Synthesis of Magnetic Molecularly Imprinted Polymer Nanowires Using a Nanoporous Alumina Template
Yong Li,?,?Xiao-Fei Yin,?Fa-Rong Chen,?Huang-Hao Yang,*,?Zhi-Xia Zhuang,?and Xiao-Ru Wang?
The First Institute of Oceanography,SOA,Qingdao266061,P.R.China,and Wenzhou Medical College,Wenzhou325000,P.R.China
Recei V ed December7,2005;Re V ised Manuscript Recei V ed April19,2006
ABSTRACT:A convenient imprinting method for the preparation of magnetic molecularly imprinted nanowires within the pores of nanoporous alumina membrane is described.The template molecule(theophylline in this paper)was immobilized on the pore walls of a nanoporous alumina membrane.The nanopores were then filled with a prepolymerization mixture containing the superparamagnetic MnFe2O4nanocrystallites.After polymerization, the alumina membrane was subsequently removed by chemical dissolution,leaving behind magnetic polymer nanowires that contain theophylline binding sites uniquely residing at the surface and have a saturated magnetization (M S)of1.97emu/g.The resulting magnetic imprinted polymer nanowires were capable of binding theophylline more strongly than the nonimprinted nanowires.
Introduction
Molecular imprinting of synthetic polymers has been adopted for the generation of artificial biological macromolecular receptors in recent years.1-3The stability,ease of preparation, and low cost of these molecularly imprinted polymers(MIPs) make them particularly attractive.Although MIPs have already been used in some real applications,notably solid-phase extraction,for which they are commercialized,4-10a lot of work remains to upgrade their performance in order to make them into viable alternatives for biological macromolecules.One major area needing improvement is accessibility.In general, the imprinted sites created by conventional imprinting methods are not very accessible and rather inhomogeneous and thus having different binding affinities.These problems arise from the methods used in forming the polymer imprinting and providing access to the binding sites.By using the conventional imprinting process,the imprinted sites are completely encased within the polymer.To enable access to the binding sites,the polymer must be ground up,thereby exposing the sites. However,doing so causes the deformation of a large number of the binding sites and irreversibly alters the shape specificity and the complementary binding of the sites,thereby adversely affecting their selectivity.
Compared to conventional MIPs,MIPs with binding sites situated at the surface of the imprinting matrix have many advantages:the sites are more accessible,more homogeneous, and uniformly oriented.11Mosbach and co-workers have introduced a clever protocol for creating surface imprinting based on oriented immobilization of the imprint molecule on porous silica beads prior to polymerization.12The pores are then filled with the monomer mixture,and the polymerization is initiated.After the completion of polymerization reactions,the silica is removed by chemical dissolution,leaving behind a porous polymeric structure,which is the negative image of the original silica beads.This protocol has been further developed by Sellergren for the imprinting of amino acids and peptides.13,14
We recently reported the synthesis of conducting polymer nanowires with glutamic acid binding sites situated at the surface by immobilizing the imprint molecules within the pores of the nanoporous alumina membrane.15We decided to further inves-tigate:(1)whether radical polymerization of a functional and cross-linking monomer with vinyl or acrylic groups,which have been used in synthesis of most MIPs at this time,could be used to prepare molecularly imprinted polymer nanowires in nano-porous alumina membrane;and(2)whether superparamagnetic nanocrystallites could be satisfactorily entrapped in these nanowires.Magnetic nanoparticles immobilized with biological receptors have been extensively studied and employed in biomedical and biotechnological applications.16-18Magnetic nanowires with artificial receptors would likewise find potential use in drug delivery,biochemical sensors,and concentration of trace amounts of specific targets.
In this paper,we describe the successful production of magnetic molecularly imprinted polymer nanowires and their application in binding studies with theophylline. Experimental Section
Chemicals.The alumina membranes were purchased from Whatman that had nominally200-nm-diameter pores.8-Carboxy-propyltheophylline,theophylline,theobromine,and caffeine were purchased from Sigma.Methacrylic acid(MAA)was purchased from Alfa and distilled to remove the polymerization inhibitor before use.Divinylbenzene(DVB)containing20%ethylvinylben-zene was purchased from Fluka and treated with basic alumina immediately prior to use to remove the polymerization inhibitor. 3-Aminopropyltrimethoxysilane was purchased from Aldrich and used as received.Super-dry N,N′-dimethylformamide was purchased from Acros.N,N′-Diisopropylcarbodiimide(DIC)and1-hydroxy-benzotriazole(HOBt)were purchased from GL Biochem(Shanghai) Ltd(China).Distilled,deionized water was used for preparation of all aqueous solutions.
Amino Modification of Alumina Membrane.This was ac-complished by immersing the membrane into a solution prepared by mixing0.5mL of3-aminopropyltrimethoxysilane with3mL of ethanol that containing0.2mL of sodium acetate buffer solution (50mM,pH)5.0).19The flask containing the above solution was vacuumized for5min to remove air from the pores of the
*Corresponding author.E-mail:hhyang@https://www.doczj.com/doc/ff21156.html,.
?The First Institute of Oceanography,SOA,Qingdao,266061(P.R. China).
?Wenzhou Medical College,Wenzhou,325000(P.R.China).4497
Macromolecules2006,39,4497-4499
10.1021/ma0526185CCC:$33.50?2006American Chemical Society
Published on Web05/28/2006
membrane.The membrane remained in this solution for another5 min under ambient pressure.The membrane was then cured by heating in a vacuum at150°C for1h.Note that the surfaces of the membrane are coated with a thin silica film,which is removed by a brief mechanical polish.
Immobilization of8-Carboxypropyltheophylline.8-Carboxy-propyltheophylline(266mg,1mmol),DIC(750μL,5mmol),and HOBt(676mg,5mmol)were dissolved in anhydrous DMF/DCM (1/1,15mL).Dry,freshly made aminomodified membrane was added,and the suspension was shaken on a rocking table for a minimum of12h at room temperature.The coupling reaction was allowed to continue until the Kaiser test was negative,which indicated that most amino groups had reacted.After washed with DMF,DCM,and methanol,the membrane was dried in a vacuum for12h.
Preparation of Magnetic Imprinted Polymer Nanowires. MnFe2O4nanocrystallites were synthesized according to the refer-ence through the formation of water-in-oil reverse micelles.20For the well dispersion of MnFe2O4nanocrystallites in prepolymeriza-tion solution,the nanocrystallites were modified with3-chloropro-pionic acid beforehand.Briefly,10mg of prepared superparamag-netic MnFe2O4nanocrystallites were stirred overnight in1.0mol/L aqueous solution of3-chloropropionic acid at room temperature. The pH of the solution was kept at4by adding HCl.The particles were collected with a magnet and washed several times to remove excess3-chloropropionic acid.With this treatment,3-chloropro-pionic acid was chemically attached onto the surface of MnFe2O4 nanocrystallites through the carboxyl group.The prepolymerization solution was prepared by mixing these modified MnFe2O4nanoc-rystallites with DVB(4.28mL,24mmol),MAA(1.02mL,12 mmol),and AIBN(10mg).
The dried amino-modified membrane(control membrane)or 8-carboxypropyltheophylline-immobilized membrane(template mem-brane)was added to a flask and vacuumized for60min.Then the prepolymerization solution was added under vacuum,and the system was incubated at30°C for2h.After the system was
incubated for3more hours at60°C with fast vibration,the membrane was thoroughly rinsed with methanol and dried overnight at60°C.After the dissolution of alumina membrane and silica with0.1M NaOH for12h and5%HF for12h at4°C(Caution: Proper precautions should be exercised when handling HF.It is highly corrosive,toxic,and in extreme circumstances,can lead to skin grafts,amputation,or death.),the resulting nanowires were washed extensively with20%acetone in deionized water and finally washed with methanol.The nanowires were then dried in an oven at45°C for6h and in a vacuum for another6h.Effective removal of silica was demonstrated by energy-dispersive X-ray(EDX) analysis.EDX data showed that only a small amount of silicon (0.4%)was detected after HF treatment(not shown).
Binding Assays Using Theophylline.Nanowires(different amounts)were incubated with1mL of5×10-5mol/L theophylline solution in acetonitrile.After incubation on a rocking table for1 h,the nanowires were separated from the supernatant by centrifuga-tion or by a magnet.The supernatant was withdrawn and analyzed with UV detection.Adsorption percentage was then calculated. Results and Discussions
Immobilization of8-Carboxypropyltheophylline on the Pore Walls of Alumina Membrane.Template synthesis within the pores of nanoporous alumina membrane is a common method for producing nanotubes and nanowires.21,22Commercial alumina membrane having pores with diameters of200nm was used for this study.A sol-gel template synthesis method was used to modify the nanopores of the alumina membranes(using 3-aminopropyltrimethoxysilane).19The terminal amino group was then reacted with the carboxy group of8-carboxypropyl-theophylline to attach theophylline to the inside walls of the nanopores.
Magnetic Imprinted Polymer Nanowires Structural Char-acterization.The SEM result(Figure1)verifies the formation of polymer nanowires with controlled size in the alumina template membrane.The diameter of the nanowires was determined by the pore diameter of the alumina template membrane.The magnetic properties of the polymer nanowires were studied by a SQUID magnetometer.Magnetic measure-ments reveal superparamagnetic behavior of the nanowires at 300K(Figure2).This means that MnFe2O4nanocrystallites were successfully entrapped in the polymer nanowires. Binding Assays Using Theophylline.Binding assays were carried out in acetonitrile.Theophylline was used to evaluate the capacity of the magnetic nanowires imprinted with im-mobilized theophylline and the corresponding control magnetic nanowires(Figure3).The imprinted nanowires have a higher capacity than those of control nanowires.At the nanowire concentration where the imprinted nanowires bind50%of the theophylline,the control nanowires bind only8.6%.To elucidate the effects of template molecule shape and functionality on imprinting,an additional type of nanowires was synthesized by using alumina membrane immobilized with2-naphthyacetic acid as the template.Naphthalene is about as bulky as theophylline, but contains no functional groups.As can be seen in Figure3, this kind of nanowires has a binding capacity that is only slightly higher than the control nanowires.This result indicates that the functional groups on the theophylline molecule are responsible for the observed imprinted effect.
Binding Selectivity to Theophylline and Its Structural Analogues.The binding selectivity toward theophylline against its two structural analogues,theobromine and caffeine,was compared between the imprinted nanowires and the
control Figure1.Scanning electron micrograph(SEM)image of magnetic imprinted
nanowires.
Figure2.Magnetization vs applied field for the magnetic nanowires at300K.
4498Li et al.Macromolecules,Vol.39,No.13,2006
nanowires.It can be seen from Table 1that the imprinted nanowires showed a higher adsorption to theophylline to its structural analogues.This result is similar to that obtained with bulk polymers imprinted with the free template molecule.22Conclusions
In conclusion,the results presented here demonstrate that radical polymerization of a functional and cross-linking mono-mer with vinyl or acrylic groups,which have been used in synthesis of most MIPs in recent years,can be used to prepare molecularly imprinted polymer nanowires in nanoporous alu-mina membrane.The use of theophylline-immobilized nano-pores as the template resulted in imprinted nanowires having recognition sites on or close to the surface,making them more accessible for analytes to diffuse in.As a result,the commonly practiced porogen and polymer ground-up process used in making conventional molecularly imprinted nanowires is no longer needed.Furthermore,the size of these imprinted nano-wires is in the nanometer range and can be well dispersed in solution,and their applications should therefore be compatible with procedures where biological antibodies might otherwise be used.
The results also demonstrate that superparamagnetic nano-crystallites can be entrapped in polymer nanowires by using alumina membrane as template.Magnetic nanoparticles im-mobilized with biological receptors have been extensively used in biomedical and biotechnological areas.Magnetic nanowires with artificial receptors such as those reported in this paper could have potential applications in drug delivery,as biochemical sensors,and for trace enrichment of specific targets.Work in this direction is already in progress and will be communicated in due course.
Acknowledgment.This work was supported by a grant from the National Natural Science Foundation of China (no.20405004),Hi-Tech Research and Development Program of China (863Program)(no.2004AA639730,)and “Jiangcai Plan”of Qingdao (no.05-2JC-98).References and Notes
(1)Haupt,K.;Mosbach,K.Chem.Re V .2000,100,2495-2504.(2)Haupt,K.Anal.Chem.2003,75,376A -383A.(3)Wulff,G.Chem.Re V .2002,102,1-27.
(4)Lanza,F.;Sellergren,B.Chromatographia 2001,53,599-611.(5)Andersson,L.I.Bioseparation 2001,10,353-364.
(6)Xie,J.;Zhu,L.;Xu,X.Anal.Chem.2002,74,2352-2360.(7)Ulbricht M.J.Chromatogr.,B 2004,804,113-125.
(8)Li,Z.;Day,M.;Ding,J.;Faid,K.Macromolecules 2005,38,2620-2625.
(9)Piletsky,S.A.;Mijangos,I.;Guerreiro,A.;Piletska,E.V.;Chianella,I.;Karim,K.;Turner,A.P.F.Macromolecules 2005,38,1410-1414.(10)Kim,T.H.;Ki,C.D.;Cho,H.;Chang,T.;Chang,J.Y.Macromol-ecules 2005,38,6423-6428.
(11)Markowitz,M.A.;Kust,P.R.;Deng,G.;Schoen,P.E.;Dordick,J.S.;Clark,D.S.;Gaber,https://www.doczj.com/doc/ff21156.html,ngmuir 2000,16,1759-1765.
(12)Yilmaz,E.;Haupt,K.;Mosbach,K.Angew.Chem.,Int.Ed.2000,39,2115-2118.
(13)Titirici,M.M.;Hall,A.J.;Sellergren,B.;Chem.Mater.2002,14,21-23.
(14)Titirici,M.M.;Hall,A.J.;Sellergren,B.Chem.Mater.2003,15,822-824.
(15)Yang,H.H.;Zhang,S.Q.;Tan,F.;Zhuang,Z.X.;Wang,X.R.J.Am.Chem.Soc.2005,127,1378-1379.
(16)Dyal,A.;Loos,K.;Noto,M.;Chang,S.W.;Spagnoli,C.;Shafi,K.V.P.M.;Ulman,A.;Cowman,M.;Gross,R.J.J.Am Chem.Soc.2003,125,1684-1685.
(17)Yang,H.H.;Zhang,S.Q.;Chen,X.L.;Zhuang,Z.X.;Xu,J.G.;Wang,X.R.Anal.Chem.2004,76,1316-1321.
(18)Katz,E.;Willner,I.Angew.Chem.,Int.Ed.2004,43,6042-6108.(19)Steinle,E.D.;Mitchell,D.T.;Wirtz,M.;Lee,S.B.;Young,V.Y.;Martin,C.R.Anal.Chem.2002,74,2416-2422.
(20)Liu,C.;Zou,B.;Rondinone,J.;Zhang,Z.J.J.Phys.Chem.B 2000,104,1141-1145.
(21)Lee,S.B.;Mitchell,D.T.;Trofin,L.;Nevanen,T.K.;So ¨derlund,H.;Martin,C.R.Science 2002,296,2198-2200.
(22)
Hou,S.;Wang,J.;Martin,C.R.J.Am.Chem.Soc.2005,127,8586-8587.
MA0526185
Figure 3.Binding profiles of theophylline as a function of the nanowires concentration.(A)Theophylline-imprinted nanowires,(B)2-naphthyacetic acid-imprinted nanowires,and (C)control nanowires.The points represent mean values of three measurements.
Table 1.Absorption Selectivity toward Theophylline over Theobromine and Caffeine by the Imprinted Nanowires a,b theophylline theobromine caffeine 23.5(2.1nmol
4.1(0.6nmol
4.7(0.5nmol
a
Experiment was conducted by the addition of 2mg of imprinted nanowires in 1×10-4mol/L analyte solution in acetonitrile (1mL)at room temperature.b n )5.
Macromolecules,Vol.39,No.13,2006Magnetic Molecularly Imprinted Polymer Nanowires 4499
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。
. . 生物分离的新技术——分子印迹 —创新论坛—工业生物技术专家报告会 2008级生命学院3班微生物与生化药学专业 2008001243 宋汉臣
目录 1分子印迹技术的原理与方法 (3) 1.1 MIP的制备过程 (3) 1.2制备MIP的方法 (3) 1.2.1预组装法——共价键作用 (4) 1.2.2自组装法——非共价作用 (4) 1.2.3 共价作用与非共价作用联合法 (5) 2 分子印迹技术在分离上的应用 (5) 2.1 MIP作为固定相的分离技术 (6) 2.1.1MIP作为固定相分离天然产物 (6) 2.1.2MIP作为固定相检测食品中药物的残留 (7) 2.2分子印迹膜(MIM)分离技术 (7) 3问题与展望 (8) 4 参考文献 (9)
摘要：分子印迹技术[1](Molecular Imprinting technique，MIT)是一种新的、很有发展潜力的分离技术。由于其具有选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用围广等优点，分子印迹聚合物已广泛应用于生物工程、临床医学、环境监测及食品工业等众多领域，在分离提纯、免疫分析、酶模型以及生物模拟传感器等许多方面显示出良好的应用前景，引起了人们的广泛关注，其有望在三聚氰胺的快速痕量检测上发挥作用。 关键字：分子印迹生物分离分子印迹聚合物
前言： 分子印迹技术最初出现源于 20世纪 40年代的免疫学，当时Pauling[3]首次提出抗体形成学说为分子印迹理论的产生奠定了基础， 1993年Mosbach等人有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道，使这一技术在生物传感器、人工抗体模拟及色谱固相分离等方面有了新的发展，得到世界注目并迅速发展。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、膜分离等领域得到日益广泛的研究和开发，有望在生物工程、临床医学、天然药物、食品工业、环境监测等行业形成产业规模化的应用。目前，全世界[3]至少有包括瑞典、日本、德国、美国、中国、澳大利亚、法国在的 10多个国家、100个以上的学术机构和企事业团体在从事分子印迹聚合物的研究和开发。
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
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，
. . . . 生物分离的新技术——分子印迹 —创新论坛—工业生物技术专家报告会 2008级生命学院3班微生物与生化药学专业 2008001243 宋汉臣
目录 1分子印迹技术的原理与方法 (3) 1.1 MIP的制备过程 (3) 1.2制备MIP的方法 (3) 1.2.1预组装法——共价键作用 (4) 1.2.2自组装法——非共价作用 (4) 1.2.3 共价作用与非共价作用联合法 (5) 2 分子印迹技术在分离上的应用 (5) 2.1 MIP作为固定相的分离技术 (6) 2.1.1MIP作为固定相分离天然产物 (6) 2.1.2MIP作为固定相检测食品中药物的残留 (7) 2.2分子印迹膜(MIM)分离技术 (7) 3问题与展望 (8) 4 参考文献 (9)
摘要：分子印迹技术[1](Molecular Imprinting technique，MIT)是一种新的、很有发展潜力的分离技术。由于其具有选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广等优点，分子印迹聚合物已广泛应用于生物工程、临床医学、环境监测及食品工业等众多领域，在分离提纯、免疫分析、酶模型以及生物模拟传感器等许多方面显示出良好的应用前景，引起了人们的广泛关注，其有望在三聚氰胺的快速痕量检测上发挥作用。 关键字：分子印迹生物分离分子印迹聚合物
前言： 分子印迹技术最初出现源于 20世纪 40年代的免疫学，当时Pauling[3]首次提出抗体形成学说为分子印迹理论的产生奠定了基础， 1993年Mosbach等人有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道，使这一技术在生物传感器、人工抗体模拟及色谱固相分离等方面有了新的发展，得到世界注目并迅速发展。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、膜分离等领域得到日益广泛的研究和开发，有望在生物工程、临床医学、天然药物、食品工业、环境监测等行业形成产业规模化的应用。目前，全世界[3]至少有包括瑞典、日本、德国、美国、中国、澳大利亚、法国在内的 10多个国家、100个以上的学术机构和企事业团体在从事分子印迹聚合物的研究和开发。
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
分子印迹技术及应用 林凯城１李永莲２ （１．揭阳职业技术学院化学工程系广东揭阳 ５２２０００；２．广东轻工职业技术学院科研处广东广州５１０３００） 摘 要：分子印迹技术是构建高分子聚合物的有效方法，这种方法简便、成熟。所构建的纳米孔穴与印迹分子在空间形 状、大小以及作用点上相匹配，所以能被印迹分子高效地选择性识别出来。目前已广泛应用于各种离子、小分子、大分子等 的印迹。文中阐明了分子印迹技术的基本原理，简述了分子印迹技术的主要制备方法，并展望了光子晶体的应用前景。 关键词：分子印迹；聚合方法；应用 中图分类号:Ｑ５０３文献标识码:Ｂ 文章编号:１６７４－４８９６（２０１２）１２－００２６－０５ 分子印迹技术最先应用于２０世纪４０年代Ｐａｕｌｉｎ首次提出抗体形成学说［１］，为后来分子印迹理论的产生和发展奠定了理论基础。１９７２年，Ｗｕｌｆｆ在分子印迹技术方面的研究取得了突破性进 展，首次成功制备出分子印记聚合物（MIPs ）[2]。 １９９３年Ｍｏｓｂａｃｈ开展的有关茶碱分子的分子印迹聚合物的研究也取得巨大成就，并在《Ｎａｔｕｒｅ》上发表了相关的论文。从此，分子印迹聚合物引起了人们的广泛关注，因为其具有高度专一性和普适性，并且广泛地应用于化学和生物学交叉的新兴领域，如模拟酶、药物分析、催化剂、色谱分析与色谱分离、仿生传感器等方面，受到世界关注并迅速发展。 高分子聚合物的合成，在合成之前将印迹分子加入到功能单体之中，两者之间发生化学作用，与此同时，加入交联剂及引发剂，通过一系列的聚合反应形成一个固态高分子化合物，这个化合物是高度交联的，接着将印迹分子从高分子中移除，这个可以利用化学或物理的方法移除，经过这个步骤之后，大量的空腔结构就在高分子化合物的内部形成并存在了，通过这些空腔结构内各官能团的位置以及它们各自的形状，空腔结构可以与印迹高分子进行互补，并且还能发生具有特殊性能的作用。分子印迹技术各方面的研究也正是利 用这一原理开展工作的。功能单体和印迹分子之间存在的化学作用方式主要有两种，一是共价键，另外一个是非共价键，其中又以非共价键作用方式的应用较多，它包括离子键作用、疏水作用、氢键作用等。 图1典型的分子印迹步骤[3] 当前，利用分子印迹技术合成的聚合物，由于其具有广泛的通用性和惊人的立体专一识别性，全世界进行ＭＩＰｓ的研究与开发的国家至少有１０多个国家，包括日本、美国、德国、中国等，另外还有企事业单位和学术机构，其总数也不少于１００个。但是， 由于目前所利用的制备聚合物的分子印 收稿日期：２０１２－０９－０４作者简介：林凯城（１９８３－），男，广东揭阳人，助教，研究方向：化学传感材料。 第５卷第６期２０１２年１２月清远职业技术学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｉｎｇｙｕａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃVol.5,No.6Dec.2012 ２６
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
生物分离的新技术——分子印迹 —创新论坛—工业生物技术专家报告会 2008级生命学院3班微生物与生化药学专业 2008001243 宋汉臣
目录 1分子印迹技术的原理与方法 (3) 1.1 MIP的制备过程 (3) 1.2制备MIP的方法 (3) 1.2.1预组装法——共价键作用 (4) 1.2.2自组装法——非共价作用 (4) 1.2.3 共价作用与非共价作用联合法 (5) 2 分子印迹技术在分离上的应用 (5) 2.1 MIP作为固定相的分离技术 (6) 2.1.1MIP作为固定相分离天然产物 (6) 2.1.2MIP作为固定相检测食品中药物的残留 (7) 2.2分子印迹膜(MIM)分离技术 (7) 3问题与展望 (8) 4 参考文献 (9)
摘要：分子印迹技术[1](Molecular Imprinting technique，MIT)是一种新的、很有发展潜力的分离技术。由于其具有选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广等优点，分子印迹聚合物已广泛应用于生物工程、临床医学、环境监测及食品工业等众多领域，在分离提纯、免疫分析、酶模型以及生物模拟传感器等许多方面显示出良好的应用前景，引起了人们的广泛关注，其有望在三聚氰胺的快速痕量检测上发挥作用。 关键字：分子印迹生物分离分子印迹聚合物
前言： 分子印迹技术最初出现源于 20世纪 40年代的免疫学，当时Pauling[3]首次提出抗体形成学说为分子印迹理论的产生奠定了基础， 1993年Mosbach等人有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道，使这一技术在生物传感器、人工抗体模拟及色谱固相分离等方面有了新的发展，得到世界注目并迅速发展。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、膜分离等领域得到日益广泛的研究和开发，有望在生物工程、临床医学、天然药物、食品工业、环境监测等行业形成产业规模化的应用。目前，全世界[3]至少有包括瑞典、日本、德国、美国、中国、澳大利亚、法国在内的 10多个国家、100个以上的学术机构和企事业团体在从事分子印迹聚合物的研究和开发。
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
分子印迹技术在药学中的应用 分子印迹技术(Molecularly Impriming Technique，MIT)是近些年发展起来的一种新型技术，其核心在于制备对目标分子具有特异识别性且高度稳定的分子印迹聚合物(Molecularly imprinted polymers ，MIPs)。MIT技术的原理类似与“锁和钥匙”的理论，自1972由德国Heinrich Heine大学的Wulff [1-2]首次成功的合成了以糖类化合物为目标分子的共价型分子印迹聚合物起，这种能生动地模仿自然界自主识别过程的新技术，近年来已成为科学家们的热门研究方向。 1分子印迹聚合物制备的过程及方法 1.1分子印迹聚合物的制备过程分为以下几步[3]： （1）在特定的溶剂中，模板分子和功能单体在官能团之间的共价或非共价作用力下，结合形成配合物。（2）在溶剂中加入合适的交联剂，并引进光和热聚合，使其共聚形成高度交联的刚性聚合物。（3）将聚合物中的印迹分子用合适的溶剂去除去，这样就在聚合物中形成空间和化学功能与印迹分子相匹配，并且有预定选择性的立体孔穴。根据功能单体与印迹分子的作用机理的不同，分子印迹技术可分为共价键法，非共价键法，半共价键法。 1.2常用的制备方法 1.2.1本体聚合法 所谓本体聚合就是将印迹分子、功能单体、交联剂和引发剂按比例溶解在惰性溶剂中，脱气、通氮除氧，然后在真空下移入密封的玻璃安培瓶中，经热引发或紫外光照射引发聚合得到块状聚合物。后经粉碎、磨细、过筛等过程，使块状聚合物成合适大小的粒子，洗脱除去模板分子。这种合成操作条件易于控制，实验装置简单，便于普及，此方法由Sellergren [4]等人于1988年提出，迄今为止仍然为MIP的主要制备方法。 1.2.2 原位聚合法 原位聚合是一种将模板分子、功能单体、交联剂、致孔剂和溶剂置于某些容器中或固体表面上直接聚合的方法。聚合物不需要经研磨、过筛和沉降等繁琐过程而直接用于分析。虽然原位聚合方法简便且步骤捷简，但原位聚合法的聚合条件往往很难控制和掌握。Gu J[5]等应用原位聚合法合成印迹聚合物制备分子印迹整体柱，以大黄素为模板分子，结果表明其分离纯化大黄素的能力优良。 1.2.3悬浮聚合法
分子印迹技术及其应用 材料，功能单体与模板分子形成稳定的复合物，以使交联聚合后把模板分子的结构固定在聚合物的母体中，产生识别位点。此外，功能单体的用量对聚合物的识别性能有较大的影响，但功能单体—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，部分羟基数目及羟基位置不同的羟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，即得到高印迹效率的MIP。当模板分子中作用基团间能形成分子内氢键时，印迹效率降低。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酰胺的结合，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；一般含多个极性基团，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。 （1）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，电子的能量会发生变化。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。（2）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量信息，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，分子间氢键对模板分子的活泼氢产生强烈束缚作用并使其屏蔽作用变小。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和最佳的配比。 （3）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）与荧光猝灭剂分子（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，而导致荧光强度减弱。即静态荧光猝灭现象。 （4）计算机模拟计算 随着计算机和量子化理论的发展，计算机模拟技术已经应用到分子印迹体系中。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，用软件优化各种可能的模板分子、功能单体及其复合物的构象，选出最小能量构象。第2步，功能单体与模板分子的相互作用能利用下式计算：ΔE=E （模板分子和功能单体的复合物）-E（模板分子）-E（功能单体）。ΔE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
生物分离的新技术分子印迹 —创新论坛—工业生物技术专家报告会 2008级生命学院 3 班微生物与生化药学专业 2008001243 宋汉臣
1分子印迹技术的原理与方法 1.1 MIP的制备过程.... 1.2制备MIP的方法..... 1. 2.1预组装法一一共价键作用?…?… 1.2.2自组装法一一非共价作用?…?… 1.2.3共价作用与非共价作用联 合法…… 2分子印迹技术在分离上的应用 2.1 MIP作为固定相的分离技术…?… 2.1.1MIP作为固定相分离天然产物…?… ? ? ? ? ^7 2.1.2MIP作为固定相检测食品中药物的残留…… 2.2分子印迹膜(MIM)分离技术... 3问题与展望.... 4参考文献 ....
摘要：分子印迹技术⑴(Molecular Imprinting technique , MIT)是一种新的、很有发展潜力的分离技术。由于其具有选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广等优点，分子印迹聚合物已广泛应用于生物工程、临床医学、环境监测及食品 工业等众多领域，在分离提纯、免疫分析、酶模型以及生物模拟传感器等许多方面显示出良好的应用前景，引起了人们的广泛关注，其有望在三聚氰胺的快速痕量检测上发挥作用。 关键字：分子印迹生物分离分子印迹聚合物
、、. 刖言： 分子印迹技术最初出现源于20世纪40年代的免疫学，当时Pauling［3］首次提出 抗体形成学说为分子印迹理论的产生奠定了基础，1993年Mosbach等人 有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道，使这一技术在生物传感器、人工抗体模拟及色谱固相分离等方面有了新的发展，得到世界注目并迅速发展。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、膜分离等领域得到日益广泛的研究和开发，有望在生物工程、临床医学、天然药物、食品工业、环境监测等行业形成产业规模化的应用。目前，全世界［3］至少有包括瑞典、日本、德国、美国、中国、澳大利亚、法国在内的10多个国家、100个以上的学术机构和企事业团体在从事分子印迹聚合物的研究和开发。