分子印迹膜及其在手性药物分离中的应用研究进展

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1、分子印迹膜及其在手性药物分离中的应用研究进展*王靖宇，许振良，吴萍，邴乃慈（华东理工大学化学工程研究所膜科学与工程研发中心，上海200237）摘要:分子印迹膜结合了分子印迹技术与膜技术的优点，根据制备方法不同可分为分子印迹填充膜、分子印迹整体膜和分子印迹复合膜三类。近年来分子印迹膜已经成为手性药物的分离领域研究的热点之一。关键词：分子印迹膜;手性分离;制备;应用手性是自然界的本质属性之一，在天然和人工合成的药物中手性化合物占有很大的比例[1]。在手性择优（chiralpreference）[2]的作用下，许多天然的手性分子主要以对映体中的一种

2、存在，由于手性药物的药理作用是通过与体内大分子之间严格的手性识别和匹配实现的，因此手性药物的两个对映异构体常常具有不同的药效学和药动力学行为[3]，如四咪唑左旋体为驱蠕虫药，右旋体为抗抑郁药[2]。通常药物的药理作用仅由一个对映体产生或主要归因于一个对映体，另一个对映体无药理作用或具有严重的副作用[4～6]，如萘普生S-(+)-构型药效是R-(-)-构型的28倍。因此单一对映体药物的开发逐渐成为全世界新药研究的发展方向[7、8]。目前，获得单一对映体药物的主要方法是外消旋体的手性拆分[9]，主要有结晶拆分法、动力学拆分法、酶法拆分法、色谱拆分

3、法和手性膜拆分法等[10、11]，其中，前四类方法由于批处理能力小，工业放大成本高，不适合大规模生产；而膜分离技术具有能耗低、易于连续操作等优点，被普遍认为是进行大规模手性拆分非常有潜力的方法之一，具有良好的应用前景，其中结合膜的稳定性、连续性和节能性及分子印迹的预定性、选择性和专一性等优点为一体的分子印迹膜（MIMs）也必将成为手性药物分离研究领域的一个重要的发展方向。1分子印迹膜的制备分子印迹膜是指包含或由分子印迹聚合物组成的一类膜[12]，通过聚合物对印迹分子的“记忆”效应达到分子识别的目的，其分子立体空间识别能力强，可以实现基于分子识

4、别机理的高选择性分离。通常根据制备方法的不同，分子印迹膜可分为三类[13]：分子印迹填充膜、分子印迹整体膜和分子印迹复合膜。分子印迹填充膜是将预先制备的分子印迹聚合物（MIP，molecularimprintedpolymer）填项目：上海华谊（集团）公司-华东理工大学先进化学与化工技术研究中心基金资助。作者简介：王靖宇(1981-)，女，安徽省人，博士生，讲师，主要从事手性分离和膜分离技术的研究工作。通讯作者：许振良。E-mail:chemxuzl@ecust.edu.cn；电话：021-64253061；传真：021-64252989充在

5、两层平板膜之间，制备出填充型分子印迹膜。Lehmann等[14]采用将纳米级MIP填充在两层聚酰胺膜之间，制备了填充型分子印迹膜。但由于块状MIPs在粉碎、研磨的过程中，形态和结构会发生改变，影响到分子印迹聚合物的性能，因此这类膜的应用范围比较小[15]。分子印迹整体膜是以分子印迹聚合物自身作为支撑体，即在模板分子、功能单体、引发剂等存在下制成铸膜液，成膜后再将模板分子洗脱。其制备方法通常有原位聚合法，溶剂蒸发法和浸没沉淀法。原位聚合法是将模板分子、功能单体、交联剂等溶于适当的溶剂中，再将支撑膜浸入混合液中，或将混合液倾倒在具有一定间距的两块

6、支撑膜间，通过在高温下整体交联成膜。该法由Piletsky[16]小组在1990年进行的。溶剂蒸发法是将铸膜液在玻璃板上铺成一薄膜，随着易挥发的良溶剂不断蒸发溢出，非溶剂的比例越来越大，高分子就沉淀析出形成薄膜。Yoshikawa[17、18]等用苯乙烯树脂和缩氨酸识别基团和基质聚合物共混采用干法相转化过程形成MIM。浸没沉淀法是将高分子材料溶于溶剂中，加入添加剂，配成铸膜液，将铸膜液通过流延法制成平板或圆管型膜，或通过纺丝支撑中空纤维膜，待膜中的溶剂部分挥发后，将其浸入膜相中高分子的非溶剂中，通过水与溶剂间的交换，使液相的膜在水中凝胶固化。

7、Kobayashi[19、20]等报道了以茶碱为印迹分子，用湿法相转化法合成了聚丙烯腈－丙烯酸超滤膜。分子印迹复合膜一般是将已有的商业膜作为基膜，通过界面缩聚、涂覆、动态成膜以及表面聚合等作用[13]形成具有分子印迹功能的皮层，由于具有超滤或微滤支撑层，因此可获得大通量和高选择性的分子印迹膜。具体步骤为：选好基膜材料，将膜浸入包含模板分子、功能单体、交联剂和引发剂的铸膜液中；通过光或热引发进行表面印迹；洗脱印迹分子。Kielczynski等[21]分别以金鸡纳碱和金鸡纳啶为模板分子，以多孔滤纸为支撑体合成了分子印迹复合膜。2分子印迹膜的分离机

8、理分子印迹膜的分离过程是通过分子印迹聚合物中的识别点位对目标分子的选择性，关于其分离机理的解释一般分为两类：促进渗透和延迟渗透[12]。促进渗透就是印迹分子与识别位