分子印迹技术及其应用

1、分子印迹技术及其应用材料，功能单体与模板分子形成稳走的复合物，以使交联聚合后把模板分子的结构固 走在聚合物的母体中，产生识别位点。此外，功能单体的用呈对聚合物的识别性能有较大的 影响，但功能单体一模板分子比例过高时，所制备的聚合物具有更紧密的结构和更好的耐 溶胀性能。因此，模板分子与功能单体的选择对于分子印迹聚合物的制备至关重要。2.1模板分子的选择印迹过程可以形成与模板分子形状及功能基排列互补的孔穴有关，因此研究模板的分子结构 对MIP分子识别性能的影响具有重要意义。用小分子芳香族化合物,部分疼基数目及起基 位置不同的疑基苯甲酸化合物为模板分子，采用非共价印迹技术制备了相应的MIP ,通过

2、对比研究，探讨了模板分子中作用基团的数目及位置对非共价MIP分子识别能力影响的规 律。模板分子中含有较多作用基团有利于得到对模板分子具有高印迹亲和力的印迹聚合物, 即得到高E卩迹效率的MIP。当模板分子中作用基团间能形成分子内氢键时，E卩迹效率降低。 这是由于印迹过程中模板分子的分子内氢键削弱了其与氢键型功能单体丙烯醐安的结合，从 而降低了模板分子的印迹效率。孙宝维等就模板结构与分子印迹效果间关系提出：大多只有一个极性基团的化合物，与功能 单体作用的数目较少，不易产生印迹效应；般含多个极性基团，少数含一个极性基团并具 有一个大的疏水结构的化合物在印迹过程中表现出协同效应；具有多个极性基团，而且

3、同时 具备部分刚性和柔性结构的化合物,可更好地与功能单体作用。2.2功能单体的选择在制备分子印迹聚合物过程中，选择合适功能单体种类及与模板分子的配比至关重要，下面 是几种筛选功能单体的方法。紫外光谱法根据紫外光谱原理，当价电子与氢原子形成氢键后,电子的能呈会发生变化。同时张力或偶 极作用迫使分子轨道发生扭曲变形，电子跃迁概率发生变化，导致吸光度发生变化。因此, 根据紫外光谱的变化,可推测模板分子与功能单体间相互作用强度和复合比例等有关信息。核磁共振法核磁共振光谱法(NMR)可以提供有关确切作用位点和作用强度的大呈信息，是一种更具 潜力且准确的筛选方法。模板分子与功能单体相互作用，分子间氢键对模

4、板分子的活泼氢产 生强烈束缚作用并使其屏籲作用变小。通过核磁共振技术测定溶液中功能单体对活泼氢化学 位移的影响，从而找出最佳的功能单体最佳的配比。荧光光谱法对于具有荧光性质的模板分子，荧光光谱法是选择功能单体的比较好的方法。荧光供体分子 (模板分子)与荧光猝灭列分子(功能单体)之间借助分子间力，彼此结合形成具有一定结 构的不发荧光的基态复合物，而导致荧光强度减弓。即静态荧光猝灭现象。计算机模拟计算随看计算机W臺子化理论的发展，计算机模拟技术已经应用到分子E卩迹体系中。这种方法可 以大大减少摸索实验的次数，也可以减少不必要的药品浪费。计算机模拟计算最常用半经验 计算方法，大致过程为，第1步，用软

5、件优化各种可能的模板分子、功能单体及具复合物 的构象选出最小能臺构象。第2步功能单体与模板分子的相互作用能利用下式计算AE=E (模板分子和功能单体的复合物)-E (模板分子)-E (功能单体L AE越大，说明模板分子 与功能单体的作用越易形成氢键,且形成的氢键越牢固。3分子印迹技术的膜和材料制备方面的应用3.1新的膜制备技术多层自组装膜通过化合物分子之间不同的作用力结合而成。这种作用力主要包括共价或配位作用、氢键、 静电力、疏水作用力、TT2TI堆积作用以及阳离子TI吸附作用。多层自组装印迹膜是在印迹 聚合物表面通过不同的作用力结合形成膜，然后反复在聚合物混合溶液中进行自组装，形成 多层膜结

6、构，将印迹分子洗脱,得到多层自组装印迹膜。自组装方法包括共价(或K位)自 组装、氢键自组装、静电自组装。张希等报道了用光交联法和多层膜自组装方法制备的以 5、10、15、202四甲基氨基苯21H、23H吓嚇为印迹分子的多层自组装印迹膜，与其他 方法制备的印迹膜相比具有较高的识别能力。纳米管印迹膜种E卩迹穴具有纳米管形状的分子印迹聚合物膜。纳米管印迹膜的出现标志着分子印迹技 术又有了新的突破。这种膜的制备是由王小如研究组首先提出的，他们将表面弓I发原子转移 自由基聚合(ATRP )和分子E卩迹技术原理相结合,使用多孔阳极氧化铝薄膜(AAO )为载 体膜并用32氨基丙基三甲氧硅烷进行表面硅烷化处理

7、，将ATRP弓|发列22漠222甲基丙 酰漠接枝到AAO的表面，然后与金属有机催化列1、4、& 112四氮杂蔡并苯铜、功能单 体42乙烯毗睫、印迹分子p2雌二醇或孕酮和交联列的乙睛溶液混合，在N2保护下进行 热聚合得到聚合物膜,除去印迹分子后形成纳米管E卩迹膜。结果表明，这种结合位点具有纳 米级的孑怡和几纳米管壁厚度的印迹膜对目标分子具有高选择性、高亲和性、高容星和快速 的结合能力。3.2新的材料制备技术(1)分子印迹磁性材料 多种材料相互补充使复合材料的性能更为优越。除了单一的膜材料、磁性材料和纳米材料外, 出现了复合材料如纳米膜材料、磁悭内米材料等。这些复合材料已经应用于分子E卩逆技术中。

8、 王小如等合成了纳米管膜应用于化学分离，并用多孔性氧化铝为模具合成了磁性分子印迹纳 米线。复合材料为分子E卩迹的发展提供了新的动力。4结论自20世纪90年代以来,MIT以其高亲和性、高选择性等独特优点迅速吸弓I了各国研究 人员的注意并蓬勃发展,至今已被应用于化学、生物、医学、环境等各大学科及其分支领域 之中。MIPS的合成与应用方法已日趋成熟，但目前的MIT仍存在着一些问题。如其尚不 能将某些类似物完全分离。随着计算化学与计算机模拟技术的发展，建立完整的单体交联列 库，利用厨以反应来指导MIPS的合成已成为新的发展趋势。此外，大力发展水相中制备 方法，减少对有机溶卿的依赖,不仅能模拟生物体的识

9、别模式,而且会极大地扩展具使用范 围。参考文献：金红华，王娟，张兰，等分子印迹技术在坏境科学领域中的应用J.化工环保,2006 ,26 (4 ): 295-298.周勤，袁笑一.分子印迹技术及其在环境领域的应用J.科技通报,2005 ,21( 1) 110-114.Ramstrom O , An sell R.Molecular imp rin ting technology : challenges and p rospects for the futureJ J Chirality , 1998 , 10 ( 3 ): 195-209.GVIatakis , LI Anderss on , R Muller et al.J.Nature , 1993 : 361 , 645-647. 姚伟，高志贤,房彦军，等.沉淀聚合法制备咖啡因分子E卩迹聚合物微球J.化工进展,