印迹技术，具有特异识别的色谱介质。目前该技术已成功地在色谱分离、抗体或受体模拟、生物传感器以及酶的模拟和催化合成等诸多领域显示出良好的应用前景，尤其是手性拆分上，诸如氨基酸、糖类及其衍生物和药物的手性分离。但仍然存在许多需要进一步研究和解决的问题，首先是分子印迹过程和分子识别过程的机理和表征问题。尽管有不少研究者在这方面作过努力，但结合位点的作用机理、聚合物的形态和传质机理仍然是研究者们所关心的问题。如何从分子水上去更好地理解分子印迹过程和识别过程，仍需努力。另外，MIP用于药物分离和分析方面存在如下一些问题。1)目前该工作存在的主要不足是聚合物容量太小。这主要是因为聚合物中实际有效结合位点太少所致。2)由于结台位点的非均匀性以及可利用的官能团数量的限制，色谱峰会拓宽及拖尾从而影其分离效果。因此需要迸一步优化MIP颗粒的形状、大小和填充柱。3)MIP在制备前焉要纯的对映体分子，这给～些用一般方法难以拆分的消旋物的拆分工作来了困难。4)虽然已有报道在水相中进行了手性拆分，但也都是处于刚刚开始阶段，尚有待迸一步研究。5）目前MIP的制备和应用大多数只能在有机相中进行，如何利用特殊的分子间作用力在水溶液中或极性溶液中进行分子印迹以便接近或达到天然分子识别系统水平，将分子印迹和识别过程从亲脂性药物拓展到亲水性药物尚待研究。5，总结：随着化学、生物学、材料学和分析技术的不断进步，以上困难可通过提高印迹分子回收率，或使用新的交联剂，或提高烙印技术等手段加以克服。总之，MIP作为一种高选择性主体，以其独有的特异性分离特点，预示着该技术在中药活性组分的分离中具有良好的应用前景。参考文献：1）期刊论文王荣艳.王培龙.王静.王锡昌.钟耀广《分子印迹技术的研究的新进展及应用-现代科学仪器》2008(1)2）期刊论文张成丽.周艳梅.马同森.李丽清《用于药物分析的分子印迹技术研究进展-泰山学院学报》2008,30(6)3）分子印迹技术在重要提取分离中的应用》，2009,5-30——唐汉中医药网4）《分子印迹技术用于中药分离有据可依》，2008-6-9_医学教育网5）分子印迹给药系统研究进展[中国药学杂志]--2009年01月01日6）分子印迹样品前处理技术的研究进展[中国科学B辑:化学]--黄健祥;胡玉斐;潘加亮;许志刚;李攻科--2009年08月20日7）期刊论文分子印迹技术及其在药物分析和残留检测中的应用-畜牧与兽医2009,41(4)8）学位论文分子印迹技术在渔药残留测定中的应用20099）分子印迹技术的研究的新进展及应用NewProgressandApplicationofMolecularImprintingTechnique作者:王荣艳,王培龙,王静,王锡昌,钟耀广,期刊-核心期刊现代科学仪器MODERNSCIENTIFICINSTRUMENTS2008年第01期10）分子印迹免疫分析技术及其应用研究进展Advancesinmolecularlyimprintedsorbentimmunoassayanditsapplication作者:徐志祥,方国臻,张燕,王硕,期刊-核心期刊现代化工MODERNCHEMICALINDUSTRY2008年第04期11）分子印迹技术在毒品检测中的应用Applicationofmolecularimprintingtechniqueindrugdetection作者:郝红霞,刘建军,韦天新,朱军,期刊-核心期刊中国法医学杂志CHINESEJOURNALOFFORENSICMEDICINE2009年第05期12）MahonyJO,NolanK,SmythMR,etal.Molecularlyimprintedpolymers-potentialandchallengesinanalyticalchemistry.AnalChimActa,2005,534(1):3113）FarringtonK,MagnerE,ReganF.Predictingtheperformanceofmolecularlyimprintedpolymers:Selectiveextractionofcaffeinebymolecularlyimprintedsolidphaseextraction.AnalChimiActa,2006,566:6014）13OuJJ,DongJ,TianTJ,etal.Enantioseparationoftetrahydropalmatineandcapillaryelectrochromatography.JBiochemBiophMethods,2007,70(1):7115）FigueiredoEC,TarleyCR,KubotaLT,etal.On-linemolecularlyimprintedsolidphaseextractionfortheselectivespectrophotometricdeterminationofcatechol.MicrochemJ,2007,85:290