分子印迹技术.docx

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1、分子印迹技术分子印迹技术是近年来集高分子合成、分子设计、分子识别、仿生生物工程等众多学科优势发展起来的一门边缘学科分支。基于该技术制备的分子印迹聚合物具有亲和性和选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广等特点。因此，分子印迹技术在许多领域，如色谱分离、固相萃取、仿生传感、模拟酶催化、临床药物分析等得到日益广泛的研究和开发，有望在生物工程、临床医学、环境监测、食品工业等行业形成产业化规模的应用。下面就介绍一下分子印迹技术的有关知识。一、分子印迹技术理论1.1分子印迹技术概念分子印迹技术(molecularimprintingtechnique,MIP)是指

2、为获得在空间和结合位点上与某一分子(模板分子、印迹分子)完全匹配的聚合物的实验制备技术。1.2实现分子印迹技术的步骤分子印迹技术是通过以下方法实现的:(1)在适当的介质中，具有适当功能基的功能单体通过与模板分子间的相互作用聚集在模板分子周围，形成单体—模板分子复合物。(2)选择适当的交联剂，与功能单体在致孔剂的存在下互相交联起来形成聚合物,从而使功能单体上的功能基在特定的空间取向上固定下来。(3)通过一定的物理或化学方法把模板分子脱去。这样就在高分子共聚物中留下一个与模板分子在空间结构上完全匹配,并含有与模板分子专一结合的功能基的三维空穴。这个三维空穴可以选择性地重新与模板

3、分子结合,即对模板分子具有专一性识别作用。1.3分子印迹技术的分类按照单体与模板分子结合方式的不同,分子印迹技术可分为分子自组装和分子预组织两种基本方法。分子自组装法(self-assembling)又称非共价法，是由瑞典的Mosbach及其同事在20世纪80年代后期创立的。在此方法中，模板分子与功能单体之间自组织排列，以非共价键自发形成具有多重作用位点的单体—模板分子复合物,经交联聚合后这种作用保存下来。常用的非共价键作用有：氢键、静电引力、疏水作用力、电荷转移、金属配位键以及范德华力等，其中以氢键应用最多。分子预组织法(preorganization)又称共价法，由德国

4、的Wulff和美国的Shea为主的研究小组在20世纪70年代初期创立。在此方法中，模板分子首先通过可逆性共价键与功能单体结合形成单体—模板分子复合物，然后交联聚合，聚合后再通过化学途径将共价键断裂而去除印迹分子。迄今使用的共价结合作用的物质包括硼酸酯、席夫碱、缩醛酮、酯和螯合物等。其中最具代表性的是硼酸酯。除了以上两种基本类型外，还有一种技术综合了两者，即聚合时单体与印迹分子间作用力是共价键，而在对印迹分子的识别过程中，采用非共价法，从而使分子印迹聚合物既保持了共价印迹的亲和专一性，也同时具备了操作条件温和易于控制的优点。该法的研究以Whitecomb等为典型合成事例。后来

5、，他们又发展了一种“牺牲空间法”的分子印迹技术。一、分子印迹聚合物2.1分子印迹聚合物概念仿照抗体的形成机理，在模板分子周围形成一个髙交联的刚性高分子，除去模板分子后在聚合物的网络结构中留下具有能够发生结合反应的集团，称之为分子印迹聚合物(molecularlyimprintedpolymer,MIP)。它对模板分子表现出高度的选择识别性能。2.2分子印迹聚合物制备过程分子印迹聚合物的制备通常包括以下步骤：（1）功能单体的选择根据印迹分子的性质以及单体与印迹分子作用力的大小预测，合理地设计、合成或选择带有能与印迹分子发生作用的功能基的单体。（2）聚合反应在印迹分子与交联剂的

6、存在下，在合适的溶剂中对单体进行聚合。（3）印迹分子的去除采取萃取等手段将占据在识别位点上的绝大部分印迹分子洗脱下来。（4）后处理在适宜温度下对印迹分子聚合物进行真空干燥和研磨等成型加工后处理。2.3分子印迹聚合物的制备方法迄今为止，分子印迹聚合物主要有以下几种制备方法：(1)传统方法将功能单体在溶液中排列在印迹分子周围，交联干燥之后将其研磨、破碎、筛分得到一定粒径的分子印迹介质，最后洗脱除去模板分子。这种方法比较简单，但是存在后处理过程复杂、规则粒子的柱效率较低、大规模生产有困难、吸附量低、聚合物的性能难以调节等缺点。（2）原位聚合针对传统方法的缺点，Svec和Frech

7、et发展了一种在色谱柱中直接聚合的原位聚合方法，可以直接制得可使用的分子印迹色谱柱，大大简化了色谱固定相的合成。由于其直接、简便的特点，具有很强的实用性。（3）乳液聚合将模板分子、功能单体、交联剂溶于有机溶剂中，然后将溶剂移入水中，搅拌、乳化，最后加入引发剂交联、聚合，可直接制备粒径较均一的球形分子印迹介质。（4）悬浮聚合采用全氟化碳液体作为悬浮介质，代替传统的有机溶剂—水悬浮介质，从而消除了非共价印迹中存在的不稳定的预组织体。全氟烃无毒、易处理。缺点是易燃、价格昂贵，使用后要蒸馏重复使用等。（5）表面印迹通过对粒