《Talanta》：Magnetic molecularly imprinted polymer–assisted charge-transfer spectrophotometric determination of levofloxacin in biological samples
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研究人员建立了一种将磁性分子印迹聚合物（MMIP)与基于电荷转移(CT)络合物的紫外-可见分光光度法相结合的分析方法，用于生物基质中左氧氟沙星(LVX)的高选择性和高灵敏度定量分析。MMIP通过表面引发自由基聚合反应在乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)功能化的Fe
研究人员建立了一种将磁性分子印迹聚合物（MMIP)与基于电荷转移(CT)络合物的紫外-可见分光光度法相结合的分析方法，用于生物基质中左氧氟沙星(LVX)的高选择性和高灵敏度定量分析。MMIP通过表面引发自由基聚合反应在乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)功能化的Fe?O?纳米颗粒表面合成，产生了与LVX互补的明确识别位点。所得到的吸附剂表现出快速的结合动力学、高吸附容量(58.8 mg/g)以及对LVX相对于结构相关氟喹诺酮类药物的优异选择性。经磁性固相萃取(MSPE)后，LVX通过与对氯冉酸(p-CA)形成CT络合物进行衍生化，在522 nm处产生强吸收带，显著提高了分光光度法的灵敏度。在优化条件下，该方法在5–500 μg/L范围内呈线性，血清和尿液的检测限分别为1.52 μg/L和1.49 μg/L。在实际样品中实现了高富集效率(EF = 19.8)、良好的精密度(RSD < 4.7%)和优异的回收率( sheath在英文中没有使用而是直接写94.6–100.8%)。该方法与高效液相色谱-紫外(HPLC-UV)分析结果具有良好的一致性。由于其简便性、成本效益和高选择性，所开发的MMIP辅助CT分光光度法为复杂生物体液中LVX的治疗药物监测提供了一种实用的替代方法。
**一、研究背景与问题提出**
个性化医学旨在通过根据每位患者的个体特征调整给药方案来优化药物疗效和安全性，其中治疗药物监测(TDM)是实现个体化治疗的主要工具之一。TDM不仅支持适当的剂量选择，还在评估患者对处方治疗的依从性方面发挥着重要作用。对于多种抗生素治疗方案而言，频繁采样以确保药物浓度维持在治疗窗口内至关重要，从而最大化临床疗效。过量给药可能导致毒性增加，而亚治疗水平的抗生素则与治疗失败相关，并可能促进细菌耐药性的产生。
氟喹诺酮类是一类广谱抗生素，广泛用于治疗严重和耐药细菌感染。左氧氟沙星(LVX)作为第三代氟喹诺酮类药物，常用于治疗前列腺、肾脏、鼻窦、皮肤和泌尿道感染。然而，在急性鼻窦炎、急性支气管炎和无并发症尿路感染等存在替代治疗选择的情况下，严重不良反应的潜在风险往往超过氟喹诺酮治疗的临床获益。因此，准确测定生物基质中的LVX对于治疗监测和患者安全具有重要意义。
目前已报道了多种测定LVX的分析方法，包括高效液相色谱法(HPLC)、液相色谱-质谱联用法(LC-MS)、毛细管电泳法、电化学法和紫外-可见分光光度法等。其中，紫外-可见分光光度法具有操作简便、成本低、分析速度快和适用范围广等实际优势。尽管有这些优点，但由于生物基质的复杂性以及分析物浓度通常较低，接近或低于仪器检测限，LVX的直接分光光度测定仍具挑战性。
为解决这些局限性，需要在分析前采用合适的萃取和前处理策略以提高灵敏度和选择性。传统固相萃取(SPE)及其高级变体如固相微萃取(SPME)和磁性固相萃取(MSPE)等技术已被开发用于分析物萃取。传统SPE虽然被广泛采用，但通常依赖一次性填料柱，需要大量有机溶剂，不仅增加溶剂消耗和废物产生，还延长分析时间和整体操作成本。近年来，MSPE因采用磁响应性吸附剂，利用外磁场即可从样品溶液中快速高效分离目标分析物，无需柱填充和过滤步骤，克服了传统样品制备方法的关键局限。在MSPE中，吸附剂直接分散到样品基质中，显著增大了分析物与萃取材料之间的有效接触面积，从而提高萃取效率，同时保持简单且环境友好的工作流程。
分子印迹聚合物(MIP)通过分子印迹技术创建含有定制识别位点的聚合物材料，能够实现与目标分析物的高选择性和高灵敏度相互作用，近年来在SPE应用中得到广泛关注。然而，传统本体印迹MIP存在结合动力学慢、传质受限、模板去除不完全以及识别位点深埋于聚合物基质内部等固有限制。为解决这些问题，磁性分子印迹聚合物(MMIP)被开发出来，通常通过表面印迹策略将识别位点置于或靠近聚合物表面，不仅提高了结合可及性和传质效率，还赋予材料磁响应特性，便于快速分离。
电荷转移(CT)络合物在分光光度分析中发挥重要作用，因其能显著增强灵敏度和选择性。这些络合物通过电子给体分析物与电子受体试剂之间的电子密度转移形成，在紫外-可见区出现新的强吸收带，通常具有更高摩尔吸光系数且波长较分析物本身吸收发生红移，可实现低浓度水平的可靠检测。此外，CT络合物的形成有助于将分析信号移至更具选择性的波长区域，从而减少基质干扰，对复杂生物或环境样本尤为有利。
**二、研究目标与技术路线**
基于上述背景，研究人员旨在开发一种基于磁性纳米颗粒(MNP)表面功能化的选择性LVX识别吸附剂，通过VTMS功能化后进行聚合反应获得MMIP。所得MMIP作为高效吸附剂用于LVX的分离和富集，随后进行分光光度测定。定量分析通过萃取后的LVX与作为π-受体试剂的对氯冉酸(p-CA)形成CT络合物实现。MMIP在SPE步骤中提供增强的选择性，而LVX通过CT络合进行衍生化显著提高了分光光度测量的灵敏度。研究人员系统地研究了聚合条件和萃取性能等关键参数，并通过加标人血清样品的回收率研究验证了所提方法的可靠性和实际应用价值。
该工作的创新性不在于MMIP萃取或CT分光光度法的独立使用，而在于将LVX选择性磁性印迹与基于p-CA的可见CT检测整合于单一分析工作流程中。在此配置中，MMIP提供分子识别、基质净化、磁性分离和预富集功能，而CT反应增强分光光度灵敏度并实现使用简单UV-vis仪器进行检测。这种组合策略为色谱或荧光平台提供了一种实用替代方案，同时保留了生物样品分析所需的充分灵敏度和选择性。
**三、关键技术方法**
研究人员采用的技术方法主要包括：(1)溶剂热法合成Fe?O?磁性纳米颗粒；(2)VTMS硅烷化修饰引入可聚合乙烯基基团；(3)以LVX为模板分子、N-羟乙基丙烯酰胺(HEAAm)为功能单体、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBAAm)为交联剂、偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，进行表面引发自由基聚合制备MMIP；(4)以p-CA为π-受体试剂进行CT络合衍生化；(5)UV-vis分光光度法定量检测。所用LVX标准品及结构类似物(司帕沙星、环丙沙星、恩诺沙星和培氟沙星)购自Acros Organics。
**四、研究结果**
**MMIP的合成与表征**：研究人员通过溶剂热法制备MNPs，随后经VTMS硅烷化修饰引入聚合反应所需的乙烯基基团，得到VTMS-MNPs作为表面引发聚合的有效载体。以LVX为模板分子，通过自由基聚合反应进行表面分子印迹，形成具有明确识别位点的薄层印迹聚合物。
**吸附性能研究**：制备的MMIP吸附剂表现出快速的吸附动力学，在15分钟内即可达到吸附平衡，吸附容量高达58.8 mg/g。这一结果表明表面印迹策略有效解决了传统本体印迹MIP传质缓慢的问题。
**选择性评价**：MMIP对LVX表现出优异的分子识别能力，相较于结构相关的氟喹诺酮类药物（包括司帕沙星、环丙沙星、恩诺沙星和培氟沙星）具有显著的选择性优势，证实了定制识别位点对目标分析物的特异性识别能力。
**CT络合衍生化与光谱特性**：萃取后的LVX与p-CA形成CT络合物，在522 nm处产生强吸收带。该CT络合物的形成显著增强了分光光度检测的灵敏度，使检测波长从LVX的紫外区转移至可见光区，有效减少了生物基质的背景干扰。
**分析方法验证**：在优化条件下，所建立的方法在5–500 μg/L范围内呈现良好的线性关系。血清样品的检测限为1.52 μg/L，尿液样品为1.49 μg/L。方法展现出高富集效率(EF = 19.8)、良好的精密度(RSD < 4.7%)以及优异的回收率(94.6–100.8%)。
**实际样品分析**：研究人员对加标人血清样品进行了回收率研究，结果证实了所提方法用于复杂基质中LVX测定的可靠性和实际适用性。该方法与HPLC-UV分析结果具有良好的一致性，证明了其分析准确性。
**五、讨论与结论**
研究人员成功建立了一种将MMIP与基于CT络合的UV-vis分光光度法相结合的高选择性和高灵敏度分析平台，用于生物基质中LVX的测定。MMIP在VTMS-Fe?O?上通过表面引发聚合合成，制备的吸附剂表现出快速的吸附动力学（15分钟内达到平衡）和58.8 mg/g的高吸附容量。其强分子识别能力确保了在复杂生物样品中对LVX的高效选择性萃取。通过与p-CA的CT络合反应，分光光度检测灵敏度得到显著提升，使该方法适用于治疗药物监测所需的低浓度水平分析。
该方法的主要优势在于将MMIP的多功能特性（分子识别、磁性分离、预富集）与CT反应的灵敏度增强效应有机结合，在保持分光光度法固有利点（简便、低成本）的同时，克服了其选择性不足和灵敏度有限的缺陷，为资源丰富有限实验室开展LVX治疗药物监测提供了一种实用的分析替代方案。
