分子印记技术及应用即文献综述

1、 分子印记技术及应用 南岳化学与材料科学系 09级应用化学1班 邓谷微摘要：分子印迹技术（MIT）是制备对某一特定目标分子具有特异选择的聚合物即分子印记聚合物的过程，本文从分子印迹聚合物的制备原理、制备原料、制备方法等三个方面综述了分子印迹技术，最后简述了分子印迹技术的应用及发展前景。关键字：分子印迹技术 制备原理 制备条件 制备方法 1 概述1.1 引言分子印迹技术(Molecularly Imprinting Technique，MIT)是制备空间结构和结合位点与模板分子完全匹配的聚合物的实验技术。1940年Pauling【1】就提出了可利用抗原作为模板来制备抗体的空间结合位点理论。20世

2、纪80年代初，研究人员利用天然化合物或合成化合物模拟生物体系进行分子识别研究，在一定意义上构成了MIT的雏形J。在MIT发展的初期，德国HeinrichHeine大学的G.Wulff教授采用共价结合方式制备分子印迹聚合物(Molecularly Imprinted Polymers，MIPs)，但由于可供选择的材料十分有限，故在20世纪90年代以前研究进展缓慢。20世纪90年代以后，瑞典Lund大学的K.Mosbacht【2】在非共价MIT方面做了许多开创性工作，并于1997年成立了国际性的分子印迹学会(Society for Molecularly Imprinting，SMI)，极大的促进

3、了MIT的发展。分子印迹聚合物的识别及其理论的发展现已应用于色谱分析和色谱分离、抗体和受体模拟物、膜分离、蛋白质分析、固相萃取、生物传感器等领域分子印迹技术于近十年内得到了飞速的发展，已经成为当前研究的热点之一目前，国内外对MIT的研究正方兴未艾，研究及应用文献较多。本文重点介绍MIT的制备原理、制备原料、制备方法等三个方面综述了分子印迹技术，最后简述了分子印迹技术的应用及发展前景。1.2 分子印迹技术的原理1.2.1 分子印迹的基本原理分子印迹的基本思想源于人们对抗原-抗体以及酶-底物专一识别性的认识，是人工合成与目标分子耦合的大分子化合物。实现分子印迹通常需要经过以下三步：(1)首先用功能

4、单体和模板分子以共价键或非共价键(氢键、静电作用力、金属结合作用力、分子间作用力、基团之间作用力以及疏水作用等)在溶液体系里形成复合物。(2)选择适合的交联剂、引发剂和有机溶剂，在一定的条件下加热，紫外光或其它射线照射引发自由基聚合，使之生成聚合物。(3)通过洗脱的方法，将模板分子从聚合物中除去。这样就在聚合物上留下了和模板分子在空间结构，结合点位完全匹配的三维“空穴”，这个三维“空穴”可以重新专一的、高选择性的再和模板分子结合，从而使该聚合物对模板分子具有专一的识别功能。用不同的模板分子制备的分子印迹聚合物具有不同的结构和性质，当印迹分子进入到MIP之后，由于其结构和功能集团都和“空穴”相匹

5、配，与识别位点发生相互作用；而非印迹分子的体积大小和功能集团都不能很好的与MIP匹配，不具备特异性的识别作用。所以一种烙印聚合物只能与一种分子结合，类似于“锁”与“钥匙”的关系，也就是说烙印聚合物对该分子具有选择性结合作用。分子印迹过程如图1。 图1 分子印迹聚合物的形成过程 1.2.2分子印迹的基本形式按照单体与印迹分子结合的方式不同分子印迹技术主要分为共价法、非共价法、两者杂化型的分子印迹。共价型分子印迹是一种分子预组织过程。聚合前分子印迹和功能单体通过正向可逆反应发生共价作用，形成功能单体衍生化的分子印迹衍生物；聚合后，通过反向可逆反应除去印迹分子，并通过再次的正向可逆反应来识别印迹分子

6、。共价型分子烙印中，功能单体与印迹分子之间的共价作用力强，二者形成的化合物较为稳定，能获得空间精确定位的功能单体，有利于制备高选择性的分子印迹聚合物。但印迹过程复杂，印迹分子的抽提比较困难，可利用的可逆反应也较少，功能单体的选择受到很大的限制。该法已被应用于制备各种具有特异识别功能的聚合物，如糖类及其衍生物，甘油酸及其衍生物，氨基酸及其衍生物，芳基酮类，双醛类化合物，转铁蛋白和双辅酶等物质。非共价型分子印迹是一种分子自组装过程，印迹分子和功能单体通过非共价作用力（如氢键作用、离子作用、疏水作用、范德华作用等）相互作用形成复合物。非共价型分子印迹的作用力形式多种多样，可印迹的分子种类多，功能单体

7、的选择范围较宽，烙印分子的抽提也十分方便。通过非共价分子印迹技术制得的分子印迹聚合物的分子识别过程更接近于天然分子识别系统，如酶和底物以及抗体和抗原等。目前绝大多数的分子印迹聚合物均是通过非共价型分子印迹技术制得的。这种类型的MIP的制备或应用报道很多，包括一些染料、二胺类、维生素、氨基酸及其衍生物、多肽、B - 肾上腺素阻滞剂、三嗪类除草剂、核酸和蛋白质等。除了这两种基本模式外，也有报道将共价作用与非共价作用结合起来的分子印迹方法即聚合时单体与印迹分子间作用力是共价键35，而在对印迹分子的识别过程中，二者的作用是非共价的印迹分子胆固醇与单体4- 乙烯基苯碳酸酯共价结合后，通过水解使共价结合部

8、断裂形成酚羟基，在分子识别中通过氢键结合胆固醇随着分子印迹研究的深入开展，共价法和非共价法已显示出其各自的优劣性，共价法具有空间位置固定准确的特点，因而能够移走大量的印迹分子，但是，对携带适当结合基团的化合物选择性低，共价键型MIP对印迹分子的限制较大，并且共价键型MIP对印迹分子的限制较大，并且共价作用较强，结合与解离速度缓慢，难以达到热力学平衡，操作也比较复杂，不适合于快速识别，并且识别作用机理和生物识别相差甚远，发展缓慢； 非共价法由于使用超分子作用制备仿生模型，其分子识别类似于天然生物分子，非共价法的分子印迹系统具有多样性和普遍性，对印迹分子的类型没有太多限制，可使用多种功能单体，印迹

9、分子可以用很简单的方法除去，因而发展很快但专一性不如共价结合作用强。1.3 分子印迹聚合物的制备分子印迹技术在概念上是十分简单的，但是在聚合混合物中，发生在分子水平上的行为是相当复杂的。印迹的成功与否受到包括功能单体、交联剂、致孔溶剂、引发方式等许多因素的影响。分子印迹聚合物的制备与模板分子、功能单体、交联剂、聚合溶剂、引发剂和引发方式的选择也有非常重要的关系。1.3.1 印迹分子印迹分子一般应具有与适当的功能单体发生作用的化学官能团，如羧基、氨基等，且烙印分子所含有的化学官能团越多越好。迄今为止，利用分子烙印技术已经实现了对多种目标分子的印迹，其中不仅包括小分子的有机化合物，还包括无机离子以

10、及某些大分子化合物。1.3.2 功能单体在分子印迹聚合物的制备过程中，功能单体的选择是至关重要的。功能单体的选择一般遵循以下原则，功能单体的一端带有不饱和键，能与聚合物结合；另一端得有功能集团，能和印迹分子结合；功能单体与印记分子有合适的结合强度，既有利于模板的去除，又有利于模板的选择性。应用最广泛的功能单体是含有乙烯基的羧酸类，如丙烯酸、甲基丙烯酸、对乙烯基苯甲酸、三氟甲基丙烯酸、4甲基苯甲酸等。单体分子如图2。还有一些其它的单体，如甲基丙烯甲酯、丙烯酰胺。其中最常用的是丙烯酸类和丙烯酰胺等，它可以与酰基、羧基、氨基、甲酸酯等形成氢键，又能与胺、吡咯、吡啶等形成静电作用，从而识别多种印迹分子

11、。 如图 2 功能单体1.3.3 交联剂制备分子印迹聚合物时，为了保持“记忆”空穴的稳定结构，常需要采用高比例的交联剂。目前最常用的交联剂是含有两个乙烯基的乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA），它不仅价格便宜，容易纯化，而且所得的聚合物材料具有很好的热和机械稳定性。为了提高分子印迹聚合物的容量，也有人采用含有三个或三个以上乙烯基的交联剂，如三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯（TRIM）、季戊四醇四丙烯酸酯（PETA）等。交联剂的选择是成功制备分子印迹聚合物的一个重要因素。交联剂的结构起着非常重要的作用，它必须具有一定的硬度和一定的柔性，良好的热稳定性和机械稳定性，才能起到对印迹分子的选择性吸收作用。交联剂

12、的用量影响分子印迹聚合物中可交联的功能单体数目和交联度，直接影响分子印迹聚合物的选择性和结合容量【6】。1.3.4 聚合溶剂根据印迹分子和功能单体之间作用力的性质选择聚合溶剂：非共价型分子烙印一般在非极性或弱极性的有机溶剂（如氯仿、二氯甲烷等）中进行；共价型分子印迹一般在极性较强的水、醇等溶剂中进行。另外，聚合溶剂还起到了致孔剂的作用，溶剂的种类和用量对分子印迹聚合物的比表面积、孔径分布及孔容等孔结构参数都有一定的影响7。在印迹聚合物的制备过程中，选择适合的溶剂是很重要的，溶剂不仅仅是溶解模板分子、功能单体和交联剂，使之处于同一相中，而且在聚合时控制非共价键结合的程度，同时还是分子印迹过程中的

13、致孔剂，影响着聚合物的形态和结构。一般说来，溶剂极性越大，制备的分子印迹聚合物的识别效果就越弱。因为极性强的溶剂会减弱印迹分子和功能单体间的相互作用，影响功能单体与印迹分子形成复合物。因此分子印迹过程中最好选择极性弱的溶剂，比如甲苯、二氯乙烷、氯仿等。随着研究的深入，极性环境中，尤其是水相中底物的分离变的尤其重要，包括药物拆分、仿生模拟、生物传感器等都要求极性的环境。最近几年，极性溶剂中的印迹研究已取得一定的进展，如Haupt8等在甲醇/水混合体系中以4-乙烯基吡啶为功能单体，印迹了2，4-二氯苯氧基乙酸。Yu9等以丙烯酰胺为功能单体，成功的在乙腈溶剂中印迹了几种氨基酸。1.3.5 引发剂分子

14、印迹聚合物是通过自由基引发制备的，一般偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，采用低温紫外光引发或高温热引发聚合。非共价分子印迹中普遍采用低温光引发聚合，因为低温有利于功能单体和印迹分子形成稳定的复合物1.3.6 引发方式引发方式有高温（一般为60）热引发和低温（一般为0）光引发两种形式。有研究发现在低温下用紫外光照射引发制备的分子印迹聚合物的识别性能要优于用高温热引发制备的分子印迹聚合物。低温光引发具有下述优点：印迹分子和功能单体所形成的复合物较稳定，可印迹热不稳定的化合物。S.S.Milojkovic等曾经采用X-射线引发聚合反应，但所得聚合物的热稳定性及表面性能都较差。B.Sellergren

15、11等采用高压技术（1000 bar）制备分子印迹聚合物，发现高压条件下所得分子印迹聚合物比低压条件下的聚合物有更紧密的结构，更低的孔体积，更高的密度和溶胀性，对印迹分子的保留有较大的提高。1.3.7 分子印迹聚合物的形态应用最早最广泛的聚合方法是本体聚合，采用本体聚合法可制得块状分子印迹聚合物，此类材料制备方法比较成熟，易操作。但分子印迹聚合物需经过研磨、过筛后方可使用，颗粒形状不规则，制备过程费时，且材料的利用率较低。为了解决上述问题，研究者制备了球形分子印迹聚合物，常用的制备方法有悬浮聚合、乳液聚合、沉淀聚合、以及多步溶胀-聚合等。这类材料经抽提后可直接使用，且重复性好。但较本体聚合过程

16、复杂得多，反应条件不易掌握。另一种重要的形态是分子印迹膜，它在分子烙印传感器中应用较多，可以通过在玻璃过滤器表面聚合、相转移沉淀技术、溶剂蒸发等方法制得。用原位聚合法制备的分子印迹整体柱是一种相对较新的形态，该材料具有微米级的大孔网络结构，整个色谱柱10相当于一块灌注色谱填料，具有类似于灌注色谱的良好通透性，已用于蛋白质、烷基苯、肽、高分子聚合物等的分离，具有广阔的应用前景。1.4 分子印迹聚合物的聚合方法制备分子印记聚合物的方法目前基本上只有七种：本体聚合、乳液聚合、种子溶胀悬浮聚合、原位聚合、表面印迹技术、分子印迹膜、悬浮聚合。1.4.1 本体聚合 本体聚合制备分子印迹的具体方法是：将一定

17、比例的功能单体与印迹分子溶于溶剂中，搅拌使之形成稳定的复合物，加入适量的交联剂和引发剂，混匀后通氮除氧，密封，在高温水浴中或者紫外光照射下引发聚合，待反应完全后，研磨过筛，最后洗脱除去印迹分子。该方法使用设备和试剂简单，为广大研究者所接受，但它存在着一系列的缺点，形成的高致密高硬度的聚合物要通过研磨过筛才能得到一定粒径的颗粒，工艺繁琐、原料利用率低，研磨过程中可能破坏印迹空穴，导致印迹效果不理想，这种方法同时存在着聚合过程难以控制和调节等缺点。1.4.2 乳液聚合乳液聚合相对本体聚合有了一定程度的进步，首先将印迹分子、功能单体、交联剂溶于有机溶剂中，然后将其到入含有表面活性剂的大量水中，搅拌乳

18、化，最后加入引发剂引发聚合反应，可直接获得粒径比较均一的球形分子印迹聚合物。可以通过对搅拌速度的控制来制得所需粒径的印迹聚合物，而且这种方法有助于解决印迹聚合物在水相识别过程中的溶胀问题，不需研磨，提高了原料利用率。但同时水相作为分散相具有许多的缺点，功能单体在水中的溶解度过大，在有机相中浓度偏低，使得其与交联剂的聚合难以进行，并且水溶性印迹分子会损失在水相中。1.4.3 种子溶胀悬浮聚合在种子溶胀聚合过程中，用无皂乳液聚合法合成粒径较小的微球，再以此球为种子，进行一定程度溶胀后引发聚合反应，得到印迹聚合物。 Hosoya等用两步溶胀和悬浮聚合的方法制备了单分散性很好的印迹聚合物。采用无皂乳液

19、聚合制备粒径约1m的聚苯乙烯种球，然后将种球在邻苯二甲酸二丁酯乳液中进行第一次溶胀，再将溶胀体系放在由过氧化二苯甲酰、聚乙烯醇、苯和水制备的乳液中，进行第二次溶胀，然后在由一定量的交联剂、功能单体、印迹分子、PVA和水制备的乳液中进行第三次溶胀，最后加入引发剂引发聚合，得到单分散性很好的粒径约8m的印迹聚合物微球。1.4.4 原位聚合为避免研磨和筛分过程，直接在色谱柱内制备印迹聚合物的方法，被称为原位分子印迹聚合技术。它可用于抗体、异构体及金属离子的分离。Matsui J11等首次在高效液相色谱柱内制备了棒形聚合物。研究表明，该法制备的印迹聚合物的手性分离系数可达1.7，且对位置异构体也有很好

20、的分离效果。对于色谱柱的制备而言，原位分子印迹技术是非常有力的工具。1.4.5 表面印迹技术传统方法制备的印迹聚合物其识别位点多数存在于聚合物内部，由于印迹分子向聚合物内部的扩散受到较大的阻力，因此造成再结合动力学缓慢，且印迹分子在洗脱时会有一定的残留。为克服传统制备技术的不足，Masahiro等12首次提出了表面分子印迹的概念，即在基体的表面合成印迹聚合物膜，使识别位点排布在膜的表面，这样既可以提高识别速率和识别效果，同时也解决了印迹分子泄露的问题。表面印迹技术已经成为分子印迹技术的一个研究热点，Masahiro等采用乳液聚合的方法成功制备了表面印迹Zn(II)的聚合物微球，粒径可控制在10

21、100m之间，识别位点多分布于微球表面，表面的功能基团对印迹分子的反应灵敏而迅速。1.4.6 分子印迹膜将其放置于平面上，待溶剂挥发完后，将印迹分子洗脱掉，得到的聚合物膜具有很好的对映体分子印迹聚合物膜可以用作分离材料或化学传感器的基本材料，因而在实际中有很广阔的应用前景。Kboyaashi13等以茶碱为印迹分子用相转变法合成了聚丙烯睛一丙烯酸超滤膜。将丙烯晴一丙烯酸共聚物溶于二甲亚砏中，加入茶碱于50过夜。然后将此聚合物溶液涂覆于玻璃平板上，浸入水中聚合物凝结成膜。渗透实验表明茶碱对印迹膜有很强的键合能力。Yoshikwaa14将甲基丙烯酸和双甲基丙烯酸醋的DMF溶液在硅烷化的玻璃表面聚合可

22、以制备出核甘酸印迹聚合物膜以甲基丙烯酸为功能单体，加入印迹分子、致孔剂等配制成溶液，选择性分子印迹聚合物膜洗脱干燥后可直接使用，但这类聚合物膜由于交联度较高，易折碎，影响了这类聚合物膜的进一步推广应用。1.4.7 悬浮聚合悬浮聚合法是制备聚合物微球最简便、最常用的方法之一。采用全氟化碳为介质，消除了非共价聚合中的不稳定的预组装。通常使用的单体是疏水性的，所以连续相常用水或高极性的有机溶剂。但对于分子印迹聚合物的合成而言，这些溶剂是不适宜的。因为高极性溶剂会极大地降低功能单体与印迹分子间相互作用的数量与强度，从而影响聚合物对印迹分子的识别能力；另一方面酸性单体在水中的溶解度过高，使单体与交联剂间

23、的无规则共聚很难进行，并且水溶性印迹分子会在水相中损失，所以很难用水相悬浮聚合制备分子印迹聚合物。为了克服水或高极性有机溶剂的干扰问题，Mosbach提出以全氟烃为连续相的悬浮聚合法15，采用氟化的表面活性剂及其它含氟的表面活性聚合物作为稳定剂用悬浮聚合可以直接制得聚合物微球，解决了聚合物需要研磨的问题。全氟烃无毒、易处理，缺点是易燃、价格昂贵，限制了该方法的实际应用。Kempe16最近报道了以矿物油为连续相的悬浮聚合来合成MIP微球的新方法。Zouorb17报道了一种在螺旋形管的微通道内悬浮聚合制备了尺寸均匀的微球的方法，该方法用液体石蜡和全氟代化合物溶液为连续相，反应溶液的悬浮液滴通入微反

24、应通道内紫外光引发制备得到粒径均匀的球形MIP，并且可以通过控制流通条件来控制MIP的尺寸大小，所制备的球形MIP的直径的变异系数小于2%，该方法快速，并且不会浪费聚合溶液，所的效率高，并且通过结合试验证明在全氟代溶液中制备的MIP的结合容量大于液体石蜡中所制备的MIP。近来，Lai18等直接采用水相悬浮聚合合成球形MIP。他们采用聚乙烯醉400作为分散剂，用水溶液微悬浮聚合法制备了4一氨基吡啶(4一AP)和甲基苄氨嘧啶(TMp)分子烙印聚合物微球。并通过色谱行为表征，比较了它们对各自的模板分子作用的强弱。结果表明，采用甲基丙烯酸为功能单体制备的分子印迹聚合物微球，对带有氨基的模板分子主要靠离

25、子键(静电)相互作用，且作用力的大小与氨基的个数有关。色谱研究表明，模板分子中氨基数目越多，这种作用越强。而且这种作用不是简单的加合，而是协同增强作用。1.5 分子印迹技术的应用19与常规的分离或分析介质相比，分子印迹聚合物的突出特点是对被分离物或分析物具有高度的选择性，同时还具有良好的物理化学稳定性，能够耐受高温、高压、强酸、强碱、有机溶剂等，它的制备有简单、容易保存、易于实现工业化生产等特点。在过去的几年里，该技术已渗入到化学、生物化学和生物技术等各个领域。在色谱分离和分析、仿生传感器、固相萃取、抗体及受体模拟物、模拟酶等多个领域得到了相当广泛的应用。1.5.1 色谱的分析和分离分子印迹色

26、谱技术是分子印迹聚合物最主要的用途，主要有以下两方面的工作：(1)样品前处理：将分子印迹聚合物作为吸附剂，可以实现对印迹分子的提取、纯化和浓缩，使之达到较高的浓度；(2)用于手性拆分，近年来，分子印迹手性拆分工作迅速发展，所研究的拆分对象包括药物、氨基酸及衍生物、有机酸等，大多数工作都集中在药物手性分子的拆分上。作为色谱分离介质是分子印迹聚合物最主要和应用最广泛的领域，MIP作为色谱固定相，可以进行手性物质分离，固相萃取，和样品预处理等。分子印迹技术己广泛地用于药品的手性拆分中。2001年诺贝尔化学奖授予在手性分子研究领域的美国化学家和日本化学家，而手性化合物的分离又是当今分析化学研究的热点之

27、一，目前选择合适的手性试剂是其困难之所在。分子印迹聚合物以其极高的选择性广泛适用于手性物质及异构体的拆分，且它是预先选定手性试剂，因而广泛适用于手性物质及异构体的拆分，并且相对于购买手性色谱柱来说是一种价格低廉经济实惠的方法。目前关于MIP的研究也主要应用于这一方面，它已成功的用于HPLC和CE中。目前市场上大约有600多种旋光性药品，90%被作为外消旋混合物管理，而手性药物往往是只有其中一个是有效成分，其对应体是无效的甚至有毒副作用29。正是基于这一事实，这些年来，一些国家食品和药物管理局对新的手性药品提出了要求，对映体必须被分离和分别管理，并进行各自的毒理和药理实验，这就要求提高分离技术。

28、大量研究表明，分子印迹技术在一定范围内能满足这一技术要求。Fishcer等20用（）Stimolol21为印迹分子的甲基丙烯酸和乙二醇二丙稀酸酯(EDMA)共聚物作为HPLC的手性固定相，可使消炎药的外消旋体拆分。Kempe等22以S一萘普生为印迹分子，4一Vpy为单体与EDMA交联共聚得到MIP手性固定相，成功地分离了外消旋萘普生，并将其从结构类似物酮基布洛芬和异丁基布洛芬中分离出来。Hosyoa等发现使用手性单体，用外消旋体作为印迹分子制备MIP固定相，也具有手性分离能力。Rmasrtom23等人通过甲基丙烯酸(MAA)和乙二醇二丙烯酸酷(EDMA)在NAcLPheLTrp一Ome存在下制

29、成印迹聚合物，并用这种带有识别位点的高聚物作为HPLC的手性固定相，实现了对印迹分子类似物的两种多肤混合物的有效分离，分离系数达到17.8。糖类分子印迹始于Wulff研究小组的开创性工作。他们以4一乙烯基苯硼酸为功能单体，以a一D一吡喃甘露糖为印迹分子合成的MIP可以区分甘露糖、果糖和苯酚一吡喃甘露糖的光学异构体，其中吡喃甘露糖可达到外消旋体的完全拆分，分离度达到R=s4.2。随着在分析化学、有机化学、物理化学、无机化学等这些方面研究的进步，分子印迹聚合物技术在色谱分析和分离的成就越来越多。1.5.1 仿生传感器自1987年Tabushi 24首次用分子印迹聚合物对维生素进行检测以来，分子印迹

30、聚合物传感器引起了人们广泛的兴趣。分子印迹聚合物对待测化合物具有良好的选择性，不受到酸、碱、溶剂等因素的影响，且能耐受一定的机械强度、高温和高压，是一种费用低廉的分子识别元件。目前，已有很多关于分子印迹聚合物对有毒、有害物质的检测报道研究25-30。生物传感器虽然具有极高的灵敏度和特异性， 但由于用作分子识别元件的生物活性组分极及变性失活，传感器制作成本高，可供使用的生物活性组分的种类有限，从而限制了其大规模的应用。如果能将MIP 用作分子识别元件就会使传感器在保持较高的选择性和灵敏度的同时， 耐受性提高，寿命延长。分子印迹聚合物制成的传感器已经用于除草剂、 糖类、核酸和氨基酸及其衍生物、 医

31、药、 毒素、溶剂和蒸汽等的检测。1.5.2 固相萃取由于许多样品一般情况下为混合物且结构相似，而MIP以其高性能的选择性正好适用于这类物质的前处理，最近几年发展起来的将MIP与固相微萃取(SEP)技术结合起来应用越来越多，采用分子印迹技术进行固相萃取克服了由于样品复杂所带来的问题。Andesrosn31采用此技术从人体血液中与富集得到bupviacaine在进行气相色谱分析。刘勤32等人以固相萃取一毛细管电泳法分析大米中的神经性毒剂降解产物，大米样品中5种神经性毒剂降解产物的标准回归曲线线性关系良好，检出限为0.05g/g。Sergeyeva33等人用固相萃取对水中除草剂中的相似化合物进行了分

32、离。Sesellgrern34还采用SEP对样品选择性富集后可以直接测定，以APM为印迹分子，对PAM，BAM进行直接分离测定，富集因子PAMout/PAMin=54，可以直接分析检测低浓度尿样中的PAM。MIP一SPE是一种比液液萃取更加洁净、专一和方便的方法。并且可以与HPLC分析联用，实现富集分离而对环境和体内痕量组分的快速分析测定。固相萃取过程如图3。图3 固相萃取过程1.5.3抗体及受体模拟物MIP模拟天然抗体具有很大的优越性。不需动物实验和免疫技术，可耐酸、碱有机溶剂及高温、高压环境，且可多次回收利用.。Mosbach等用 MIP代替抗体在RIA测定中检测药物中的吗啡、 茶碱等，取

33、得了与单抗相似的交叉反应。抗茶碱分子印迹聚合物用于检测病人血浆样品中茶碱的含量是完全符合医学检测要求的。这证明印迹聚合物抗体和受体完全可以作为生物抗体的理想替代品和有益的补充。Andersson等人成功地制备了morphine 和Leuenkephalin印迹聚合物35，该聚合物可以作为人工opioid 受体。这些抗吗啡印迹聚合物不仅能在有机溶剂中，而且能有效地在水相中完成识别过程，只是在水相中检测限下降了10倍。但这种印迹聚合物仍然可以用于要求不太高的实验，如药物筛选等。1.5.4模拟酶分子印迹技术的出现及其在模拟抗体方面取得的突破性进展启发人们利用分子印迹技术来识别位点和催化基团引入聚合物

34、内部用以制备模拟酶。对分子印迹技术来说，这是最困难也是最具挑战性的应用研究。与天然酶相比，理想的模拟酶除了具备可与之相匹敌的高的催化活性和选择性外，还应具有如下优点：(1) 结构的可调控性，可针对不同底物和反应需要设计不同结构的印迹空腔；(2) 结构和性能更稳定，耐高温、耐酸碱、耐有机溶剂能力更强，适用性更广，寿命更长；(3) 材料易得、价格便宜、便于储存和规模化生产。通过改变或简化活性位点中的功能团，模拟酶还可以帮助人们对整个催化反应历程有更深入的了解。目前，研究较多的 MIP 模拟酶催化反应主要有水解反应、合成反应、氧化还原反应、转移反应、脱HF反应、异构化反应等。这些反应都是化工领域特别

35、是生物化工领域的基础且重要的反应，是制备有机原料及生物产品的关键。（1）水解反应1987 年，Mosbach研究小组以底物类似物SA -1为模板，印迹于有Co2+配合的功能的活性聚合物 4 -( 5)-乙烯基咪唑中，制备出对底物的水解反应具有特殊的键合位置的印迹聚合物催化剂。与无印迹聚合物相比，它使水解速率提高2倍。这是MIP 催化剂最早的应用之一。此后，对各类酯水解反应的MIP模拟酶的研究报道陆续出现，MIP催化水解反应成为研究最多的领域之一。 （2）转移反应 Maier36等以TSA -6 为模板，正硅酸乙酯为前驱体，采用溶胶 -凝胶法制备了无定形SiO2催化剂，对苯基乙酸乙酯与己醇间的酯

36、交换反应具有良好的催化作用，反应速率较无催化剂反应和控制聚合物反应均有明显提高37。且与硫酸催化剂相比，该MIP只对对苯基乙酸乙酯的反应有催化作用，验证了其底物的识别性能。（3）异构化反应Mosbach小组还对MIP用于异构化反应进行了探索38。用吲哚作为底物类似物在基质中定位嘧啶基团， 所得到印迹材料用于联苯吲哚的异构化反应，反应速率较溶液催化反应提高了40000倍，效果明显。分子印迹技术为高效人工酶催化剂的开发带来了新的希望，分子印迹聚合物在催化和有机合成领域中已初露锋芒。从理论上讲，这一技术可应用于制备各类化学反应的催化剂，虽然从反应速率来看，效果还不理想，但其反应选择性还是相当高的。这

37、类材料还可以用于非天然酶催化的反应和相对恶劣的环境中，这一点可以弥补天然酶的不足，也是人工酶最具吸引力的地方。1.5 分子印迹技术的展望自1972年Wulff等人首次报道了人合成的MIP以来在短短30年中MIT得到了飞速的发展，然而也产生了许多新的问题。例如，希望合成新的功能单体，使其与被分析物产生较强的亲和力；发展新的MIP聚合方法，如电聚合、用结构上与模板分子相似的物质制备MIP、分层次分子烙印、MIP纳米颗粒的制备、水溶性MIP的设计一合成及MIP牙的计算机辅助设计(MIP一CAD)等。由于强极性有机溶剂或水会影响模板聚合物空穴中功能基团与模板分子间作用，因此分子烙印聚合物的制备和识别大

38、多局限在非极性环境中，而天然的分子识别系统大多是在水溶液中进行，如何能利用特殊的分子间作用力在水溶液或极性溶剂中进行分子烙印和识别仍是一大难题。对于生物产品的分离和纯化，研究水相中分子烙印聚合物的制各和应用尤其具有重大意义。随着分子烙印技术研究的不断深入和应用领域的不断扩展，人们越来越清楚的看到分子烙印技术具有广阔的应用前景和深刻的理论意义，也必将吸引越来越多的研究者从事这方面的工作。尽管目前分子印迹技术发展的速度比较快，而且也得到比较广泛的应用，但仍然存在许多问题有待于进一步解决。 预计今后一段时期内，分子印迹技术将在下述方面得到研究开发(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

39、述向完全定量描述发展，从分子水平上真正弄清楚印迹和识别过程。(2)合成种类更多、性能更好的功能单体和交联剂，改善分子印迹聚合物的容量和吸附行为。(3)分子印迹和识别过程将从有机相环境转向水相环境。(4)手性分离和固相萃取氨基酸、手性药物有望产业化。(5)印迹技术将从氨基酸、药物等小分子、超分子逐渐过渡到核苷酸、多肽、蛋白质等生物大分子，甚至生物活体细胞。(6)MIP用于催化剂和仿生传感器的制造将获得较快发展。可以预计，随着化学、生物学、材料学和分析技术的不断发展，分子印迹技术将会在分离、化学、生物传感和模拟酶催化等许多领域发挥越来越大的作用。参考文献：1 Pauling L.Atheory o

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