葛根素是一种天然黄酮类化合物，近年来受到了广泛关注。它具有心血管保护、抗炎、类似雌激素的作用以及神经保护作用[1]。这些特性为其在临床治疗和健康产品开发中的广泛应用奠定了基础[2]。为了进一步阐明其作用机制并评估治疗效果，对葛根素及其代谢物进行精确的体内监测和药代动力学研究是不可避免的。然而，葛根素及其代谢物在复杂的生物基质中浓度极低[3]。这种低丰度与高基质干扰的结合不仅阻碍了传统分析方法的直接检测，也使得样品的有效预分析富集变得极具挑战性[4]。为了解决这一技术难题，需要开发能够选择性识别葛根素及其代谢物的新富集方法，从而为后续的精确定量提供可靠的基础。
众所周知，分子印迹聚合物（MIPs）是通过模板分子引导的聚合反应合成的高选择性识别材料。在合成过程中，功能单体和交联剂在模板分子周围共聚。去除模板分子后，会形成与模板分子的大小、形状和官能团精确匹配的三维空腔，这些空腔使它们能够特异性识别目标分子[5]。在复杂生物样本的分析中，MIPs在特异性富集葛根素及其结构相似的代谢物方面表现出巨大潜力[6]。然而，传统MIPs仍存在一些局限性。特别是，一些识别位点深埋在紧密交联的网络中，导致传质阻力大和结合动力学慢，从而限制了它们的富集能力[7]。此外，聚合物基质在多次吸附-解吸循环或恶劣条件下容易膨胀或识别位点塌陷，导致选择性降低[8,9]。这些与结合能力、传质效率和结构稳定性相关的瓶颈迫切需要使用纳米材料作为支撑基底来构建复合材料，以实现性能突破[10]。
幸运的是，MXene（MX）是一类新的二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物，通用化学式为Mn+1XnTx，其中M代表过渡金属（如钛或钒），X代表碳或氮，Tx表示表面末端基团（例如，–O、–OH、–F）[11]。通过将MX与MIPs结合，所得的MX-MIP（MXMIP）复合材料显著提高了目标分子的富集效率和选择性[12]。MX丰富的表面官能团为分子印迹层提供了理想的基底，有助于MIPs的稳定锚定和均匀生长，从而暴露出更多的特定识别位点[13]。这种复合结构不仅可以通过MIPs识别目标特异性，还可以通过引入MX提高材料的机械强度和传质效率[14,15]。因此，它有效解决了传统MIPs的固有局限性，例如深埋的结合位点和高传质阻力。值得注意的是，MX和MIPs之间的协同作用可以增强分子间相互作用（例如氢键），通过MX丰富的活性官能团创建“双重筛选”机制，从而增强对吸附物的结合亲和力，并通过MIPs实现特异性识别[16]。Meng等人利用MX表面的活性官能团（如-O、-O和-F）在水溶液中实现了99%的尿素去除[17]。Ghrera等人制备了MXene和石墨烯改性的分子印迹聚合物，利用MXene增强了结合亲和力和MIP选择性，实现了目标分析物的高效电化学检测[18]。这些研究表明MXMIP在目标特异性识别和富集方面具有巨大潜力。
据我们所知，目前针对复杂系统中目标化合物富集的MXMIP开发研究仍然非常有限。目前大多数基于MXMIP的研究集中在传感器检测上。Özcan等人开发了一种结合MIP的MX/多壁碳纳米管复合材料，用于电化学检测β-淀粉样蛋白[19]。Cho团队使用MX-MIP复合材料构建了一种用于早期癌症标志物检测的比率传感器[20]。Dang团队通过将MIP与MX和MOF结合，开发了一种用于高效检测氧氟沙星的比率电化学传感平台[21]。尽管这些研究没有直接评估MXMIPs的特异性富集能力，但令人满意的结果表明MX和MIP之间存在协同增强效应。总之，MXMIP复合材料在克服传统MIP材料的局限性以及实现高效富集和选择性检测方面具有广阔的发展潜力。
基于上述背景和理论框架，开发了一种具有“双重筛选”机制的MXMIP复合材料，该机制结合了相互作用增强和分子识别功能，用于在复杂生物基质中特异性识别葛根素及其代谢物。与单独的MX和传统MIP相比，MXMIP表现出增强的吸附性能和选择性，这归因于MX的氢键相互作用增强以及通过表面印迹技术实现的优越模板效应。对MXMIP进行了系统的表征，包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能量分散X射线光谱（EDS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）和Brunel-Aimet-Taylor（BET）表面积分析。通过一系列吸附实验，全面评估了MXMIP的吸附能力，并与单独的MX和MIP进行了比较。通过选择性吸附实验和聚类分析，研究了MXMIP对葛根素的特异性识别能力。此外，通过光谱分析和密度泛函理论探讨了MXMIP与葛根素之间的结合机制。最后，通过结合高效液相色谱（HPLC）和超高效液相色谱-质谱（UPLC-MS），成功将MXMIP复合材料应用于小鼠血浆和肝脏中葛根素及其代谢物的富集和检测。开发的MXMIP复合材料通过MX增强的相互作用和MIP的选择性，提高了目标化合物的吸附能力和选择性。
