VIII International Symposium on Chemistry and Pharmaceutical Sciences

VIII Conference "Chemical Sciences"

Synthesis of molecularly imprinted polymers using an amidine-functionalized initiator for carboxylic acid recognition

Abstract

In traditional molecular imprinting reactions, the initial radicals generated by thermo- or photo-decomposition are randomly distributed in the reaction mixture. Because a noticeable portion of the initial radicals is able to cause self-polymerization of the crosslinking monomer, a significant part of the polymer product does not contain successfully imprinted molecular recognition sites. To solve this problem, we designed a molecular imprinting method using functionalized radical initiator to replace the conventional combination of initiator and functional monomer. Since the active radicals in the reaction mixture carry a template-binding moiety, the actual radical polymerization becomes more likely to take place nearby the molecular template. As a result, the efficiency of molecular imprinting can be improved. In this work, we report the use of amidine-functionalized initiator to synthesize molecularly imprinted polymers (MIPs) for selective recognition of methotrexate, a cytostatic drug used for cancer therapy. As glutamic acid represents a substructure of methotrexate, we select to use N- terminal protected glutamic acid as template to synthesize the MIPs. An initiator, 2,2′-zobis(2-amidinopropane) dihydrochloride (AAPH) is used to provide strong interaction with the molecular template. Two MIPs synthesized using glutamic acid derivatives as templates display specific binding to the fluorescent amino acid derivative Fmoc-Glu. When the molecular binding is tested against methotrexate, the MIP particles also exhibit specific binding for the cytostatic drug. Using cationic functional initiator to target carboxyl epitope of molecular target, this work provides an additional example of molecular imprinting based on functionalized radical initiators.

Resumen

En las reacciones tradicionales para la obtención de Polímeros de Impresión Molecular (MIP), los radicales iniciales generados por termodescomposición o fotodescomposición se distribuyen aleatoriamente en la mezcla de reacción. Debido a que una porción notable de los radicales iniciales es capaz de provocar la autopolimerización del monómero entrecruzador, una parte significativa del producto polimérico no contiene sitios de reconocimiento molecular impresos con éxito. Para resolver este problema, se diseñó un método de impresión molecular utilizando un iniciador radical funcionalizado para reemplazar la combinación convencional de iniciador y monómero funcional. En estas condiciones, es más probable que la polimerización por radicales tenga lugar cerca de la plantilla. Como resultado, se puede mejorar la eficacia de la impresión molecular. En este trabajo, se reporta el uso de un iniciador funcionalizado con grupos amidina para sintetizar MIP para el reconocimiento selectivo de metotrexato, un fármaco citostático utilizado para la terapia del cáncer. Como el ácido glutámico representa una subestructura del metotrexato, se seleccionó su utilización, protegido N-terminal, como plantilla para sintetizar los MIP. El iniciador utilizado fue diclorhidrato de 2,2′-azobis(2-amidinopropano) (AAPH) para proporcionar una fuerte interacción con la plantilla molecular. Dos MIP sintetizados utilizando derivados del ácido glutámico como plantillas muestran una unión específica al derivado del aminoácido fluorescente Fmoc-Glu. Cuando se prueba la unión molecular frente al metotrexato, las partículas de MIP también exhiben una unión específica para el fármaco citostático. Este trabajo proporciona un ejemplo adicional de impresión molecular basada en iniciadores de radicales funcionalizados.