分子印迹聚合物微球制备研究进展
张玥;胡小玲;梁良;管萍;西珊
【期刊名称】《材料科学与工程学报》
【年(卷),期】2010(028)005
【摘要】分子印迹聚合物微球由于具有粒径可控、分子识别效率高等优点,在色谱、分离、化学传感器等领域得到了广泛的应用,并且显现出良好的发展前景.本文总结了近十年来有关分子印迹聚合物微球制备的研究进展情况,比较了各种方法的特点,并指出了其发展趋势.
【总页数】6页(778-782,734)
【关键词】分子印迹聚合物;微球;制备
【作者】张玥;胡小玲;梁良;管萍;西珊
【作者单位】西北工业大学理学院应用化学系,陕西,西安,710072;西北工业大学理学院应用化学系,陕西,西安,710072;西北工业大学理学院应用化学系,陕西,西安,710072;西北工业大学理学院应用化学系,陕西,西安,710072;西北工业大学理学院应用化学系,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TQ31
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4.种子溶胀悬浮聚合法制备分子印迹聚合物微球的研究进展[J], 涂瑞丽; 李雁;
1.4.3 传统分子印迹技术 传统分子印迹聚合物的制备一般包括以下四个过程：(1) 按一定比例将功能单体与模板分子混合，使两者通过共价键或非共价键作用结合，形成主-客体配合物；(2) 加入合适的交联剂，在引发剂、热或光的引发下，使单体产生聚合反应，即可制得“捕获”模板分子的高交联度的刚性聚合物合物；(3) 将聚合物中的模板分子洗脱或解离，从而在聚合物内部留下大量与模板分子空间大小、形状结构完全一致的三维空穴，同时空穴内按一定顺序排列的功能基团能提供具有一定方向性、与模板分子作用位置相对应的作用位点；(4) 印迹聚合所得的产物均为大块物料，要经过粉碎、研磨及筛分去杂后得到粒度适合的印迹聚合物微粒。MIPs分子印迹的原理图如图1.5所示。 图1.5 分子印迹基本原理示意图 Fig 1.5 The sketch map of preparing MIPs 传统分子印迹聚合物的制备方法主要是包埋法，该方法存在以下问题：（1）粉碎过程可控性差，破坏部分印迹位点，造成大量印迹空穴损坏，经筛分后获得的合格粒子一般低于制备总量的50％，造成载药量低。（2）由于所制备的是高度交联的聚合物网络，对模板药物分子包埋过深、过紧，洗脱比较困难。（3）印迹位点分布不均一，位于印迹聚合物孔道壁上的，模板分子向其传质速率较快；而包埋于聚合物本体中的印迹空穴，受位阻影响，可接近性差，从而降低了印迹位点的利用率。并且，传统印迹聚合物的制备过程比较费时、复杂，不
利于该技术的推广及工业化。 1.4.4新型分子表面印迹技术 分子表面印迹技术是把具有识别位点的印迹层结合在基质表面的印迹方法。近年来,采用分子表面印迹技术来制备分子印迹聚合物越来越受到人们的重视。分子表面印迹聚合物能有效地克服传统印迹技术中印迹空穴包埋过深与过紧的现象、结合位点不均一、可接近性差、识别动力学慢和产物需要粉碎研磨等缺点。本课题组曾采用“接枝到”法或“接枝出”法，创建了一种“先接枝聚合后吸附再印迹”新型的分子表面印迹方法。该方法是先将与模板分子具有次价键力的功能大分子，接枝到硅胶（微米级）微粒表面，得到功能接枝微粒；再凭借模板分子与接枝微粒表面的功能大分子形成次价键力，饱和吸附模板分子；再使用两端具有双反应性基团的特殊交联剂使功能大分子交联，并实现模板分子的印迹；将模板分子除去，在硅胶微粒表面的接枝聚合物薄层中，就留下了大量与模板分子匹配的印迹空穴，获得了对模板分子具有特异识别选择性和高度亲和性的高性能印迹聚合物微粒。该方法制备的分子表面印迹聚合物已经广泛应用于生物代谢分子、生物碱、农药分子、氨基酸、稀土离子等的识别得到了非常满意的结果。 分离研究，都 在分子设计的基础上，本课题组又提出并建立了另一种新型的分子表面印迹方法。该方法是基于“表面引发接枝聚合”，以药物分子为模板分子在固体微粒表面单体的接枝聚合与药物分子的表面印迹同步进行，制得了5-氟尿嘧啶与甲硝唑两种药物分子表面印迹材料，用于结肠定位释放系统，实验结果显示具有良好的结肠定位效果。
第27卷第4期高分子材料科学与工程 Vol.27,No.4 2011年4月 POLYMER MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING Apr.2011 磁性分子印迹聚合物的制备与研究进展 邓 芳 1,2 ,李越湘1,罗旭彪2,董睿智2,涂新满2,王 玫 2 (1.南昌大学理学院,江西南昌330031; 2.南昌航空大学环境与化学工程学院,江西南昌330063) 摘要:磁性纳米粒子以其优异的磁学性能,在分析化学、生物科学以及医学等领域逐渐发挥出越来越大的作用。磁性分子印迹聚合物是一类具有磁响应特性的聚合物,不仅具有特定的分子识别位点,而且在外加磁场作用下,容易分离回收。文中综述了近年来磁性分子印迹聚合物的研究状况,同时提出了目前该领域存在的问题和发展趋势。关键词:磁性纳米粒子;磁性分子印迹聚合物;制备 中图分类号:O631.1 文献标识码:A 文章编号:1000 7555(2011)04 0171 04 收稿日期:2010 01 30 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50978132);江西省自然科学基金资助项目(2009GQH 0083);江西省科技支撑项目(2009BSB09800)通讯联系人:罗旭彪,主要从事分子印迹高分子材料研究,E mai l:Luoxubi ao@https://www.doczj.com/doc/d014967612.html, 分子印迹聚合物(M IP)中含有很多特定形状和大小的孔穴,孔穴内具有特定排列的结合位点,并对模板分子的结构具有一定的记忆和识别功能[1~6]。与其他分子识别材料相比,M IP 具有可设计性强、制作简单、适应范围广等优点,可用于分离、传感和生物模拟等领域[7~ 11] 。各领域的科学家对分子印迹材料的研 究给予了高度重视,并取得了可喜的成果。但是,分子印迹材料的应用存在分离难的问题。 磁性技术应用广泛,磁性纳米粒子由于具有较大的表面积和独特的物理化学性质,被用于细胞分离、药物运输和酶固定等许多领域。将具有优异磁学性能的磁性纳米粒子与分子识别性能相结合制备的磁性分子印迹聚合物,可以在外加磁场作用下实现简单分离,使M IP 的应用领域得到进一步拓展,是未来分子印迹聚合物发展的重要方向。本文介绍了磁性分子印迹聚合物的特性,综述了近年来磁性分子印迹聚合物的制备方法以及在分离等领域的研究进展,同时提出了磁性分子印迹聚合物制备和应用过程中存在的问题和发展方向。 1 磁性分子印迹聚合物的制备1.1 悬浮聚合法 悬浮聚合是制备聚合物微球较简单和常用的方法,采用悬浮聚合可以直接制备球形分子印迹聚合物,它具有形状规整、比表面大、吸附能力强、粒径可根据 需要进行调整等特性。磁性分子印迹聚合物的识别作用不但受聚合条件如光引发和热引发等的影响,而且深受周围环境的影响,因此,探索合适的分散剂和加热方式,是制备理想的磁性分子印迹聚合物的一个基本前提。 1.1.1 分散相:在经典的悬浮聚合中,水被用作分散相。Lu 等 [12] 用水作为分散相、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨 酸(Phe)为模板分子成功地制备了磁性分子印迹聚合 物微球。以Tyr 为模板制备的磁性分子印迹聚合物微球具有较高的分子识别选择性,而以Phe 为模板分子制备的磁性分子印迹聚合物微球无明显的识别选择性。张洪刚等[13]以甲基纤维素为分散剂、以苯胺(Ani)和二甲基苯胺(DMA)为模板分子、采用悬浮聚合法制备了磁性分子印迹聚合物微球。磁性Ani 印迹聚合物在乙醇水溶液中对苯胺分子没有选择吸附性,但在甲苯中对苯胺分子有较好的选择吸附性,而磁性DMA 印迹聚合物在甲苯中对二甲基苯胺分子有较好的选择吸附性。Chen 等[14]以环氧四环素为模板分子制备了磁性分子印迹聚合物,用于分离鸡蛋和组织样品中的四环素,通过混合、搅拌样品、萃取溶剂和磁性印迹分子聚合物,萃取和洗脱过程可一步完成,被分析物可以直接或者以萃取溶剂作为媒介从样品基质转移至聚合物上。当萃取完毕时,吸附有分析物的聚合物容易在外加磁场下与样品基质分开,而不需要离心或者过滤。与传统的样品准备过程(溶剂萃取、离心、洗
1.1 高分子微球概述 高分子微球应用几乎涉及到所有领域。高分子微球的起源非常悠久，最早的天然高分子微球来自天然的橡胶树的树液，被称为乳胶（Latex）。也许由于这个原因，最早的合成高分子微球被应用于橡胶制品或橡胶制品的添加剂，这些高分子微球都是由具有弹性的聚合物组成，如聚丁二烯、聚异戊二烯等。以后，随着微球制备技术的发展，聚合物微球又开始被应用于涂料、纸张的表面加工、胶粘剂、塑料添加物、建筑材料等领域。近十几年来，由于高分子微球应用领域又从以往的一般工业应用发展到高尖端技术领域，如医疗和医药领域、生物化学领域和电子信息领域等。在高分子微球应用方面，传统应用领域的产品得到进一步提升，如在涂料应用领域，产品的结构已经从大众化走向个性化，即品种多样化和少量化，但附加价值较高。高分子微球在药物输送系统的应用应该是近年来发展最为迅速的领域，这是因为人们对医疗质量的要求越来越高。 复合高分子微球又称核壳高分子微球，是制备共混高聚物的一种新技术。它是材料科学发展的重要方向，现已从宏观的聚合物共混物发展到亚微观的复合高分子乳胶。近年来，通过复合技术制备复合乳胶以及对复合型乳胶的研究十分活跃。其中，核壳结构乳胶聚合物尤其令人感兴趣。核壳结构乳胶聚合物属于异种高分子复合乳胶，是由性质不同的两种或多种单体分子在一定条件下进行聚合，即种子聚合或多阶段聚合，一般以先聚合的材料为中心，后形成的聚合物为外层，使乳胶粒子的内侧和外侧分别富集不同种成分，通过核壳的不同组合，得到不同形态的非均相乳胶，从而可赋予核、壳各不相同的功能，可获得一般无规共聚物、机械共混物难以具有的优异性能。 核壳高分子的性能与其结构关系十分密切。80年代初，Okubo等提出“粒子设计”的新方法，主要内容包括控制乳胶粒子的形状、异相结构、粒径分布及功能基的分布等。复合乳胶能有效改善材料的力学性能，在塑料、涂料和油漆方面有重要的应用。近年来，人们通过化学和物理的手段（如：交联、包埋、附着和反应）赋予乳胶颗粒以光导、电导、热敏和磁等功能，广泛应用于电子、生物、医药和照相工业[1~5]。 1.2 高分子微球的合成方法 1.2.1 乳液聚合 高分子微球的合成一般采用乳液聚合技术。乳液聚合是有单体和水在乳化剂作用下配制的乳液中进行的聚合，聚合体系主要有单体、水、乳化剂及溶于水的引发剂四种基本组分组成。该技术开发起始于本世纪早期，二十年代末已有和目前生产配方类似的乳液聚合过程的专利出现。二十世纪三十年代初，乳液聚合方
分子印迹技术 分子印迹，又称分子烙印（molecular imprinting），属超分子化学范畴，是源于高分子化学，生物化学，材料科学等学科的一门交叉学科。分子印迹技术（molecular imprinting technique, MIT）是指制备对某一特定的目标分子（模板分子，印迹分子或烙印分子）具有特异选择性的聚合物的过程。它可以被形象地描绘为制造识别“分子钥匙”的“人工锁”的技术。 分子识别在生物进化中起着特别重要的作用，是从分子水平研究生物现象的重要化学概念，已成为当今研究的热点课题之一。选择性是分子识别的重要特征。人们利用一些天然花合屋如环糊精，或合成化合物如冠醚，杯芳烃和金刚烷等模拟生物体系进行分子识别研究，取得了一些可惜的进展，一定意义上构成了分子印迹技术的雏形。 分子印迹技术的出现直接来源于免疫学的发展，早在20世纪30年代，Breinl,Haurowitz和Mudd就相继提出了一种当抗体侵入时生物体产生抗体的理论。后来在20世纪40年代，由著名诺贝尔奖获得者Pauling对上述理论做了进一步的阐述，并提出了以抗原为模板来合成抗体的理论。该理论认为：抗原物质进入机体后，蛋白质或多肽链以抗原为模板进行分子自组装和折叠形成抗体。虽然Pauling的理论被后来的“克隆选择理论”所推翻，但是在他的理论中仍有两点具有一定的合理性，也为分子印迹的发展奠定了一定的理论基础，同时激发了人们以抗原或待测物为模板合成抗体模拟物的设想；（1）生物体所释放的物质与外来物质在空间上相互匹配。 1949年，Dickey首先提出了“专一性吸附”这一概念，实际上可以视为“分子印迹”的萌芽，但在很长一段时间内没有引起人们足够的重视。直到1972年由德国Heinrich Heine大学的Wulff研究小组首次报道了人工合成分子印迹聚合物之后，这项技术才逐步为人们所认识。特别是1993年瑞典Lund大学的Mosbach等在《Nature》上发表有关茶碱分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymers,MIPs）的研究报道后，分子印迹技术得到了蓬勃的发展。迄今，在分子印迹技术的作用机理，分子印迹聚合物制备方法以及分子印迹技术和分子印迹聚合物在各个领域的应用研究都取得了很大的进展，尤其是分析化学方面的应用更是令人瞩目。分子印迹技术的应用研究所涉及的领域非常宽泛，包括分离纯花，
河北联合大学Hebei United University 2008级 《医用高分子》课程论文医用高分子微球 姓名陈朝阳 班级08应用化学 学号02 分数
医用高分子微球 陈朝阳 (河北联合大学化工与生物技术学院，唐山，063009) 摘要：本文对高分子微球的结构性能做了简要介绍,综述了生物医用高分子微球载体的制备方法、表面功能化途径以及生物活性物质的固定化方法,并对高分子微球在医学领域的应用作了概要介绍，最后对其性能及制备技术的改进和在生物医用及其他方面的应用发展前景做了简单预想。 关键词：高分子微球；功能化；生物活性物质；固定化；医学应用 高分子微球是指直径在纳米级至微米级形状为球形或其它几何体的高分子材料或高分子复合材料。生物医用高分子微球由载体、键合在微球表面上的功能基以及所固定的生物活性物质三部分组成。可分为天然高分子微球和合成高分子微球两大类。前者有聚多糖类和蛋白质后者多以苯乙烯、乙烯基吡啶、丙烯酸酯、丙烯酰胺及它们的衍生物为原料制备。 由于其分子结构的可设计性吸引了越来越多的科学工作者的兴趣，进而更加快了其开发应用的步伐。可以通过选择聚合单体和聚合水平上来设计合成和制备,并且可以比较方便地控制其尺寸的大小和均一性,使之具有所需要的特定性能与功能。这种微观结构和性能的可设计性,使得高分子微球在对材料特性要求较高的生物医学领域中显示出巨大的发展潜力。 与无机材料微球或来源于生物体的血球等相比,高分子微球除具有固相化载体特有的易于分离和提纯的优点外,还具有廉价、比表面积大、单分散性好、易于制备及功能化以及对生物体相容性可调、有利于研究与生物体成份相互作用等特点。 1. 高分子微球载体的制备 天然高分子微球本身带有反应性基团,可直接用于生物活性物质的固定化。合成高分子微球则必须通过如下方法引入功能基团:(1)功能单体共聚法。即少量功能单体与主单体进行共聚的方法,有时可以加入交联剂以获得交联的微球；(2)微球载体表面修饰法。其中,功能单体共聚由于易控制功能度及交联度,不易产生
分子印迹技术的研究进展及发展前景 摘要：如今分子印迹技术发展十分迅猛。本文总结了该技术目前的研究现状,并展望了分子印迹技术未来的发展趋势。 关键词：聚合物，分子印迹，模板，分子识别 1．引言 分子印迹技术60多年以来发展很快，特别是过去五年里，人们对这一领域的兴趣激增，并且据估计全球有超过100个与此相关的学术和工业研究小组。目前，有500多篇关于分子印迹技术研究的文章和综述公开发表，并且有相当多的专利已被申请。直到现在，每年相关文章的发表已不是以前的用少数可计算的了。但是，随着有机聚合物作为二氧化硅基质的另一选择的引入以及非共价方法的广泛应用，其发表率更是狂飙（如表一）。1997年就有近80篇文章发表，并且当年召开了第一次关于分子印迹技术的专门研讨会并成立了分子印迹技术协会（SMI）。1998年这种趋势继续延续着。 分子印迹技术在许多优秀的文章中已有深入讨论，ACS也有专题文献。本文目的不是重述此技术，而是为读者提供最新的研究情况。文章后部分主要介绍该技术研究现状以及今后将遇到的挑战和潜在的应用领域。 图1 以年为变量的分子印迹出版物量（来源：分子印迹科学）。（1998年的数据为估计 值）。 2．分子印迹：艺术王国 分子印迹技术是创造具有选择性分子识别功能的大分子模型的通用方法。这些印
迹分子简单，制备成本低，并且性质稳定。如果通过合理的设计或从生物资源中获得，它们能够成为分子识别实体最理想的替代物或对应物，比如抗体。如今，分子印迹聚合物主要应用于四个领域：（1）特异选择分离，（2）抗体结合模板，（3）酶模型和（4）生物模拟传感器。这四个方向将继续成为人们研究的重点。 2.1 特异选择性分离 目前，特异选择性分离是分子印迹聚合物最大的应用领域。在这篇文章中，它是高效液相色谱法（HPLC）中的固定相，但它也有明显的缺陷：容纳力小以及结合位点不均匀。高效液相色谱中固定相的应用是评价一种新的印迹协议有效性最方便的方法之一。除了高效液相色谱法的应用，显然分子印迹聚合物作为具有选择性的固相分离媒介(SPE)也正在流行。这很可能是我们将来看到其在商业领域的首个应用。在特异选择性分离领域中的其他关键分支应用包括细胞膜和毛细管电泳（CE）。 2.2抗体结合模拟 实验证明分子印迹聚合物与被分析物相比，在结合的选择性和强度上的优势是显而易见的。甚至比抗体和抗原的效果更好。在应用方面，这些模拟结合抗体提供了一个快速而又低廉的途径进入稳定而又强有力的分子识别模型。它们预示着在不溶的情况下应用抗体这一技术成为可能，比如免疫亲和色谱法，免疫传感器和免疫分析。现在一些相关的免疫分析研究已专注于发展新的试验模式，而不再依赖于放射性配体，如荧光和电化学试验。 2.3模拟酶 许多致力于研究分子印迹技术的研究者们设想研制出一种模仿自然酶的活跃的印迹聚合物“塑料酶”。这个重任当然需要投入大量的研究，并且就目前报道的结果来看，它也确实反映了这个事实。一些不同的有机反应运用分子印迹聚合物作催化剂已成功反应，包括醛缩合，酯氧化，Diels-Alder反应和β-消去反应。虽然分子印迹聚合物现在就增强催化速率而言还比不过催化酶，但是它们也有一些不同于酶的特性，比如能较好的溶于有机溶剂，并且耐高温。因此，把它们作为酶的补充，比起作其替代物显得更有用，至少就目前来看是这样的。 2.4生物模拟传感器 一段时间以来，人们多次尝试把印迹聚合物应用到生物传感器中去。这种想法当然是为了取代“精细的”基于生物分子印迹聚合物的分子识别实体。虽然生物传感器领域非常具有竞争力，但有一点我们可以相信分子印迹聚合物以其许多独特的优势也将极其具有竞争力。分子印迹技术在实验规模显示出许多潜在的应用，但还没发现其有任何市场应用，也许这并不让人感到奇怪，毕竟这个技术还相当稚嫩。 3分子印迹技术现状 在过去的一年左右，大部分发表的论文代表着在科技上的进步。许多新的功能单体
分子印迹技术研究进展 摘要分子印迹技术是结合高分子化学、生物化学等学科发展起来的一门边缘学科。它对于研究酶的结构、认识受体-抗体作用机理及在分析化学等方面有重要的意义。本文从分子印迹聚合物的识别机理、分子印迹聚合制备条件和制备技术三个方面综述了分子印迹的研究进展,最后展望了分子印迹发展前景。 关键词：分子印迹聚合物;印迹分子;综述 40年代,Pauling。试图用锁匙理论解释免疫体系。虽然他的理论经后人的实践证明是错误的,但是在他的这种错误的理论中仍有两点是正确的:(1)生物体所释放的物质与外来物质有相应的结合位点;(2)生物体所释放的物质与外来物质在空间上相互匹配。正是基于这两点假设,化学家们发展了一项有效的分析技术称为分子印迹技术(molecularimprinting, MIP),在国内也有人把它称为“分子烙印”。1949年,Dickey首先提出了“分子印迹”这一概念,但在很长一段时间内没有引起人们的重视。直到1972年由Wulff研究小组首次报道了人工合成的有机分子印迹聚合物之后,这项技术才逐渐人们所认识,并于近10年内得到了飞速的发展。 MIPs具有三个特性: (ⅰ)预定性,可根据不同目的制备相应的MIPs; (ⅱ)识别性,MIPs是依据模板定做的,它具有与模板分子的立体结构和官能团相符的孔穴,所以选择性地识别模板分子;(ⅲ)实用性,它可以与天然的生物识别系统如酶与底物、抗原与抗体等相媲美,具有抗恶劣环境、稳定性高和使用寿命长等优点。二十多年来,在固相萃取、膜分离技术、异构体的分离等方面获得广泛研究,展现了良好应用前景。本文综述了MIPs的识别机理、制备技术条件及应用方面新进展. 1.分子印迹技术的基本概念和原理 分子印迹技术是指为获得在空间结构和结合位点上与某一分子(模板分子)完全匹配的聚合物的实验制备技术。它是通过以下方法实现的:(1)首先以具有适当功能基的功
磁性微球 磁性高分子微球是近年发展起来的一种新型磁性材料，是通过适当方法将磁性无机粒子与有机高分子结合形成的具有一定磁性及特殊结构的复合微球。磁性复合微球不仅具有普通高分子微球的众多特性还具有磁响应性，所以不仅能够通过共聚及表面改性等方法赋予其表面功能基(如-OH、-COOH、-CHO、-NH2,等)，还能在外加磁场作用下具有导向功能。目前，磁性复合微球已广泛用于生物医学、细胞学和分离工程等诸多领域。 一、功能化高分子磁性微球 具有生物活性的高分子生物材料是高分子功能团, 可以作为生物活性物质的载体,另一方科学与生命科学之间相互渗透而产生的一个重面又因其具有超顺磁性, 在外加磁场的作用下要的边缘领域, 是近50年以来高分子科学发展能快速、简单的分离, 使其在生物工程(固定化的一个重要特征。功能化的高分子磁性微球一酶)、生物医学(靶向药物、酶标、临床诊断)、细胞方面因其具有能够与生物活性物质反应的特殊学(细胞分离、细胞标记)等领域的研究日益活跃,并显示出较好的应用前景。 （1）功能化磁性微球与生物大分子的作用机理 包覆磁性颗粒的高分子材料带有多种具有反应活性的功能基团, 如羧基(—COOH)、羟基(—0H)、氨基(—N H2)、巯基(—SH)等, 这些功能基团能够与生物高分子(氨基酸、蛋白质、酶等)中的活性基团共价结合, 从而实现磁性微球作为生物载体的功能。同时通过磁性微球的功能基团也可在颗粒表面偶联特异性的靶向分子,如特异性配体、单克隆抗体等, 通过靶向分子与细胞表面特异性受体结合, 在细胞摄粒作用下进入细胞内, 可实现安全有效地用作靶向性药物、基因治疗、细胞表面标记、同位素标记等。 瑞典皇家理工学院的Mikhaylova等[ 3] 利用表面含有的—NH 2功能团的磁性微球运载BSA (牛血清蛋白), 先将功能基团—N H2 修饰到磁性纳米颗粒表面, 然后将BSA 中的—COOH 活化,利用—CO OH 和磁性微球表面的—NH2 形成肽键,从而实现磁性微球对BSA 的运载。红外光谱(FTIR)证实BSA 分子成功地联接到磁性纳米颗粒上;化学分析表明表面功能化的磁性纳米粒子对BSA 的运载能力远远大于未功能化的磁性纳米颗粒;磁性测试表明, 磁性微球表面包覆BS A 分子后, 仍呈超顺磁性,但饱和磁化强度有所降低。沈鹤柏等[ 4] 用微乳液的方法将SiO2 包覆在磁性粒子γ-Fe2 O3 表面, 通过脱水反应在纳米颗粒表面引入3-巯基丙基三甲氧基硅烷(M PTS)进行表面巯基化, 然后使修饰有过硫键的DNA 分子与M P TS 分子中的—SH 配位基形成-S-S-双键, 从而将磁性微球与生物大分子键合在一起。表面增强拉曼光谱(SERS)分析证实DN A 被有效地联接到磁性纳米粒子表面。 （2）磁性微球的功能化方法 磁性微球的功能化主要通过四种方法来实现:共混包埋法、界面吸附法、活化溶胀法和单体聚合法。 ○1共混包埋法：共混包埋法制备磁性高分子微球主要是通过范德华力、氢键、配位键或共价键等作用, 使溶解的高分子链缠绕在磁性纳米颗粒表面, 形成高分子包覆的磁性微球。Bahar 等[ 20] 通过共混包埋法将悬浮有Fe3 O4 的油相倒入水相, 经搅拌后在室温下蒸发出油相溶剂氯仿, 制得带有反应性醛基的磁性聚苯乙烯微球。 ○2界面吸附法是利用纳米颗粒本身的表面效应来制备磁性微球的一种方法。纳米颗粒由于表面原子的周围缺少相邻的原子, 导致了表面原子的晶体场环境和结合能与内部的原子不同, 具有很高的化学活性;并且, 纳米颗粒表面原子数与总原子数之比随着粒径的减小而急剧增大。这使得纳米颗粒表面能大大增加, 从而比较容易与其它原子相结合而稳定下来。生物大分子大都是两性分子, 因而当与纳米颗粒均匀混合后, 调节溶液的pH 值使生物大分子与纳
分子印迹技术及其在环境分析中的应用 摘要：分子印迹是近十年发展起来的新技术．本文阐述了分子印迹技术的原理与 分子印迹聚合物的制备方法，介绍了该技术在环境领域中的若干应用，提出了分子印迹技术将为环境领域的科学研究开辟一条新路等观点。 关键词：分子印迹；分子印迹聚合物；环境领域 分子印迹技术是指为获得在空间结构和结合位点上与某一分子完全匹配的聚合物的实验制备技术。它最初源于20世纪40年代的免疫学。1972年首次成功制备出分子印迹聚合物(molecular imprinted polymers，简称MIPs)，这项技术才逐渐为人们所认识。近10年来分子印迹技术得到了飞速发展，并在医药、食品、军事、化工和环境等领域显示出广泛的应用前景。 分子印迹技术原理以及分子印迹聚合物的制备方法 分子印迹技术是制备分子印迹聚合物的技术，其制备过程包括三个步骤：一是使目标分子(即印迹分子，模板分子)与特定功能单体通过共价或非共价作用形成复合物；二是在复合物中加入交联剂，使其在复合物周围与功能单体聚合，形成刚性的高分子聚合材料；三是用物理或化学方法将模板分子从聚合物中取出，该聚合物即分子印迹聚合物，简称MIps，便产生与模板分子的形状、大小和官能团的固定排列相匹配的印迹孔穴。对模板分子具有“记忆”能力由于用不同的模板分子制备的MIPs具有不同的结构和性质，一种MIPs只能与一种分子结合，也即MIPs对该模板分子具有选择性结合作用。 根据印迹分子与功能单体间作用力的性质。通常将MIPs分为共价结合型(预组装型)、非共价结合型(自组装型)和综合型。共价结合型印迹过程单体和模板分子间的作用力强，形成的复合物稳定。所得的印迹聚合物对模板分子具有高的选择性，但印迹过程比较复杂，从聚合物中除去目标模板分子较为困难。而且结合与解离速度缓慢，不利于分离。目前。用此法已获得一些酯、酮、醛、糖类及其衍生物、甘油酸及其衍生物、氨基酸及其衍生物、铁转移蛋白酶、联辅酶和西佛碱等化合物的MIPs。非共价结合型印迹技术主要是利用较弱的分子间作用力来形成复合物，印迹过程较为简单，可在温和的条件下除去模板分子。但易导致所得的空穴对模板分子的亲和力不均一。这种类型的MIPs包括一些染料、酸、胺类、维生素、氨基酸及其衍生物、多肽、苄眯、激素、除草剂、金属、核酸和蛋白质等。综合型印迹技术是将以上两种技术结合起来。得到兼有共价型亲和性强、选择性高以及非共价型操作条件温和等特点。早期研究中制备的分子印迹聚合物是块状的，使用时研成细末。近年来的MIPs主要有四种形态，其制备技术也有所不同，如图
分子印迹技术的原理与研究进展 (08生微(1)班雷丽文 080548011) 摘要分子印迹是制备具有分子特异识别功能聚合物的一种技术，近年来，这项技术取得了重大的突破和进展，影响到社会多方面的领域。本文介绍了分子印迹技术的基本原理，综述了该技术在环境领域、农药残留检测应用、食品安全检测、药学应用的研究进展。 关键词分子印迹技术，分子印迹聚合物，基本原理，研究进展 1 前言 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“分子锁匙”的人工“锁”技术[1]。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[1]。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。 2 分子印迹技术的基本原理 分子印迹技术是将要分离的目标分子作为模板分子，将它与交联剂在聚合物单体溶液中进行聚合制备得到单体、模板分子复合物，然后通过物理或化学手段除去模板分子，便得到“印迹”下目标分子的空间结构的分子印迹聚合物(MIP) ，在这种聚合物中形成了与模板分子在空间和结合位点上相匹配的具有多重作用位点的空穴，这样的空穴对模板分子具有选择性[11]。 目前，根据印迹分子与分子印迹聚合物在聚合过程中相互作用的机理不同，分子印迹技术分为两种基本类型： (1) 共价法(预组织法,preorganization)，主要由Wulff 及其同事创立。在此方法中，印迹分子先通过共价键与单体结合，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[1]。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[14]。其中最具代表性的是硼酸酯，其优点是能够生成相当稳定的三角形的硼酸酯，而在碱性水溶液中或在有氮(NH3、哌啶) 存在下则生成四角形的硼酸酯[1]。采用席夫碱的共价键作用也进行了广泛的研究。由于共价键作用力较强，在印迹分子自组装或识别过程中结合和解离速度较慢，难以达到热力学平衡，不适于快速识别，而且识别水平与生物识别相差甚远[13]。因此，共价法发展较为缓慢。
分子印迹化合物的研究与进展 发表时间：2019-12-27T15:13:36.137Z 来源：《知识-力量》2019年12月57期作者：李荣康吴一鸣王小双[导读] 分子印迹技术（MIT）是一种有效的在高度交联，刚性的聚合物母体中引入特定分子结合位点的技术，利用分子印迹技术制备的高分子材料叫做分子印迹聚合物（MIP）。如今，这项技术已经有了较为成熟的发展，这类聚合物具备优秀的可识别性、物理化学稳定性，目前广泛应用在色谱分离、固相萃取、催化、生物传感器等领域。在此对分子印迹技术的基本原理及应用现状，并且基于文献基础对未来 研究方向做出展望。 （江苏大学，江苏镇江 212013） 摘要：分子印迹技术（MIT）是一种有效的在高度交联，刚性的聚合物母体中引入特定分子结合位点的技术，利用分子印迹技术制备的高分子材料叫做分子印迹聚合物（MIP）。如今，这项技术已经有了较为成熟的发展，这类聚合物具备优秀的可识别性、物理化学稳定性，目前广泛应用在色谱分离、固相萃取、催化、生物传感器等领域。在此对分子印迹技术的基本原理及应用现状，并且基于文献基础对未来研究方向做出展望。 关键词：分子印迹技术；聚合物；研究与发展 引言 分子从多种多样的物质中识别和结合特定分子的能力是受人们关注的生物学特征之一。这种能力赋予了人体信号调节、催化、免疫和物质运输等各种生理机能。随着技术的成熟，关于酶、抗体等是如在体内进行特定识别的问题，吸引了众多研究人员的关注，科学家们开始尝试各种方法试图研究并且合成能模仿其功能的材料，通过化学合成具有特征结构域的生物功能材料来复制和呈现生物体特异识别功能，以此为切入点研究其作用机制，分子印迹聚合物便是其中一种极具代表性的仿生功能材料，在生物传感器、生物调节器、合成酶等许多领域的应用已经有了客观的研究进展。 分子印迹技术（Molecular Imprinting Technique or Technology,MIT）是一种通过模拟自然界中“抗原－抗体”分子识别作用的仿生分子识别技术［1~3］。该技术利用化学交联反应将模板分子与功能单体通过分子间相互作用生成稳定的聚合物，除去模板分子后生成分子印迹聚合物。MIP保留有与原模板分子大小形状完全匹配的结合位点和立体空穴[4]，这样的结构就像锁与钥匙，能够对模板分子表现出特异的选择性和识别性。 1分子印迹技术的分类 按照功能单体与目标分子官能团之间不同的作用形式，可将MIT最基本的技术方法分为：共价法、非共价法以及半共价法三类[5]。 共价法也可称之为预组织法，这种方法是利用功能单体与目标分子之间共价键相互作用结合的方式，首先加入交联剂，当形成聚合物之后，再将共价键断裂出去目标分子。此类聚合物的制备以及分子识别过程的关键因素是功能单体与目标分子之间的可逆共价键的相互转化。因为共价法制备印迹聚合物的方法过于复杂导致难以成功，如今并没有广泛的应用[6]。 非共价法又名自组织法。此方法的原理为：首先，功能单体与目标分子之间依靠较弱的非共价键、氢键、疏水作用、静电等作用进行自组织，形成带有多重作用位点的分子复合物，之后经过交联剂处理，除去目标分子，得到分子印迹聚合物[7]。此方法相对简便，在实际应用比较广泛。 半共价法是介于共价法与非共价法中间的一种方法，它结合了共价法和非共价法的特点。简单的说即在制备印迹聚合物时功能单体和目标分子以共价键的方式结合，在洗脱目标分子之后，其所形成的分子印迹聚合物则是以非共价作用来识别目标分子[8]。 2分子印迹技术的应用 2.1分子印迹聚合物用于从食品基质中提取有害物质 近年来，食品安全已经逐渐成为人们关注的焦点，发展快速、高效针对有害物质残留的检测技术成为当前解决食品安全问题的关键。分子印迹聚合物作为一种能够特异性识别其对应分子的高分子材料吸附剂，具有预定性、较强识别性和较高稳定性的优点[9]，MIPs以其优良的性能被广泛应用于食品领域。目前主要包括对食品中药物残留、非法添加物、环境污染物等的分离和纯化检验。 MIPs的主要制备方法有沉淀聚合，本体聚合，原位聚合，原子转移自由基聚合以及表面印迹聚合。主要采用固相萃取（SPE）的方法进行检测[10]。固相萃取技术即根据样品在溶剂及吸附剂间的不同分配，利用吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，与样品基质及干扰化合物分离，再用洗脱液洗脱，以分离、富集或者纯化目标化合物。通过沉淀聚合制备用于从废水中提取6种酚类化合物的 MIPs 吸附剂，得到的多模板 MIPs(平均粒径4μm) 用于填充柱SPE，对其他结构类似物化合物也有一定的选择性。固相萃取技术由于具有使用较少有机溶剂，可批量处理样品,耐极端环境、高选择性、制备简单、有机溶剂及水溶液中均可使用等优点.已被广泛应用于农残检测、食品分析中。将分子印迹技术和固相萃取技术结合起来，充分利用了二者的优势。总体而言，预计今后将开发大量材料均匀性好和孔隙率(总表面积、孔隙宽度和体积)高的新型复合MIPs 吸附剂,并且着力提高 MIPs 的可重复使用性和批次重现性，增强其可扩展性和适应性，便于供大规模生产和实验室使用[11]。 结语 本文对分子印迹的制备，应用现状做出了论述，随着分子印迹技术研究的不断发展，它的制备将会越来越简便，分子印迹聚合物的选择性也更加完善。新型聚合方法的研究也可大大提高分子印迹聚合物的理化性质。而超高效液相色谱法的普及，也为分子印迹技术的发展提供了更广阔的应用领域。分子印迹技术有望成为多组分分离及衡量组分富集的常规方法，并应用更多标准物质的定值工作。更多的应用于我们的食品安全，医疗疗健康等生活领域。 参考文献 [1]Ｂyuns ＨＳ，ＹounｂＹＮ，Ｙunc ＹＨ．Ｓep Ｐurif Ｔechnol，2014，7４（1）：144～153. [2]Ｃameron Ａ，Hakan ＳＡ，Ｌars IＡ．ＪＭol Ｒecongni，2006，19（2）：106～180. [3]Ｐorkodi Ｋ，Ｃarla Ｍ，Ａna Ｆ．ＪＣhemＴechnol Ｂiotechnol，2015，90（ 9）：1552～1564. [4]韦寿莲，刘玲，黎京华．分析化学，2015,43(1):105～109
知识介绍 基金项目:航空基金资助项目(99G 53074); 作者简介:谢钢(1975— ),男,重庆市人,博士研究生,主要从事磁性功能材料方面的研究。磁性高分子微球 谢 钢1,张秋禹1,李铁虎2 (11西北工业大学化学工程系,西安 710072; 21西北工业大学材料科学与工程系,西安 710072) 摘要:对磁性高分子微球的研究现状进行了综述,详细探讨了目前常用的各种合成制备方法, 并对各种方法的优缺点进行了分析。在此基础上,对磁性高分子微球在细胞分离、有机合成、环境Π 食品微生物检测等领域的最新应用进展及存在的问题进行了分析,指出了该领域今后的研究方向。 关键词:磁性高分子微球;制备;细胞分离;有机合成;微生物检测 磁性高分子微球是指通过适当的方法使有机高分子与无机磁性物质结合起来形成的具有一定磁性及特殊结构的微球。因磁性高分子微球同时兼具高分子微球的众多特性和磁响应性,不但能通过共聚及表面改性等方法赋予其表面功能基(如—OH 、—C OOH 、—CH O 、—NH 2、—SH 等),还能在外加磁场下方便迅速地分离,因此自70年代以来,磁性高分子微球作为一种新型的功能材料,在磁性材料、生物医学、细胞学和生物工程、分离工程,以及隐身技术等诸多领域显示出强大的生命力。 目前有关磁性高分子微球的研究工作主要集中在制备、表征和应用几个方面,也有少量有关磁 性微球宏观物理性能的研究[1,2]。其中有关磁性高分子微球的分类、早期的一些应用等已有较详细 的综述[3～5],本文主要就磁性高分子微球的合成制备方法、研究发展状况及所存在的问题做一介绍。 1 制备方法的分类及研究现状 就目前的研究现状来看,磁性高分子微球按结构可分为三类:一是核为磁性材料,壳为聚合物的核/壳式结构,该类微球研究得最多;二是以高分子材料为核,磁性材料作为壳层的核Π壳式结构;三是内层、外层皆为高分子材料,中间层是磁性材料的夹心式结构。其中研究较多且具有广泛应用前景的主要是第一类磁性高分子微球,因此主要就第一类磁性高分子微球的制备方法及其应用情况进行介绍。 从制备方法来看,主要包括包埋法[6,7]、单体聚合法[8～28]和原位法[29]三类。 1.1 包埋法 包埋法是制备磁性高分子微球最早的一类方法,它是将磁性微粒分散于天然或合成高分子溶
分子印迹技术及其研究进展 Malikullidin iz kaldurux tehnikisi wa uning tarakkiyati 分子印迹技术 近年来分子印迹学作为一门新兴的科学门类得到巨大的发展。分子印迹技术是 一种模拟抗体- 抗原相互作用的人工生物模板技术。它可为人们提供具有期望结构和性质的分子组合体，因此，分子印迹技术已成为当今化学研究领域的热点课题之一。分子印迹的出现源于免疫学，早在20世纪40年代由诺贝尔奖获得者Pauling 根据抗体与抗原相互作用时空穴匹配的“锁匙”现象，提出了以抗原为模板来合成抗体的理论。直到1972年德国科学家Wulff [18]研究小组首次成功制备出分子印迹聚合物，使这方面的研究得到了飞速的发展。1993年Mosbach[19]研究小组在美国《自然杂志》（《Nature》）上发表有关分子印迹聚合物的报道，更加速了分子印迹在生物传感器[20-24]、人工抗体模拟[25]及色谱固定相[26-30]分离等方面的发展，并由此使其成为化学和生物学交叉的新兴领域之一，得到了世界注目并迅速发展。分子印迹技术的应用研究所涉及的领域非常广泛，包括环境、医药、食品、 军事等。 1.分子印迹技术的基本原理及特点 分子印迹聚合物是具有特定功能基团以及孔穴大小和形状的新型高分子材料。是具有高度交联的结构，稳定性好，能够在高温、高压、有机溶剂以及耐酸碱的分子识别材料。它的制备是通过以下方法实现的：首先用功能单体(functional monomer)(funkissial tana)和模板分子（template）(izi kaldurlidigan malikulla)以共价键或非共价键形成复合物,再加入适当的交联剂 (cross-linker)(tutaxturguqi)和引发剂在加热、紫外光或其它射线照射的条件下聚合, 从而使模板分子在空间固定下来；最后通过一定的方法把模板分子洗脱,将模板分子从聚合物中除去, 这样就在聚合物中留下一个与模板分子在空间结构上完
分子印迹技术(molecular imprinting technology,MIT)是20世纪末出现的一种高选择性分离技术,这种技术的基本思想是源于人们对抗体-抗原专一性的认识,利用具有分子识别能力的聚合物材料——分子印迹聚合物(molecule imprinting polymer,MIP)来分离、筛选、纯化化合物的一种仿生技术。因为制备的材料有着极高的选择性及卓越的分子识别性能,很快在固相萃取、人工酶学、手性拆分、生物传感器、不对称催化等方面得到了广泛的应用。笔者现主要对MIT在中药提取分离中的应用作一概述。 1 分子印迹技术基本原理及聚合物的制备 1.1 基本原理 MIT是选用能与印迹分子产生特定相互作用的功能性单体,通过共价或非共价作用在溶剂中形成印迹分子-功能单体复合物,加入交联剂,在引发剂的引发下与带有特殊官能团的功能单体进行光或热的聚合,形成三维交联的聚合物网络,然后,用合适的溶剂除去印迹分子,在聚合物网络中形成空间和化学功能与印迹分子相匹配的空穴。这种空穴与印迹分子结构完全一样,可对印迹分子或与之结构相似的分子实现特异性的识别。 1.2 分子印迹聚合物的制备 分子印迹聚合物的制备过程可分为3步：第一步是印迹,将印迹分子和功能单体按比例混合,使其存在一定的分子间作用力；第二步是聚合,加交联剂,使复合物通过聚合反应形成聚合物；第三步是去除印迹分子,反复洗脱水解,使其形成具有一定空穴的分子印迹聚合物。根据功能单体和印迹分子间作用力的差异,MIP可分为以下3类。 1.2.1 共价键法 也称预先组织法。印迹分子与功能单体通过可逆的共价键结合,加入交联剂共聚后,印迹分子通过化学方法从聚合物上断开,再用极性溶剂将印迹分子洗脱下来,使其形成具有高密度空腔的分子印迹聚合物。其主要的反应类型有形成硼酸酯、西佛碱、缩醛(酮)、酯等。共价键法的优点是空间位置固定,选择性高,峰展宽和脱尾少,常用于诸如糖类、氨基酸类、芳基酮类等多种化合物的特定性识别。由于共价键比较稳定,因而会生成较多的键合位点,印迹效率要高于非共价键印迹法。其缺点是功能单体选择有限,使模板限制较大且难以除去。因此,在选择模板时共价键键能必须适当，否则会使在识别过程中结合与解离速度偏慢,难以达到热力学平衡。 1.2.2 非共价键法
分子印迹聚合物的研究现状及展望 闻军 材料与化学工程学院化学工程与工艺7班，自贡 643000 摘要：分子印迹技术是一种制备具有分子识别功能的聚合物的新技术, 是在近十几年来才发展起来的一门边缘科学技术。现已应用于色谱分离、抗体和受体模拟物、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。本文回顾了分子印迹技术近十多年来的发展过程，总结了目前的研究现状，并展望了分子印迹技术未来的发展趋势。 关键词：分子印迹聚合物; 分子印迹；研究进展 引言 每年公开发表的论文数几乎直线上升。人们研究分子印迹聚合物(也叫分子烙印聚合物，（molecularly imprinted polymers, MIP s)的历史由来已久，可以追溯到上个世纪。1940 年，Pauling 就提出以抗原为模板来合成抗体的设想，这是对分子印迹技术(即分子烙印技术，（molecule imprinting technology, MIT)的最初描述。目前主要从事, 研究工作的国家有瑞典、日本、德国、美国、英国、中国等十多个国家。国内主要研究单位有大连化物所、南开大学、兰州化物所、上海大学、军事科学院毒物所、湖南大学、东南大学、防化研究院等。之所以发展如此迅速，主要是因为它有三大特点：即预定性、识别性和实用性。由于mips具有抗恶劣环境的能力，表现出高度的稳定性和长的使用寿命等优点，因此，它在许多领域，如色谱中对映体和异构体的分离、固相萃取、化学仿生传感器、模拟酶催化、临床药物分析、膜分离技术等领域展现了良好的应用前景。近年来，已有一些文献介绍了这方面的理论和最新研究成果[1-2].本文通过对这十几年的论文 的回顾，并对该领域未来的发展方向作出展望，旨在引起国内分析化学工作者对该领域研究的关注，以便更快地赶上国际先进水平。 1.1分子印迹技术的基本概念和原理 在生物体内，分子复合物的形成通常需要借助非共价键（氢键，范德华力，离子键等）相互作用。虽然单个非共价键比单个共价键键能低，但多重非共价键的藕合和多个作用位点的协同则会形成很强的相互作用，从而使复合物具有很高的稳定性。由Pauling抗体形成理论出发，当模板分子与聚合物单体接触时会尽可能地同单体形成多重作用点，如果通过聚合，把这些多重作用点固定或“冻结”下来，当模板分子除去后，聚合物中就形成了与模板分子在空间和结合位点上相