什么是分子印迹技术

分子印迹技术及其应用分子印迹技术及其应用化学一班杨楷04081024•什么是分子印迹技术•分子印迹技术的产生和发展•分子印迹的基本原理•分子印迹的步骤•分子印迹的分类•分子印迹技术的特点•分子印迹技术的应用●展望什么是分子印迹技术分子印迹技术是二十世纪八十年代迅速发展起来的一种化学分析技术，属于泛分子化学研究范畴，通常被人们描述为创造与识别“分子钥匙”的人工“锁”技术。分子印迹技术也叫分子模板技术，最初出现源于20世纪40年代的免疫学。1972年，wulf研究小组首次成功制备出分子印迹聚合物（MIPs)使这方面的研究产生了突破性进展，但其应用仅限于催化领域，而在分子识别领域的应用没有展开，发展缓慢。分子印迹技术80年代后非共价型模板聚合物的出现，尤其是1993年Mosbach等人有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道，分子印迹聚合物以其通用性和惊人的立体专一识别性，越来越受到人们的青睐近年来，该技术已广泛应用于色谱分离、抗体或受体模拟、生物传感器以及生物酶模拟和催化合成等诸多领域，并由此使其成为化学和生物学交叉的新兴领域之一，得到世界注目并迅速发展。当模板分子(印迹分子)与聚合物单体接触时会形成多重作用点，通过聚合过程这种作用就会被记忆下来，当模板分子除去后，聚合物中就形成了与模板分子空间构型相匹配的具有多重作用点的空穴，这样的空穴将对模板分子及其类似物具有选择识别特性。(1)在一定溶剂(也称致孔剂)中，模板分子(即印迹分子)与功能单体依靠官能团之间的共价或非共价作用形成主客体配合物(2)加入交联剂，通过引发剂引发进行光或热聚合，使主客体配合物与交联剂通过自由基共聚合在模板分子周围形成高联的刚性聚合物(3)将聚合物中的印迹分子洗脱或解离出来这样在聚合物中便留下了与模板分子大小和形状相匹配的立体孔穴，同时孔穴中包含了精确排列的与模板分子官能团互补的由功能单体提供的功能基团，如果构建合适,这种分子印迹聚合物就象锁一样对此钥匙具有选择性。。这便赋予该聚合物特异的“记忆”功能，即类似生物自然的识别系统，这样的空穴将对模板分子及其类似物具有选择识别特性。(1)共价键法(预组装方式)聚合前印迹分子与功能单体反应形成硼酸酷、西夫碱、亚胺、缩醛等衍生物，通过交联剂聚合产生高分子聚合物，用水解等方法除去印迹分子即得到共价结合型分子印迹聚合物。(2)非共价键法(自组装方式)非共价键法是制备分子印迹聚合物最有效且最常用的方法。这些非共价键包括静电引力(离子交换)、氢键、金属鳌合、电荷转移、疏水作用以及范德华力等。其中最重要的类型是离子作用，其次是氢键作用(1)共价键法(预组装方式)聚合前印迹分子与功能单体反应形成硼酸酷、西夫碱、亚胺、缩醛等衍生物，通过交联剂聚合产生高分子聚合物，用水解等方法除去印迹分子即得到共价结合型分子印迹聚合物。(2)非共价键法(自组装方式)非共价键法是制备分子印迹聚合物最有效且最常用的方法。这些非共价键包括静电引力(离子交换)、氢键、金属鳌合、电荷转移、疏水作用以及范德华力等。其中最重要的类型是离子作用，其次是氢键作用目前,根据模板分子和聚合物单体之间形成多重作用点方式的不同，分子印迹技术可以分为两类：(2)识别性，即MIPS是按照模板分子定做的，可专一地识别印迹分子。(3)实用性，即它可以与天然的生物分子识别系统如酶与底物、抗原与抗体、受体与激素相比拟，但由于它是由化学合成的方法制备的，因此又有天然分子识别系统所不具备的抗恶劣环境的能力，从而表现出高度的稳定性和长的使用寿命。(1)预定性，即它可以根据不同的目的制备不同的MIPs，以满足各种不同的需要。由于MIPS对于印迹分子的高选择性，故可以作为仿生传感器的分子识别元件;这种分子识别作用可以通过信号转化器(压电晶体、电极、电阻等)输出，然后通过各种电、热、光等手段转换成可测信号，可定量分析各种小分子有机化合物4.1用于化学仿生传感器MIPS最广泛的应用之一是利用其特异的识别功能去分离混合物，近年来，引人瞩目的立体、特殊识别位选择性分离已经完成。其适用的印迹分子范围广，无论是小分子(如氨基酸、药品和碳氢化合物等)还是大分子(如蛋白质等)已被应用于各种印迹技术中4.2色谱分离4.3固相萃取通常，样品的制备都包括溶剂萃取，由于分子印迹技术的出现，这可以用固相萃取代替，并且可利用分子印迹聚合物选择性富集目标分析物。由于印迹聚合物即可在有机溶剂中使用，又可在水溶液中使用，故与其他萃取过程相比，具有独特的优点。MIPS与印迹分子之间作用的强度与选择性在一定程度上可以和抗原与抗体之间的作用相媲美，因而可用于抗体模拟,这种模拟抗体制备简单、成本低，在高温、酸碱及有机溶剂中具有较好的稳定性，此外还可以重复使用。4.4天然杭体模拟4.5模拟酶催化例如以毗哆醛为印迹分子，用4一乙基咔哇为单体制备出分子印迹高聚物，它促进了氨基酸衍生物的质子转移。4.6控缓释药物印迹高聚物可以吸收大量与印迹分子结构相似的物质，可以被用来作为一种反应性控制释放载体(1)分子印迹和识别过程的机理将从目前的定性和半定量描述向完全定量描述发展，从分子水平上认识印迹和识别过程。(2)合成种类更多性能更好的功能单体和交联剂，提高分子印迹聚合物的吸附行为和吸附容量。(3)分子印迹和识别过程将从有机相转向水相。(4)手性分离和固相萃取氨基酸手性药物将步入产业化阶段。(5)印迹技术将从氨基酸药物等小分子超分子过渡到核昔酸、多肤、蛋白质等生物大分子甚至生物活体细胞。(6)MIPs用于辅助合成和仿生传感器将获得较快发展。可以预计随着化学、生物学、材料学和现代分析技术的不断发展，分子印迹技术将会在分离分析和催化等诸多领域发挥越来越大的作用。(5)印迹技术将从氨基酸药物等小分子超分子过渡到核昔酸、多肤、蛋白质等生物大分子甚至生物活体细胞。(6)MIPs用于辅助合成和仿生传感器将获得较快发展。可以预计随着化学、生物学、材料学和现代分析技术的不断发展，分子印迹技术将会在分离分析和催化等诸多领域发挥越来越大的作用。