賈　華，尹瑞林*，鐘　旭，薛　敏，趙　瑜，孟子暉，汪群杰

( 1.北京理工大學化工與環(huán)境學院，北京100081; 2.天津博納艾杰爾科技有限公司，天津300462; 3.中國食品藥品檢定研究院，北京100050)

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分子印跡復合膜對降糖藥的拉曼光譜快速檢測

賈華1，尹瑞林1*，鐘旭2，薛敏1，趙瑜3，孟子暉1，汪群杰2

( 1.北京理工大學化工與環(huán)境學院，北京100081; 2.天津博納艾杰爾科技有限公司，天津300462; 3.中國食品藥品檢定研究院，北京100050)

摘要基于分子印跡技術(shù)的特異性識別特點，以假模板鹽酸胍和4-( 2-氨乙基)苯磺酰胺制備了2種分子印跡復合膜，用其對保健品中的二甲雙胍、苯乙雙胍和格列本脲進行吸附后，采用拉曼光譜法實現(xiàn)了保健品中降糖藥的富集與快速檢測.考察了膜制備過程中納米銀的加入對拉曼光譜的增強作用，以及吸附樣品濃度等的影響.實驗結(jié)果表明，鹽酸胍分子印跡復合膜吸附5 mg/mL以上的二甲雙胍或苯乙雙胍后具有明顯的拉曼響應，4-( 2-氨乙基)苯磺酰胺印跡膜吸附10 mg/mL格列本脲后具有明顯的拉曼響應.所建立的分子印跡復合膜結(jié)合拉曼光譜檢測方法可用于多種實際樣品的檢測.

關(guān)鍵詞保健品;降糖藥;分子印跡復合膜;納米銀;拉曼光譜

*現(xiàn)在北京101中學.

近年來，糖尿病人日益增多，患者在選擇藥物治療的同時常選擇一些保健品以增強自身的抵抗力.在眾多的降糖藥中，雙胍類、磺酰脲類降糖藥一般用于治療Ⅱ型糖尿病，其中二甲雙胍、苯乙雙胍和格列本脲等降糖藥因價格低廉、降糖效果明顯，常被添加到保健品中以提高其降糖效果.楊釗等［1］檢測了15批降糖類產(chǎn)品，其中有11批添加了化學藥，添加次數(shù)最多的是鹽酸苯乙雙胍和格列本脲;張穗等［2］檢測了16批降血糖藥，其中4批摻有西藥格列本脲; Zhou等［3］檢測了5種草藥補充劑，在2種補充劑中發(fā)現(xiàn)二甲雙胍.長期攝入二甲雙胍和苯乙雙胍會引起乳酸血癥，苯乙雙胍已被許多國家禁止使用;攝入格列本脲可造成低血糖癥以及腎上腺皮質(zhì)功能減退、致畸等嚴重不良反應［4］.因此，有必要建立一種對保健品中非法添加的雙胍類以及磺酰脲類降糖藥物進行快速篩查的科學方法.

目前，檢測降糖藥物最常用的方法是高效液相色譜( HPLC)法［5～8］.曾茂法等［9］開發(fā)了同時檢測格列本脲、鹽酸苯乙雙胍、鹽酸二甲雙胍和甲苯磺丁脲4種降糖藥的液相色譜法.分子印跡技術(shù)原理類似于“抗原-抗體”，得到的產(chǎn)物為分子印跡聚合物，可對目標分子特異性識別.為了提高特異性，F(xiàn)eng等［10］將分子印跡與紫外檢測相結(jié)合對人血漿中二甲雙胍進行檢測，檢出限為0. 8 μg/mL.RymLahsini等［11］將分子印跡技術(shù)與高效液相色譜相結(jié)合，制得的分子印跡聚合物對格列本脲有較高的特異性吸附作用，并可對其進行痕量檢測，回收率達87. 1%.Liu等［12］將分子印跡技術(shù)與化學發(fā)光檢測相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)苯乙雙胍濃度在0. 09～2. 0 μg/mL范圍內(nèi)與化學發(fā)光響應信號呈線性關(guān)系，檢出限可達0. 031 μg/mL.傳統(tǒng)的印跡聚合物需要粉碎、研磨及過篩等諸多過程，若將聚合物制作在膜載體上則可簡化過程.除了色譜方法外，紅外光譜［13］和拉曼光譜等［14～17］方法也被用于藥物檢測.拉曼光譜法因靈敏度較高、樣品信息豐富、使用方便、不損壞樣品、樣品用量少和能快速檢測等特點而被廣泛應用，但在復雜基質(zhì)或者痕量物質(zhì)的體系中，由于信號較弱，使得拉曼光譜法受到一定限制.基于金屬的等離子共振效應，附著在粗糙金屬(如金、銀)表面的物質(zhì)的拉曼散射可顯著增強，可明顯提高表面增強拉曼散射的靈敏度.本文將分子印跡技術(shù)( MIT)、膜技術(shù)［18，19］及拉曼光譜法相結(jié)合，采用納米銀分子印跡膜對目標化合物富集后，用拉曼光譜進行檢測，實現(xiàn)了對保健品中雙胍類以及磺酰脲類藥物的富集及快速檢測.

1　實驗部分

1.1試劑與儀器

鹽酸二甲雙胍和格列本脲(純度98%，北京偶合科技有限公司) ;鹽酸苯乙雙胍片和鹽酸苯乙雙胍(純度99. 7%，山東仁和堂藥業(yè)有限公司) ;偶氮二異庚腈( ABVN，純度97%，國藥集團化學試劑有限公司) ;鹽酸胍(純度＞98%)、丙烯酸( AA，純度＞99%)和三甲基丙烷三甲基丙烯酸酯( TRIM，純度＞90%，TCI化成工業(yè)發(fā)展有限公司)，使用前經(jīng)活性炭吸附處理以除去阻聚劑; 4-( 2-氨乙基) -苯磺酰胺(純度99%，阿拉丁試劑有限公司) ;丙烯酰胺( AM，純度＞99. 9%，美國Amresco公司) ;鹽酸二甲雙胍腸溶片(貴州天安藥業(yè)股份有限公司) ;乙醇、乙腈和甲苯(分析純，北京化工廠).

S-4800型掃描電子顯微鏡( SEM，日本Hitachi公司) ; BWS465-785S型拉曼光譜儀i-Ramanplus系列(美國BWTEK公司)，激發(fā)波長785 nm，光譜范圍175～3200 cm－1，激光功率＜300 mW，最高分辨率4. 5 cm－1; UV-4802S型紫外-可見分光光度計(尤尼柯上海儀器公司) ; AWL-0502-U型超純水系統(tǒng)(艾科浦公司).

1.2實驗過程

1.2.1納米銀溶膠的制備參照文獻［20］方法，將90 mg硝酸銀溶于500 mL水中，煮沸，然后加入10 mL 1%(質(zhì)量分數(shù))的檸檬酸鈉溶液，保持沸騰狀態(tài)1 h，冷卻后待用.

1.2.2鹽酸胍印跡膜( MIM)和鹽酸胍-納米銀印跡膜( MIM-Ag)的制備將0. 0487 g( 0. 5 mmol)鹽酸胍加入5 mL乙醇和5 mL乙腈的混合溶劑中，超聲溶解;加入0. 1 g引發(fā)劑ABVN，超聲溶解.依次加入1 mL納米銀溶膠、0. 416 mL( 6 mmol) AA、3. 527 mL( 10 mmol) TRIM和5 mL甲苯，通氮氣10 min除氧后，倒入放有濾紙( 10 cm×12 cm)的培養(yǎng)皿中，用保鮮膜密封，置于4℃冰箱中30 min;取出后，將濾紙置于2塊玻璃板之間，置于紫外燈下光聚合反應12 h，取出晾干.用甲醇/乙酸(體積比8∶2)溶液洗模板72 h，最后用甲醇洗滌，即得MIM-Ag膜.MIM的制備方法與MIM-Ag相同，僅將1 mL納米銀溶膠換成1 mL水.

1.2.3 4-( 2-氨乙基) -苯磺酰胺-納米銀印跡膜( B-MIM-Ag)的制備將0. 1011 g( 0. 5 mmol) 4-( 2-氨乙基) -苯磺酰胺加入5 mL乙醇和5 mL乙腈的混合溶劑中，超聲溶解;加入0. 1 g引發(fā)劑ABVN和0. 4352 g( 6 mmol) AM，超聲溶解.按順序加入1 mL納米銀溶膠、3. 527 mL( 10 mmol) TRIM和5 mL甲苯，通氮氣10 min除氧后，倒入放有濾紙( 10 cm×12 cm)的培養(yǎng)皿中，用保鮮膜密封，置于4℃冰箱中30 min;取出后，將濾紙置于2塊玻璃板之間，置于紫外燈下光聚合反應12 h后，取出晾干.用甲醇/乙酸(體積比8∶2)溶液清洗模板72 h，再用甲醇洗滌，即得到B-MIM-Ag膜.

1.2.4溶液的配制取6片鹽酸二甲雙胍腸溶片( 0. 25 g/片，以鹽酸二甲雙胍計)和60片鹽酸苯乙雙胍腸溶片( 0. 025 g/片，以鹽酸苯乙雙胍計)研磨成粉末狀，分別加入裝有20 mL超純水的離心管中，漩渦混勻，超聲提取30 min，離心后取上層清液得75 mg/mL的鹽酸二甲雙胍溶液和75 mg/mL的苯乙雙胍溶液.將其稀釋至不同濃度的溶液備用.將375 mg格列本脲標準品置于燒杯中，用甲醇/乙腈(體積比1∶1)溶解，然后轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中，制得15 mg/mL的格列本脲溶液.

1.2.5吸附實驗將制備的膜材料裁剪成3 mm×3 mm大小，將其放入1 mL被吸附溶液中，于旋轉(zhuǎn)培養(yǎng)器上振蕩吸附15 min后取出，晾干后進行拉曼光譜檢測.

1.2.6拉曼光譜檢測將吸附樣品后的膜晾干，在激光波長785 nm，激光功率300 mW，掃描時間10 s，掃描5次條件下進行拉曼光譜檢測.在同樣條件下對二甲雙胍、苯乙雙胍和格列本脲標準品固體進行檢測作為參考.

1.2.7實際樣品的前處理取1粒含有二甲雙胍和苯乙雙胍的某保健品膠囊(批準號: JC1012998)內(nèi)容物置于離心管中，加入5 mL超純水，超聲提取30 min，離心，取上層清液，加入100 mg石墨化碳填料和50 mg C18填料，振蕩30 min，離心，取上層清液，經(jīng)0. 22 μm尼龍膜過濾，用于MIM-Ag膜吸附.

取半粒可能含有格列本脲的某保健品膠囊(批準號: JC1300635)內(nèi)容物置于離心管中，加入200 mg石墨化碳填料和2. 5 mL甲醇/乙腈(體積比1∶1)混合溶液，超聲提取15 min，離心，取上層清液，用0. 22 μm尼龍膜過濾.加標實驗除了加入25 mg格列本脲以外，其它步驟相同.

2　結(jié)果與討論

分子印跡技術(shù)( MIT)通常以目標分子為模板分子制備印跡聚合物，可對目標分子起到特異性識別的分離與富集的作用.一些性質(zhì)不穩(wěn)定、價格昂貴或含有可交聯(lián)聚合官能團的化合物則不適于用作模板分子.另外，為避免模板泄露［21，22］，通常使用結(jié)構(gòu)與目標分子相似的化合物作為假模板［23～25］分子來制備聚合物.本文在制作印跡膜時，采用假模板鹽酸胍實現(xiàn)對保健品中鹽酸二甲雙胍、苯乙雙胍的識別，采用4-( 2-氨乙基) -苯磺酰胺實現(xiàn)對保健品中格列本脲的識別，其化學結(jié)構(gòu)如圖1所示.

Fig.1　Chemical structures of dummy templates and anti-diabetic drugs

2.1納米銀的表征

納米銀的紫外-可見吸收光譜可以反映其顆粒大小、粒徑分布以及形狀等信息［26］.譜峰的吸收波長越大，表明粒子的粒徑越大;較窄的半峰寬說明粒子分布比較均勻;而譜峰的個數(shù)則可以反映粒子的形狀，如球形粒子有1個吸收峰，棒狀粒子則有2個吸收峰.本實驗中，在扣除超純水本底的情況下，對納米銀溶膠進行紫外檢測，結(jié)果如圖2所示.可見，制得的納米銀顆粒在446 nm處有最大吸收，在200～900 nm之間只有1個吸收峰，說明粒子為球形;半峰寬較窄，說明粒徑分布比較均勻.掃描電子顯微鏡照片(圖3)進一步表明制備制得的納米粒子為球形，且粒徑分布較均勻.

Fig.2　UV-Vis spectrum of nano-silver particles

Fig.3　SEM image of nano-silver particles

2.2 MIM和MIM-Ag的表征及應用

2.2.1形貌表征用掃描電子顯微鏡對基質(zhì)濾紙、MIM和MIM-Ag分別進行測試，結(jié)果如圖4所示.可見，基質(zhì)濾紙的形貌與MIM及MIM-Ag的形貌完全不同，在MIM及MIM-Ag的SEM照片中存在明顯的聚合物，且有較多的孔洞結(jié)構(gòu)，證明MIM及MIM-Ag膜材料已成功制備.

2.2.2納米銀對拉曼檢測信號的影響為了考察在膜制備過程中納米銀溶膠的加入對拉曼光譜信號的影響，采用MIM和MIM-Ag膜材料進行吸附實驗并進行對比，結(jié)果如圖5所示.

Fig.4　SEM images of membrane matrix( A)，MIM( B) and MIM-Ag( C)

Fig.5　Raman spectra of metformin hydrochloride( A)，MIM( a，c) and MIM-Ag( b，d) before( a，b) and after( c，d) adsorption of 75 mg/mL metformin hydrochloride( B)

圖5( A)為鹽酸二甲雙胍標準品晶體的拉曼譜圖，圖5( B)為MIM材料和MIM-Ag材料分別吸附75 mg/mL的鹽酸二甲雙胍片提取液后的拉曼光譜圖(譜線c，d)，未吸附的MIM和MIM-Ag材料的拉曼譜圖如譜線a和b所示.對比圖5( A)和圖5( B)可知，2種膜吸附相同濃度的二甲雙胍后，在鹽酸二甲雙胍標準品信號較強的位置處( 737. 48 cm－1)出現(xiàn)不同強度的響應信號，由放大圖［圖5( B)插圖］可見，MIM-Ag材料的拉曼信號遠比MIM材料的拉曼信號強，證明納米銀的加入對于膜的拉曼響應具有一定的增強作用，因此選用MIM-Ag膜進行后續(xù)研究.

Fig.6　Raman spectrum of phenformin hydrochloride

2.2.3 MIM-Ag對二甲雙胍與苯乙雙胍的吸附用MIM-Ag膜吸附不同濃度二甲雙胍和苯乙雙胍標準溶液后，對膜進行拉曼光譜檢測.圖6為苯乙雙胍標準品粉末的拉曼譜圖，在1202. 56，1030. 83和1002. 21 cm－1處有較強響應.圖7( A)為MIM-Ag膜材料吸附不同濃度的二甲雙胍水溶液后的譜圖，在736. 60 cm－1處有響應，隨著吸附濃度的增大，拉曼信號也隨之增強，而未吸附的MIM-Ag在此處并未出現(xiàn)相應的信號，證明MIM-Ag可以實現(xiàn)對鹽酸二甲雙胍的吸附，吸附5 mg/mL的二甲雙胍溶液后的MIM-Ag仍具有拉曼響應.圖7( B)為MIM-Ag膜材料吸附不同濃度的鹽酸苯乙雙胍水溶液的譜圖，在1202. 56和1002. 21 cm－1處的拉曼信號隨著吸附濃度的增大而增強，而未吸附的MIM-Ag在1202. 56，1030. 83和1002. 21 cm－1處并未出現(xiàn)相應的信號，證明MIM-Ag同樣可實現(xiàn)對苯乙雙胍的吸附，吸附5 mg/mL的苯乙雙胍溶液后的MIM-Ag仍可檢測得到拉曼信號.

2.2.4實際樣品中二甲雙胍與苯乙雙胍的檢測為了考察MIM-Ag材料在實際樣品檢測中的效果，將其對保健品(批準號: JC1012998)提取液吸附后進行拉曼光譜檢測.將用MIM-Ag材料吸附樣品JC1012998提取液后與吸附前以及二甲雙胍標準品和苯乙雙胍標準品固體的拉曼譜圖進行對比(圖8)發(fā)現(xiàn)，在736. 60 cm－1處(峰3)吸附后有拉曼響應，吸附前則沒有響應，證明樣品JC1012998中含有鹽酸二甲雙胍.在1030. 83和1202. 56 cm－1(峰1和峰2)處，吸附后有明顯的拉曼響應，吸附前則沒有響應，證明樣品JC1012998中也含有鹽酸苯乙雙胍.為了驗證MIM-Ag吸附后所出現(xiàn)的峰并非由藥物中其它物質(zhì)引起，將吸附后的MIM-Ag膜材料用甲醇洗脫，洗脫液經(jīng)液相色譜驗證，僅存在二甲雙胍和苯乙雙胍.同時對洗脫后的MIM-Ag進行拉曼光譜檢測，發(fā)現(xiàn)洗脫后MIM-Ag的拉曼譜圖與未吸附的MIM-Ag差別不大.

Fig.7　Raman spectra of MIM-Ag before and after adsorption of different concentrations of metformin hydrochloride( A) and phenformin hydrochloride( B) a.MIM-Ag( before adsorption) ; concentration/( mg·mL－1)，b—g: 5，9，19，38，75，100.

Fig.8　Raman spectra of MIM-Ag before( a) and after ( b) adsorption of a real sample ( No.JC1012998) extract

Fig.9　Raman spectra of MIM-Ag after adsorption of a real sample( No.JC1012998) extract( a) and rinsed with chloroform( b)

2.2.5 MIM-Ag吸附后溶劑沖洗的影響為了證明MIM-Ag材料吸附實際樣品后，是因為其內(nèi)部具有吸附功能而非由于物理作用導致二甲雙胍或苯乙雙胍停留在膜的表面，將吸附樣品JC1012998提取液后的MIM-Ag用氯仿沖洗后再進行檢測.對比圖9與圖8可見，無論在MIM-Ag吸附后是否用氯仿沖洗，檢測結(jié)果一致，即均可用736. 60 cm－1處的峰判別實際樣品中是否存在二甲雙胍，用1202. 56和1030. 83 cm－1處的峰判別實際樣品中是否存在苯乙雙胍.此結(jié)果表明，MIM-Ag不是因為表面對二甲雙胍或苯乙雙胍的吸附而被檢測到，而是因為MIM-Ag內(nèi)部有與二甲雙胍和苯乙雙胍類似的空穴結(jié)構(gòu)，SEM照片也可證實此結(jié)論.

2.3 B-MIM-Ag的性能評估

2.3.1 B-MIM-Ag對格列本脲標準品的檢測用B-MIM-Ag材料對格列本脲的甲醇/乙腈(體積比1∶1)溶液( 15 mg/mL)進行吸附并檢測，結(jié)果如圖10所示.圖10( A)為格列本脲標準品粉末的拉曼譜圖，圖10( B)為B-MIM-Ag膜材料吸附格列本脲溶液后的譜圖.對照標準品譜圖可見，在1592. 50和1156. 05 cm－1處，吸附后的拉曼信號有極大增強，可以依據(jù)這2個峰來判斷B-MIM-Ag是否吸附了格列本脲，從而實現(xiàn)對格列本脲的吸附與檢測.

Fig.10　Raman spectra of glibenclamide( A) and B-MIM-Ag before( a) and after adsorption( b—d) ( B) ( B) b—d.B-MIM-Ag adsorbs 5，12 and 15 mg/mL gibenciamide，respectively.

2.3.2 B-MIM-Ag對實際樣品的檢測用B-MIM-Ag材料對保健品(批準號: JC1300635)提取液吸附后的拉曼光譜圖如圖11所示.可見，B-MIM-Ag吸附樣品提取液后的拉曼信號與吸附前比較，在格列本脲1592. 50 cm－1處的特征峰位置無明顯變化，僅在1156. 05 cm－1處有峰出現(xiàn)，因此無法證明該膠囊中是否添加了格列本脲.為了證明方法的可靠性，對樣品提取液進行加標( 10 mg/mL)測定，由圖11譜線c可見，在1592. 50和1156. 05 cm－1處都有峰出現(xiàn)，證明B-MIM-Ag對格列本脲的吸附檢測方法可靠.

Fig.11　Raman spectra of B-MIM-Ag before ( a) and after adsorption of a real sample ( No.JC1300635)　extract( b)　and　after adsorption of the sample( No.JC1300635) extract added standard( c)

此外，在所檢測藥品JC1300636，JC1012974和BC201300380中均可檢測到鹽酸二甲雙胍的存在，但并未能檢測到苯乙雙胍和格列本脲，原因可能有2種: ( 1)不存在苯乙雙胍或者格列本脲; ( 2)苯乙雙胍或者格列本脲的量太少以致無法檢出.

綜上所述，將分子印跡技術(shù)與拉曼光譜檢測相結(jié)合，實現(xiàn)了對特定目標物的快速檢測.基于分子印跡以及膜技術(shù)，制備了MIM-Ag及B-MIM-Ag材料，其中納米銀的加入對于拉曼信號有明顯的增強作用.用MIM-Ag材料吸附不同濃度的二甲雙胍或苯乙雙胍，隨著其濃度的增大，拉曼信號增強.將膜材料應用于實際樣品檢測，MIM-Ag對二甲雙胍和苯乙雙胍的檢測獲得了較好的效果，但B-MIM-Ag對于格列本脲的檢測效果不佳，可能是降糖藥中的格列本脲含量較低所致，期待能進一步降低檢出限.

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Anti-diabetic Drugs Detection by Raman Spectrometry with Molecular Imprinted Composite Membrane?

JIA Hua1，YIN Ruilin1，ZHONG Xu2，XUE Min1*，ZHAO Yu3，MENG Zihui1*，WANG Qunjie2
( 1.School of Chemical＆Environmental Engineering，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China;
2.Bonna-Agela Technologies，Tianjin 300462，China;
3.National Institutes for Food and Drug Control，Beijing 100050，China)

?Supported by the National Natural Science Foundation of China( No.21375009).

Abstract Some artificially synthesized anti-diabetic drugs are frequently found in health products to enhance their curative efficacy.Based on the specific recognition characteristics of molecularly imprinted technology，two kinds of molecularly imprinted composite membranes were prepared with dummy template of guanidine hydrochloride and 4-( 2-aminoethyl) -benzene sulfonamide.The adsorption capacities of these two membranes to metformin hydrochloride，phenformin hydrochloride and glibenclamide were studied.Meanwhile，surface enhancement Raman spectrometry( SERS) to determine the target chemicals was established and employed in the membrane detection after infiltrated in the health products extract solution.The influence of nano-silver particles on the membrane to SERS was also studied.The detection limits of metformin hydrochloride，phenformin hydrochloride and glibenclamide are 5，5 and 10 mg/mL，respectively.This method was also proved by several pieces of real samples.

Keywords Health care product; Anti-diabetic drug; Molecularly imprinted membrane; Nano-silver; Raman spectroscopy

( Ed.: N，K)

基金項目:國家自然科學基金(批準號: 21375009)資助.

收稿日期:2015-07-09.網(wǎng)絡出版日期: 2015-12-26.

doi:10.7503/cjcu20150533

中圖分類號O657.37

文獻標志碼A

聯(lián)系人簡介:薛敏，女，博士，講師，主要從事樣品前處理和色譜分析方面的研究.E-mail: minxue@ bit.edu.cn孟子暉，男，博士，教授，博士生導師，主要從事光子晶體方面的研究.E-mail: m_zihui@ yahoo.com