阴离子置换与聚合物包封协同调控双活性离子液体普鲁卡因布洛芬的弛豫动力学与玻璃形成能力

研究人员针对普鲁卡因盐酸盐(PrHCl)玻璃形成能力差、弛豫过程耦合的问题，通过阴离子置换策略合成新型质子型离子液体普鲁卡因布洛芬(PrHIb)，并采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)包封。研究结合DFT计算、FTIR/FT-Raman光谱、DSC和BDS技术，证实Ib-取代Cl-可产生空间位阻，使离子电导率弛豫(ασ)与结构弛豫(α)解耦，PVP包封将脆性指数从102降至36，显著提升热稳定性。该双功能材料兼具抗菌(E.coli抑制率62%)和抗炎活性(95%)，为多功能药物递送系统开发提供新思路。

　　

在药物递送领域，传统离子液体往往面临玻璃形成能力弱、分子运动模式复杂等挑战。以局部麻醉药普鲁卡因盐酸盐(PrHCl)为例，这种质子型离子液体(PIL)虽然具有独特的离子传导性能，但其玻璃化转变温度(T_g)较高且存在离子电导率弛豫与结构弛豫的耦合现象，严重影响制剂稳定性。更棘手的是，单一药物离子液体难以满足复杂疾病的治疗需求，如何开发兼具多重疗效和优异物化性质的双活性药物离子液体(d-API)成为亟待突破的科学难题。

为攻克这些瓶颈，国内研究机构的研究人员创新性地将普鲁卡因阳离子(PrH⁺)与布洛芬阴离子(Ib^-)结合，设计出新型双功能离子液体普鲁卡因布洛芬(PrHIb)。通过系统的理论计算和实验验证，发现这种结构改造不仅保留了母体药物的治疗特性，更通过独特的分子动力学调控机制解决了材料稳定性问题。相关成果发表在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》上，为多功能药物递送系统的开发提供了全新范式。

研究团队采用密度泛函理论(DFT)进行分子模拟，结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)和拉曼光谱(FT-RS)验证结构；通过差示扫描量热法(DSC)测定热力学参数；利用宽带介电谱(BDS)在10^-2-10⁷ Hz频率范围分析弛豫动力学；采用Kirby-Bauer纸片扩散法和鸡蛋清蛋白变性抑制实验分别评价抗菌和抗炎活性。

2.1. 反应可行性-DFT方法

DFT计算显示PrHIb形成反应吸热(ΔH=3.88×10⁵ kcal/mol)且非自发(ΔG>0)，但负熵值(ΔS=-56.43 cal/molK)表明体系有序性增强。静电势图揭示Ib^-取代Cl^-后电子云分布改变，这种空间和电子效应为后续弛豫行为改变奠定基础。

2.2. 振动分析

FTIR在1637 cm^-1处检出C=O伸缩振动，FT-Raman在1612 cm^-1显示芳香环振动，证实PrH⁺和Ib^-的成功结合。625 cm^-1实验峰提示存在DFT未捕获的分子间相互作用，这为理解材料聚集态结构提供线索。

2.3. 生物活性

抗炎实验显示PrHIb保持NaIb 98%的蛋白变性抑制率。抗菌测试呈现广谱性，对Pseudomonas抑制率(80%)显著优于PrHCl(56%)，且新增E.coli抑制功能(62%)，实现治疗功能的协同增效。

2.4. 热与分子动力学

DSC证实PrHIb的T_g为266K。BDS发现独特双弛豫现象：α_σ(E_a=12.09 kJ/mol)源于离子迁移，α(E_a=9.95 kJ/mol)对应分子转动，VFT拟合显示脆性指数m=102。PVP包封后弛豫合并，m降至36，T_g升至269K，E_a激增至53.48 kJ/mol，表明聚合物基质通过限制分子运动显著提升稳定性。

这项研究通过巧妙的阴离子工程和聚合物调控策略，成功解决了药物离子液体稳定性与功能协同的关键问题。空间位阻效应促使弛豫过程解耦，PVP包封构建的"分子笼"效应大幅降低脆性，这种"双管齐下"的调控方法为新型药物载体的设计提供了普适性思路。特别值得注意的是，材料在保持双药效的同时，其T_g接近室温，这为开发室温稳定的液态制剂开辟了新途径。研究揭示的"结构-动力学-功能"关系，不仅适用于药物开发，对功能化离子液体的设计也具有重要指导价值。