药学综合创新实验：分子印迹聚合物制备及其在体内药物分析样品前处理中的应用

doi:10.3724/SP.J.1123.2025.08009

摘要/Abstract

摘要：

在全面推进新药科建设和大学生创新创业训练的背景下，我们针对药物分析领域复杂生物样品分析的前处理技术难题，设计了一项将药物分析、高分子化学、分析化学等药学相关学科方向的理论与技术有机融合的药学综合创新实验。实验选择以先进的分子印迹技术为工具，以重要的内源性代谢物胆酸为研究对象，采用沉淀聚合法制备胆酸分子印迹聚合物，应用扫描电镜和红外光谱分析进行结构表征，阐明印迹位点和形成机制，并利用高效液相色谱法和液相色谱-质谱联用分析方法，系统评价材料的吸附性能、选择性及对血浆等生物样品中微量胆酸的分离富集效能。该实验涵盖了从材料设计到合成制备、结构表征、应用性能评价等丰富内容，体现了高阶性、创新性和挑战度。通过专业实践与学科前沿和课程思政的有机结合，切实提升药学专业学生的创新思维和综合实践能力，激发学生的社会和职业责任意识，促进培养高素质应用型药学人才，是全人教育的有益实践。

关键词: 药学综合创新实验, 分子印迹聚合物, 生物样品前处理, 结构表征, 效能评价

Abstract:

Under new pharmaceutical science initiatives and innovation training， we address complex biological sample analysis. A comprehensive pharmaceutical experiment was designed for this purpose. It integrates pharmaceutical analysis， polymer chemistry， and analytical chemistry. Advanced molecular imprinting technology （MIT） serves as the key tool. Cholic acid， a significant endogenous metabolite， is selected as the template. Cholic acid molecularly imprinted polymers （CA-MIPs） are synthesized via precipitation polymerization. Their structure is characterized using scanning electron microscopy （SEM） and Fourier transform infrared spectroscopy （FT-IR）. The imprinting site and formation mechanism is elucidated. Adsorption performance is evaluated by high performance liquid chromatography （HPLC） and liquid chromatography-mass spectrometry （LC-MS）. Selectivity and enrichment efficiency in plasma are assessed. The experiment covers material design， synthesis， and characterization. It also includes application performance evaluation. This demonstrates high-level innovation and challenge. The practice enhances students’ innovative thinking and practical skills. It fosters social and professional responsibility. The project cultivates high-quality applied pharmaceutical talents. This represents a beneficial practice in holistic education.

Key words: comprehensive pharmaceutical innovation experiment, molecularly imprinted polymers （MIPs）, biological sample pretreatment, structural characterization, efficiency evaluation

中图分类号:

O658

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图/表 8

表1 各分析物HPLC分析的流动相与检测波长［13-16］

Table 1 Mobile phase and detection wavelength for HPLC assay of each analyte［13-16］

Analyte	Mobile phase （volume ratio）	Detection wavelength/nm	Ref.
Cholic acid （CA）	ACN-UPW （60∶40）	192	［13］
Chenodeoxycholic acid （CDCA）	ACN-UPW （80∶20）	210	［13］
Glycyrrhetinic acid （GA）	ACN-0.1% formic acid in water （80∶20）	254	［15］
Colchicine （COL）	MOH-0.1% formic acid in water （60∶40）	350	［14］
Dexamethasone （DXMS）	ACN-UPW （49∶51）	240	［16］

图1 MIPs的合成示意图

Fig. 1 Schematic diagram of molecularly imprinted polymers （MIPs） synthesisMAA： methacrylic acid； EGDMA： ethylene dimethacrylate； AIBN： 2，2′-azobis（2-methylpropionitrile）.

图2 （a）MIPs的SEM图谱及（b）NIP和（c）MIPs的 TEM图谱

Fig. 2 （a） SEM image of MIPs and TEM images of （b） non-imprinted polymer （NIP） and （c） MIPs

图3 MIPs及相关原料的红外光谱图

Fig. 3 Fourier-transform infrared spectra of MIPs and the related raw materials

图4 （a）平衡吸附等温线、MIPs的（b）等温吸附模型及（c）吸附动力学曲线

Fig. 4 （a） Equilibrium adsorption isotherms，（b） isothermal adsorption model and （c） adsorption kinetic curve of MIPs

图5 MIPs选择性实验的相关化合物结构式

Fig. 5 Structural formulas of related compounds for MIPs selectivity experiments

表2 吸附选择性参数

Table 2 Selective adsorption parameters

Analyte	MIPs			NIPs			IF	β
Analyte	Q_e/（mg/g）	K_d/（mg/mL）	α	Q_e/（mg/g）	K_d/（mg/mL）	α	IF	β
CA	14.32	1.00	-	2.87	0.067	-	4.99	-
CDCA	10.51	0.44	2.27	2.15	0.048	1.39	4.88	1.02
DXMS	4.50	0.11	8.68	1.65	0.036	1.86	2.73	1.82
GA	1.93	0.043	23.44	1.53	0.033	2.02	1.26	3.96
COL	1.51	0.033	30.54	1.59	0.034	1.94	0.95	5.25

表3 MIPs的应用效能评价（n=3）

Table 3 Application efficiency of MIPs （n=3）

Analyte	Content/（ng/mL）	Added/（ng/mL）	Found/（ng/mL）	Recovery/%	RSD/%
CA	598.2	5	601.4	64.0	0.4
	598.2	50	645.5	94.6	0.3
	598.2	500	1098.3	100.0	0.1
CDCA	90.3	5	94.0	74.0	2.6
	90.3	50	136.0	91.4	1.0
	90.3	500	589.9	99.9	0.6

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