背景介绍
手性药物的高效拆分是制药领域的关键技术难题，直接关系药物疗效与安全性。分子印迹技术凭借特异识别性强、稳定性好、实用性高的核心优势，已成为手性分离领域的研究热点，在药物分离、环境监测、生物模拟抗体等场景中广泛应用。氟比洛芬作为重要手性药物，近期研究表明其R型对于海尔默兹病(即老年痴呆)显现出了良好的治疗效果，其高效分离提纯需求迫切。亟需开发新型高效的手性分离材料。基于此，研究团队以R - 氟比洛芬为模板分子，结合分子印迹技术与聚偏氟乙烯中空纤维膜改性，为手性药物拆分提供新路径。
文章亮点
1. 本研究创新性将分子模拟与实验验证相结合，通过 Materials Studio 筛选出最优功能单体 4 - 乙烯基苯甲酸，精准构建 R - 氟比洛芬分子印迹膜。
2. 经 SEM、FT-IR 等表征证实，印迹膜形貌与结构适配特异性识别需求。性能测试显示，该印迹膜对 R - 氟比洛芬饱和吸附值达0.64 μmol/g，是非印迹膜的3.2 倍，对氟比洛芬外消旋体手性选择性系数（QR/Qs）为 1.60，且稳定性优异、可重复使用。
3. 研究不仅为分子模拟筛选手性拆分功能单体提供了实验支撑，也为规模化拆分手性药物奠定基础。
内容介绍
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
1.2 实验方法
1.2.1 筛选功能单体的分子模拟计算
1.2.2 R-flu、功能单体和混合体的光谱扫描
配制物质的量浓度相同的R-flu-单体混合溶液、功能单体的乙腈溶液以及R-flu乙腈溶液，用乙腈定容至刻度，超声5 min，于0～4 ℃下静置 12 h后进行紫外光谱扫描。
1.2.3 R-flu分子印迹膜的制备
将一定质量的功能单体分子4-VBA，模板分子R-flu在致孔剂中溶解，超声混合后加入交联剂EGDMA和引发剂AIBN，充分混匀得预聚液。随后，在得到的预聚液中将中空纤维膜丝浸泡，取出来沥干，在真空干燥箱中60 ℃聚合24 h。用乙酸甲醇混合液洗脱印迹膜的模板分子，直至洗脱液中检测不到模板分子，再用甲醇除去残留的乙酸，最后真空干燥膜丝，得分子印迹复合膜(MIM)。
此外，不加模板分子R-flu，按照相同的方法制备非印迹膜(NIM)。
1.2.4 分子印迹膜材料表征
采用扫描电子显微镜对膜的形貌特征展开分析：将置于液氮冷冻处理后的中空纤维膜折断，观察膜的表面及断截面，以此探究其微观结构形态。进行傅里叶红外光谱表征。
采用膜接触角测试实验验证膜的性能：滴加水至膜表面，注意水的质量保持一致，记录在规定的一段时间里接触角发生的变化，比较分子印迹膜与空白基膜的亲水性能。
1.2.5 吸附实验
2 结果与讨论
2.1 分子印迹膜的制备
2.1.1 功能单体与模板分子相互作用能分析
R-flu与AA、AM、MAA、MMA和4-VBA 5种单体的相互作用能模拟计算结果如表1所示。
2.1.2 功能单体与模板分子及混合体紫外光谱分析
研究表明，在预组装体系里，对比分析体系中实际测量值与理论计算值之间的差值，能够有效评估模板分子与功能单体之间的相互作用强度以及结合力大小，若几种物质之间没有相互作用，则该体系在紫外光谱检测中所呈现的吸光度值是有规律的，其吸光度值应等同于各单独溶液在对应波长区间内吸光度数值之和[28]。差值越大，说明分子间作用力越强。图2为R-flu、各功能单体及混合物的紫外吸收光谱图。
2.1.3 功能单体用量对结合性能的影响
2.1.4 交联剂用量对分子印迹膜的影响
2.1.5 印迹层涂覆时间对膜吸附性能的影响
2.2 印迹膜的性能分析
2.2.1 膜的SEM分析
图6中分别给出了3种膜(PVDF膜、MIM膜、NIM膜)的表面和截面的扫描电镜图。如图6所示，图6a、6c、6e为膜表面形态，从图6a可见空白基膜表面粗糙且有明显孔径，经过分子印迹聚合改性后，NIM和MIM膜表面更密实，孔径消失。图6b、6d、6f是膜的截面图，空白基膜厚约156 μm，印迹后膜厚184和190 μm，这充分表明，在基膜表面形成了均匀的印迹层，为后续膜材料发挥良好性能奠定了基础。
2.2.2 傅里叶红外光谱表征
如图7所示。由于PVDF傅里叶红外光谱的背景吸收很强，在500～1 400 cm-1范围内，曲线1、2和3的信号几乎一致：在1 176和871 cm-1处的峰分别对应了基膜中—CF2—的拉伸和变形振动，2 984 cm-1处弱的吸收峰来自于—CH2—的伸缩振动，表明3组材料均含PVDF。通过对比发现，曲线2在1 737 cm-1处出现了新的吸收峰，曲线3在 1 740 cm-1处出现了吸收峰，这是功能单体4-VP中羧基的C=O伸缩振动吸收峰，表明单体成功地修饰到基膜上。曲线2中，在约 2 924和 2 853 cm-1处出现了2个弱的吸收峰，这是高分子聚合物链上CH3的不对称和对称伸缩振动。比较曲线2和3，典型吸收峰的位置和强度略有不同，这可能是受模板分子与单体间的作用影响导致,综述以上吸收峰的变化，表明印迹层已成功涂覆于PVDF表面。
2.2.3 印迹膜、非印迹膜以及空白基膜的性能
对比分析MIM、NIM和空白基膜的吸附性能，结果如表2所示。MIM对模板分子R-flu的结合量，远远超过了NIM和空白基膜，验证了印迹层成功涂覆在中空纤维膜上。
2.2.4 接触角的测定
2.2.5 分子印迹膜的静态吸附
2.2.6 分子印迹膜的吸附动力学
2.2.7 MIM的选择性吸附实验
2.2.8 印迹膜重复使用实验
3 结论
本文采用表面印迹技术，以R-flu为模版分子，利用MS筛选出最优功能单体4-VBA，并且通过紫外光谱、吸附实验等对模拟筛选的结果进行了分析验证，其中R-flu分子印迹中空纤维膜的制备以及其识别性能为重点考察内容。研究结果表明，采用MS及UV法辅助筛选功能单体，能为手性分离的分子印迹材料的高效开发提供一定的指导。制备的分子印迹膜具有良好的选择性吸附性能，且稳定性较好能重复使用，适合应用于大规模分离。在后续研究中，将进一步拓展分子模拟计算在手性分离中的应用，以期更好的应用于手性药物的规模化分离。
