分子印迹技术及其研究进展

分子识别技术的研究及其应用在现实生活中，我们经常需要对各种不同的分子进行识别，例如检测污染物、确定药物分子与受体蛋白的互作等等。

为此，分子识别技术一直是化学研究的重要领域。

本文将介绍目前热门的分子识别技术——分子印迹技术和表面等离子共振（SPR）技术，并探讨它们的应用前景。

一、分子印迹技术1. 原理分子印迹技术是基于化学亲和作用的一种识别技术。

它通过在合适的条件下，将目标分子与功能单体共同反应形成固定相，再将目标分子从固定相中洗脱出来，留下能与目标分子高度亲和、有特定识别性的模板分子，在最后的分析中使用。

这种技术的核心在于“印迹”，即将目标分子与功能单体结合，形成一种高度特异的固定相。

此时，功能单体能够和目标分子发生非共价键作用，比如氢键、离子键、范德华力等等。

而对于其他分子，则几乎不能与功能单体发生这些非共价键作用。

在提取目标分子后，留下的模板分子可以重复识别目标分子。

2. 应用分子印迹技术主要应用于生物医药、环境监测、食品安全等领域。

例如：（1）分离分析：利用印迹技术可以实现对生物样品中特定分子的快速富集和分离，从而便于后续的分析。

（2）药物研究：印迹技术可以用来筛选与靶分子有高度亲和力的化合物，从而帮助药物研究中的药物设计和优化。

（3）环境监测：印迹技术可以对水、大气、土壤等环境样品中的污染物进行检测和分析。

二、表面等离子共振（SPR）技术1. 原理SPR技术是一种广泛应用于表面生物化学和生物医学研究的技术。

它是一种传感技术，通过检测光学信号，实时地测量生物分子之间相互作用的动态变化。

SPR技术的核心是金属薄膜表面上，被称为“感知芯片”的金属分子表面。

当感知芯片与物质相互作用时，物质在感知芯片表面的折射率会发生变化，导致入射光线的反射角发生变化。

利用特殊的光学仪器可以监测到这种变化，从而确定物质与感知芯片之间的相互作用情况。

2. 应用SPR技术主要应用于制药、免疫学、基因组学等领域。

例如：（1）药物筛选：SPR技术可以用来筛选药物分子和受体之间的相互作用，从而帮助制药厂家提高药物的研发效率。

分子印迹技术的研究进展随着生物技术的不断发展，分子印迹技术作为生物医学领域的一种重要技术，其应用范围也越来越广泛。

分子印迹技术是一种新型的分子识别技术，其基本原理是以化学反应为手段，将所需的分子直接印在高分子材料上，从而使其获得分子识别功能。

本文将从分子印迹技术的定义、原理、分类、应用等方面对其研究进展进行探究。

一、分子印迹技术的定义与原理分子印迹技术（Molecular Imprinting Technology，MIT）是一种以高分子材料为主的制备方法，结合模板分子、功能单体及交联剂，通过化学交联反应的手段，制备具有目标分子选择性识别特性与固定能力的高分子材料。

分子印迹技术制备出的高分子材料成为分子印迹聚合物（Molecularly Imprinted Polymer，MIP），是一种具有分子识别特异性的功能材料，能够与目标分子发生特异性的反应，其分子识别机理主要基于模板分子与单体共价结合，使高分子材料具有特异性识别目标分子的功能。

二、分子印迹技术的分类根据制备方法和目标分子的性质，分子印迹技术可以分为两大类：非共价分子印迹技术和共价分子印迹技术。

非共价分子印迹技术主要包括自组装分子印迹技术和表面印迹技术，其制备过程主要基于模板分子与单体之间的物理吸附作用和范德华力的相互作用。

共价分子印迹技术则以共价键为主，主要包括常规共聚分子印迹技术、研磨共聚分子印迹技术和交联优化共聚分子印迹技术等。

常规共聚分子印迹技术是通过加入适当的功能单体和交联剂直接制备分子印迹体，而研磨共聚分子印迹技术是将模板分子和其他反应物一起研磨搅拌，并在一定条件下进行反应，使反应物进行共聚合，而交联优化共聚分子印迹技术则是在常规共聚分子印迹技术的基础上，加入交联优化剂，以优化高分子材料的交联度和合成条件，从而使分子印迹体性能得到进一步提高。

三、分子印迹技术的应用1、分子识别材料分子印迹技术的最主要应用是制备分子识别材料，其制备的分子识别材料可以用于化学传感器、生物传感器、分离科学、纯化和制备纯化药物等方面。

分子印迹技术的研究与应用分子印迹技术是近年来兴起的一种“专属分子识别技术”，该技术通过在特定的模板分子的作用下，使得单体在形成聚合物时可以选择性地结合到模板分子，从而制备出具有特异性的分子印迹聚合物。

分子印迹技术应用广泛，并已成为各种领域中不可或缺的分析手段，下面将介绍分子印迹技术的研究和应用进展。

1. 分子印迹技术的研究进展首先，探究分子印迹技术应用的基础——分子印迹聚合物的制备和性能。

分子印迹聚合物的制备是该技术的核心问题之一，它涉及到选择单体、功能单体和模板分子三个方面的问题。

近年来，研究者陆续开展了有关单体、功能单体和模板分子的选择和配比、聚合反应条件的优化等一系列方面的研究工作。

例如，功能单体的选择是影响聚合物性能的关键因素之一，研究人员经过多次实验验证，发现与自由基反应较缓慢的、含有双键官能团的单体与模板分子配比在1:2，丙烯酸为促进剂，可以获得良好的分子印迹聚合物。

此外，近期开展了很多新型功能单体的设计，如双馏分子（DLM）单体、离子液体（IL）功能单体等，其中的官能团与模板分子的作用力较大，可以进一步提高聚合物的分子识别性。

其次，关于分子印迹聚合物的性能表征也是近年来研究的重点之一。

常用的性能表征方法包括形貌表征、组成表征和性能表征等。

形貌表征方面，近年来已经发展出了各种表征手段，例如红外光谱、紫外光谱、荧光光谱、拉曼光谱等。

特别是近年来逐渐成熟的原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（TEM），使得科学家们可以更清晰地观察到分子印迹聚合物的形貌结构。

组成表征方面，涉及到化学分析、热分析等方法，诸如元素分析、差示扫描量热分析（DSC）、热重分析（TGA）等，可以直接或间接地反映出分子印迹聚合物的组成和物理化学性质。

性能表征方面，包括对分子印迹和非分子印迹聚合物识别能力的比较、动态弥散光谱（DLS）和表面等电点（pHIEP）等的表征，以及对印迹聚合物特异性识别能力的表征。

2. 分子印迹技术在不同领域的应用2.1在生物领域的应用分子印迹技术具有良好的生物适应性和特异性，因此在生物领域的应用非常广泛。

蛋白质分子印迹聚合物的研究进展摘要：现阶段内所使用的最新型的分离技术就是分子印迹技术。

这其中对于蛋白质分子印迹聚合物的识别有着很大的价值贡献，这一项研究同时有着很强的挑战行。

越来越多的学者对于这方面加大了重视。

本文主要是在最近几年内该项目研究基础上进行分析，为以后发展做出简单阐述。

关键词：蛋白质印迹；分子印迹技术；分子识别1、分子印迹聚合物相关内容1.1分子印迹聚合物发展过程所谓的分析印迹聚合物指的是一种通过人工合成的分子识别能力的高分子材料。

这样技术所具备的最大的特点就是能够对于特定的分子实现预期性的选择。

在上世纪40年代，人们在研究免疫学的时候发现了分子印迹，诺贝尔学者对于合成抗体提出这样的理论依据：生物体释放出的物质和外来物质之间所产生的结合位置；所出现的结合位置和外来物质的空间是不是能够相匹配。

1.2 分子印迹聚合物的特点分子印迹聚合物具有其独特的优势，主要表现在以下方面：（1）结构刚性，能有效定位印迹孔穴的构型和互补官能团；（2）空间结构具有柔韧的特点，能完美保证实现动力学；（3）容易接近亲和位点，保证知识分子的识别；（4）机械稳固顽强，即便在重力高压的状态也能实现分子印迹聚合物；（5）热稳定、高温适用的特点。

在所有产品聚合物的家族中，分子印迹聚合物越来越受到青睐，总体说来是由于其显著特性：（1）构效预定性（predetermination）。

在自组装结构过程中，模板分子进行聚合形成，功能单体也是如此，人们会根据自身的目的需要进行压制不同的分子印迹聚合物。

（2）特异识别性（specific recognition）。

印迹分子有其特定的位点，并能利用识别功能实现印迹分子的定做。

（3）广泛实用性（practicability）。

印迹分子聚合物和抗原、抗体、激素、受体进行对比，可以发现其通过化学合成后，能有效抵御恶劣的天气环境，保证非常稳定的状态，寿命时间也比较长。

另一方面，印迹分子聚合物还能辨别一些含剧毒的化合物，而且可循环使用、花费成本低，没有蛋白质分子识别系统的高昂代价。

分子印迹技术在药学研究中应用进展分子印迹技术（Molecular Imprinting Technique，MIT）又称分子烙印技术，是旨在获得在空间结构和结合位点上与印迹分子完全匹配的聚合物的试验制备技术。

传统分子印迹聚合物存在模板分子去除难、印迹位点少和传质速度慢等缺点，在很多方面的应用受到了限制。

改进MIPs的合成方法，使更多印迹位点位于或接近于聚合物的表面，提高印迹效率、使模板分子更易洗脱，成为了科研工的讨论热点，在药学讨论中也得到了广泛地应用。

1 分子印迹技术基本原理MIT的原理如图1所示，通常选择合理的功能单体与模板分子形成复合物，加入适当的交联剂、致孔剂和引发剂，在肯定的条件下（如低温光照或加热）引发聚合反应，最终再用如萃取或经酸水解的方法将分子模板去除。

？得到在三维空间上与模板分子完全匹配并对其有很好选择性的空穴，从而可以在肯定的基质中将模板分子富集。

2 分子印迹方法的分类2.1 依据模板分子与功能单体形成复合物时的作用方式，可以分为预组织法、自组装法。

预组织法是模板分子与功能单体通过可逆共价键相?Y合，而自组装法则是通过非共价键相互作用制备相应的分子印迹聚合物。

两种方法对比结果如表1所示：2.2 依据聚合方法的不同分类，制备MIPs主要有本体聚合法、沉淀聚合法、原位聚合法、悬浮聚合法、多步溶胀法和表面印迹法等，见表2。

3 分子印迹技术的应用近年来，MIT在固相萃取、色谱分别分析、抗体模拟、催化模拟、仿生传感器等方面得到了更加广泛的应用，且应用讨论的领域也在不断扩大，如表3所示。

国内外关于分子印迹在药学讨论中的报道也有许多，如对自然产物中有效成分的分别纯化，分子印迹技术应用实例如表4所示。

4 展望随着分子印迹技术讨论的不断深化和应用领域的不断拓展，分子印迹技术在实际应用方面还有待加强。

结合功能材料作为载体制备表面分子印迹聚合物并将其用于药学讨论中，对自然药物中有效成分的分别讨论具有重要意义和宽阔的实际应用前景。

分子印迹材料的合成及其应用研究分子印迹技术是一种基于分子识别原理的高分子材料制备方法。

该技术通过将目标分子与功能单体共聚合成高分子材料，形成一种具有空腔结构的高分子分子印迹材料，能够高度选择性地吸附、分离、检测目标分子。

该技术在生物医药、分析化学、环境监测、食品卫生等方面具有广泛的应用前景。

本文将重点探讨分子印迹材料的合成及其应用研究。

一、分子印迹材料的合成方法分子印迹材料制备方法具有多种方式，其中最具代表性的是热聚合法。

其步骤如下：1.选择功能单体选取具有与目标分子适配的基团的单体，如适配黄酮类化合物的甲基丙烯酸 4-羟基苯甲酯（4-HOPMA）。

2.选择交联剂为保证高分子的力学稳定性，常用交联剂进行交联，常用交联剂如乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）等。

3.形成嵌模复合物将目标分子和功能单体共存于反应混合物中，在一定时间内形成嵌模复合物，该步骤是分子印迹材料制备的关键步骤。

4.形成空腔结构在嵌模复合物中引入交联剂，形成高分子空腔结构。

此时，由于目标分子与功能单体形成相互作用，所以空腔结构体积与目标分子形状相似。

5.除去模板分子使用相应的溶剂除去已形成的分子印迹材料中模板分子。

二、分子印迹材料的应用研究分子印迹技术在医药分析、食品检测、环境污染物检测等领域中是逐渐得到广泛应用的。

1.生物医药领域分子印迹技术在生物医药领域的应用主要体现在分析药物代谢产物、寻找药物靶点、生物诊断等方面。

例如，一项研究中，通过使用PDE4B分子印迹材料实现对PDE4B抑制剂的高效分离和识别。

2.食品卫生领域分子印迹技术在食品卫生领域主要用于食品污染物的检测和食品中添加物的分离。

一项研究中，研制出了橙色三甲氧基硅烷（o-TMOS）共聚合制备的六个农药残留物的分子印迹材料，可实现对污染农产品的高效分离。

3.环境监测领域分子印迹技术在环境监测领域的应用主要包括对水、大气等污染物的检测与处理。

例如，一项研究中，对环境中的离子污染物实现了高效-selective 的去除，利用界面分子印迹技术，通过自组装的方法制备了具有空腔结构的磁性分子印迹材料。

分子印迹技术在药物筛选中的应用研究在当今的药物研发领域，寻找高效、特异性强的药物筛选方法一直是科学家们不懈追求的目标。

分子印迹技术作为一种新兴的技术手段，正逐渐展现出其在药物筛选方面的巨大潜力。

分子印迹技术，简单来说，就是为特定的目标分子“量身定制”具有特异性识别能力的聚合物材料的技术。

它的原理类似于制造一把钥匙配一把锁，通过在模板分子存在的情况下进行聚合反应，形成具有与模板分子形状、大小和功能基团互补的结合位点的聚合物。

当模板分子被去除后，这些结合位点就能够特异性地识别和结合与模板分子结构相似的分子。

在药物筛选中，分子印迹技术具有诸多优势。

首先，它能够提供高度特异性的识别能力。

与传统的筛选方法相比，分子印迹聚合物对目标药物分子的识别具有更高的选择性，能够有效地排除干扰物质，从而提高筛选的准确性。

其次，分子印迹聚合物具有良好的稳定性和可重复性。

它们可以在不同的实验条件下多次使用，并且保持其识别性能不变，这大大降低了筛选的成本和时间。

此外，分子印迹技术还可以实现对复杂混合物中目标药物分子的快速分离和富集，为后续的分析检测提供了便利。

在实际的药物筛选应用中，分子印迹技术有着广泛的用途。

例如，在药物活性成分的筛选方面，通过制备针对特定药物靶点的分子印迹聚合物，可以从大量的化合物库中快速筛选出具有潜在活性的药物分子。

这不仅提高了筛选的效率，还减少了盲目筛选所带来的资源浪费。

另外，在药物杂质的检测中，分子印迹技术也发挥着重要作用。

利用针对杂质分子的印迹聚合物，可以实现对药物中微量杂质的高灵敏检测，确保药物的质量和安全性。

为了更好地将分子印迹技术应用于药物筛选，研究人员在不断探索和改进相关的技术方法。

在分子印迹聚合物的制备方面，优化聚合反应条件、选择合适的功能单体和交联剂等，以提高聚合物的性能。

同时，结合先进的分析检测技术，如高效液相色谱、质谱等，实现对药物分子的快速、准确检测。

此外，利用计算机模拟技术对分子印迹过程进行预测和优化，也为提高分子印迹技术的效率和准确性提供了新的途径。

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]。

新型分子印迹材料的制备及其应用研究在化学领域，分子印迹技术一直是一个非常热门的话题，其应用非常广泛，包括分离、检测、识别等。

而新型分子印迹材料的研究和制备也成为了近年来研究的热点之一。

一、新型分子印迹材料的制备方法分子印迹技术的核心在于印迹材料的制备。

传统的分子印迹材料制备方法主要是通过共聚合和交联聚合两种方法，然而这两种方法制备的印迹材料存在很多问题，比如选择性不高、印迹效果不太理想等。

因此，近年来人们开始研究新型的分子印迹材料制备方法。

1. 模板离子亲和材料法模板离子亲和材料法是一种新型的印迹材料制备方法，它基于单体-功能团-模板分子三元体系，是一种绿色、简单、高效、选择性强的印迹材料制备方法。

通过该方法，可以制备出具有特异性、高选择性、良好再现性和重现性的印迹材料。

2. 分子印迹技术结合表面修饰技术表面修饰技术是一种将表面进行化学修饰的方法，可以对表面进行功能化处理，使表面具有更好的化学性质和理化性能。

通过将表面修饰技术和分子印迹技术结合起来，可以制备出具有更高选择性和灵敏度的印迹材料。

3. 仿生分子印迹技术仿生分子印迹技术是一种将天然生物体内的分子识别机制引入到人工印迹材料中的新型制备方法。

通过仿照自然生物体内的分子识别机制，可以制备出具有高度选择性和灵敏度的印迹材料，该技术可以应用于生物分子的检测、识别等领域。

二、新型分子印迹材料的应用研究分子印迹技术的应用非常广泛，包括分离、检测、识别等领域。

新型分子印迹材料也逐渐应用于这些领域。

1. 生物医学检测在生物医学检测中，新型分子印迹材料可以应用于生物大分子的检测、分离、识别等领域。

例如，可以制备出特异性和灵敏度较高的印迹材料，用于血清中特定蛋白质的富集和检测。

也可以制备出具有高选择性和灵敏度的印迹材料，用于细胞表面蛋白质的识别和检测等。

2. 环境监测在环境监测中，新型分子印迹材料可以应用于有机物的检测、分离、富集等领域。

例如，可以制备出具有高灵敏度和选择性的印迹材料，用于水中难分解有机物的检测和去除；也可以制备出具有高选择性的印迹材料，用于空气中有机物的检测和分离。

分子印迹技术在癌症诊断中的应用癌症是一种令人害怕的疾病，每年有数百万的人因癌症而失去了生命。

癌症可以在身体的任何部位发生，并且很难在早期检测到。

因此，研究人员一直在寻找新的癌症诊断方法，以便在早期发现癌症并采取有效的治疗。

分子印迹技术是一种新的癌症诊断技术，可以用于检测癌症标志物。

下面我们将介绍分子印迹技术是什么，以及它在癌症诊断中的应用。

一、分子印迹技术是什么分子印迹技术是一种基于分子识别的技术，可以用于检测特定的分子。

相当于制作“锁”来识别“钥匙”。

该技术是基于分子的选择性结合，以及成特定的结构的原理。

这种技术利用分子亲和性，通过模板分子的高度选择性结合，制作出具有相应的空穴结构的材料。

这种材料可以选择性地捕获模板分子或其类似物。

在使用分子印迹技术进行癌症诊断时，先使用人体样本制备模板。

然后，在合适的相聚物质帮助下根据模板分子形态进行合成，得到分子印迹聚合物。

经过后续的处理，得到纳米级别的分子印迹材料。

这样的材料被用于检测在癌症组织或血液样品中存在的分子。

由于材料只能特异地识别位于目标分子表面的相关特异性表位，因此分子印迹材料具有极高的选择性和灵敏性。

二、分子印迹技术与癌症诊断2.1 分子印迹技术的优势分子印迹技术具有许多优点。

首先，该技术精确地识别某种分子。

其次，分子印迹技术可以在低浓度的情况下对许多分子进行检测，有较高的灵敏性。

此外，分子印迹技术易于扩展，可检测多种类型的分子。

相对于传统的癌症诊断方法，如组织学分析、血清学分析等，分子印迹技术具有更高的选择性和特异性，可以增加癌症的检测率，降低误诊率。

还可以在早期发现癌症，并为患者提供更有效的治疗方案。

2.2 分子印迹技术在癌症诊断中被广泛应用。

它可以用于检测癌细胞表面的特异性分子，如癌细胞表面的受体、酶等。

这些分子被认为是癌细胞的标志物，在癌症诊断中有很重要的意义。

例如，分子印迹技术可以被用于精确地检测乳腺癌。

乳腺癌是女性常见的恶性肿瘤，分子印迹技术可以检测出其中的钙调素B蛋白（CaM-BP）作为乳腺癌的标志物。

药物分析中的分子印迹技术发展药物分析是药物研发与质量控制的重要环节，它关乎着人们的健康和生命。

在传统药物分析方法中，经常会出现复杂的样品矩阵干扰以及特异性不足的问题。

而分子印迹技术的发展为解决这些问题提供了新的思路和方法。

本文将就药物分析中的分子印迹技术的发展进行探讨。

一、分子印迹技术的概述分子印迹技术（Molecular Imprinting Technology，MIT）是一种通过特定的成分构建分子间相互作用的复合材料，通过这种物质与目标分子的选择性识别与结合，实现目标分子的分离、富集和检测的新型技术方法。

它在药物分析中的应用可以提高检测的特异性和准确性。

二、分子印迹技术的原理与方法分子印迹技术的基本原理是通过单体与模板分子之间的相互作用力的共同作用，构建一种具有高度选择性的聚合物。

这一聚合物可以将目标分子识别、富集并与之特异结合。

在研究中，人们常用的方法有：非共价成键技术和共价成键技术。

非共价成键技术包括缩合聚合法、热-冷冻聚合法、溶剂载体法等；而共价成键技术则包括纵坐标聚合法、自由基聚合法、原子转移自由基聚合法等。

三、分子印迹技术在药物分析中的应用1. 药物分离与提取：分子印迹技术可以用于药物的富集与提取。

研究人员可以根据药物的结构特点设计适配的分子印迹聚合物，实现对复杂样品矩阵中药物的高选择性富集与提取。

2. 药物检测与测定：分子印迹技术可以用于药物的快速检测与测定。

通过将选择性吸附层与传感器结合，可以实现对药物的高灵敏度检测。

3. 药物质量控制：分子印迹技术可以用于药物的质量控制。

通过选择特定的分子印迹聚合物，可以实现对药物中杂质、掺杂物的选择性识别与测定，保障药物的质量与安全。

四、分子印迹技术的研究热点与挑战1. 仿生分子印迹技术的发展：仿生分子印迹技术是在分子印迹技术的基础上，通过仿生学原理，以生物分子为模板，构建具有特异性识别与结合能力的仿生分子印迹聚合物。

这一领域的发展将进一步提高分子印迹技术在药物分析中的应用水平。

基于生物大分子的分子印迹技术的研究应用随着科技的不断发展，生物大分子的分子印迹技术成为了分子识别、分子绑定等领域内的一项重要技术。

在药物筛选、食品安全检测、环境监测等方面都有着重要的应用。

基于生物大分子的分子印迹技术不仅能用来制备高效的电化学传感器，同时也能用于各种形式的光学传感器、微生物分离和酶学检测等。

一、分子印迹技术的原理及特点分子印迹技术是一种基于分子的选择性识别的技术。

它是利用于某一物质有特异性识别的材料，例如高分子材料，来检测、分离、与识别这个物质。

最初，这种技术是用来模仿生物酶来处理分子之间的相互作用的方法。

但是，现在这个技术的范畴已经扩展到了各种物质的识别上。

生物大分子的分子印迹技术的特点在于其选择性、高效性、可重复性和在极低浓度范围内的分子识别。

由于印迹材料的选择性，该技术能够实现对被检测物质与干扰物质的区别，从而提高了其分辨率。

此外，由于该技术在高度竞争性分子之间实现了选择性分子识别，因此，这种技术在生命科学、环境监测等领域内的使用越来越普及。

二、生物大分子的分子印迹技术在药物筛选中的应用在药物筛选方面，分子印迹技术可以用于寻找新型药物化合物或直接用于筛选已知药物的配体。

该技术的优势在于可以通过印迹材料的修改来调节选择性。

因此，它在筛选活性分子和选择性分子上的使用越来越广泛。

在药物开发的初期或中期，该技术已经开始应用，并为药物研究提供了一种新的思路。

三、生物大分子的分子印迹技术在食品安全检测中的应用在食品安全检测中，生物大分子的分子印迹技术最常用于检测有害化学物质。

其优点在于可以高效且准确地检测多种废物，特别是有毒废物和废水。

此外，一些常规的检测方法尤其在判断靶物质上的抗体筛选中存在种种缺陷，而基于生物大分子的分子印迹技术则无此问题。

另外，由于该技术在传统检测中没有的重复性和特异性分子识别优点，因此，这种技术的使用越来越广泛，并在食品安全监测中发挥了显著作用。

四、生物大分子的分子印迹技术在环境监测中的应用在环境监测领域，生物大分子的分子印迹技术已经得到广泛应用。

第39卷第5期2011年10月福州大学学报（自然科学版）Journal of Fuzhou University（Natural Science Edition）Vol．39No．5Oct．2011DOI：CNKI：35－1117/N．20111014．1037．021文章编号：1000－2243（2011）05－0639－10表面分子印迹技术研究进展尹晓斐1，汤水粉2，刘玮1，卢春华2，杨黄浩2（1．国家海洋局第一海洋研究所，山东青岛266061；2．福州大学化学化工学院，食品安全分析与检测技术教育部重点实验室，福建福州350108）摘要：分子印迹技术是制备对目标分子具有特异识别性能的高分子聚合物的技术，表面分子印迹是目前分子印迹技术领域的研究重点之一．本文概述了表面分子印迹材料的制备方法，主要包括牺牲载体法、聚合加膜法和化学接技法，以及近年来表面分子印迹技术的研究进展．关键词：分子印迹；技术；表面；研究进展中图分类号：O652文献标识码：ARecent advances in research of surface molecular imprinting techniqueYIN Xiao－fei1，TANG Shui－fen2，LIU Wei1，LU Chun－hua2，YANG Huang－hao2（1．The First Institute of Oceanography，SOA，Qingdao，Shandong266061，China；2．The Key Lab of Analysis and Detection Technology for Food Safety，Ministry of Education，College ofChemistry and Chemical Engineering，Fuzhou University，Fuzhou，Fujian350108，China）Abstract：Molecular imprinting technique is a process for preparing functional polymers which are ca-pable of specifically recognizing targeted molecules．Surface molecular imprinting is one of the mostactive fields in molecular imprinting technique field．In this review，the methods of preparing molecu-lar imprinting polymer including sacrificial template method，in situ membrane polymerization and graftpolymerization method，and the recent advances in research of surface molecular imprinting techniquewere discussed．Keywords：molecular imprinting；technique；surface；recent advances0引言1972年德国的Wulff［1］首次提出了分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymers，MIPs）的概念，随着Wulff［2］、Mosbach［3－4］等在共价、非共价型分子印迹聚合物制备上的开拓性工作，分子印迹技术得到了迅速发展．分子印迹技术具有构效预定性、特异识别性和广泛实用性［5－6］，同时分子印迹聚合物具有稳定性好的优点．因此，分子印迹技术在分离纯化、传感器以及催化等领域具有重要的应用前景．分子印迹聚合物的制备通常要经过3个步骤：①功能单体与模板分子在一定的条件下通过共价或非共价键的方式形成复合物；②加入交联剂，在引发剂存在下，与功能单体交联聚合，形成的聚合物将模板分子包埋在内；③聚合物形成后，用一定方法将模板分子从聚合物中洗去，在聚合物上留下了与模板分子在空间结构、结合位点完全匹配的三维空穴．这个三维空穴能再次有选择性地与模板分子结合，即具有对模板分子专一识别的功能（图1）．最早的制备分子印迹聚合物的方法是本体聚合．它是将模板分子、功能单体和交联剂加入溶液中，聚合反应完毕后，干燥聚合物，将其研磨、破碎、筛分得到一定粒径的分子印迹聚合物，最后洗脱除去模板分子［7］．此法简便、直接，但是这种方法得到的聚合物颗粒较大，并且不够均匀，印迹效率不高．悬浮聚收稿日期：2011－07－01通讯作者：杨黄浩（1975－），教授，E－mail：hhyang@fzu．edu．cn基金项目：国家973计划资助项目（2010CB732403）；国家863计划资助项目（2006AA09Z168）；国家海洋局第一海洋研究所基本科研业务专项资助项目（GY02－2011G15）；国家海洋局青年海洋科学基金资助项目（BJ09－JK1105）福州大学学报（自然科学版）第39卷合和乳液聚合比本体聚合有较大的改进，可以得到具有较大表面积、颗粒均匀的聚合物，并且印迹效果比本体聚合好，吸附量更高．但用这些方法所得到的聚合物，由于印迹位点仍处于聚合物内部，模板分子不易洗脱，结合位点较少，所以在这基础上，表面分子印迹技术逐渐发展起来．图1分子印迹原理示意图［6］Fig．1The schematic representation of molecular imprinting procedures ［6］1表面分子印迹技术表面分子印迹指的是在固相基质表面上发生聚合反应，从而使分子印迹识别位点分布在分子印迹聚合物的表面或者分布在固相基质的外层以及表面的印迹技术．这种分子印迹材料具有不同于其它方法的特点：结合位点较容易获得；物质迁移快速，结合动力学加快，提高印迹材料的分离效率；可以印迹蛋白质等生物大分子．另外，还可以降低非特异性吸附，减少“包埋”现象［8］．目前，表面分子印迹的发展比较快速，研究范围也比较广泛．表面分子印迹材料的制备方法大致上可以分为：牺牲载体法、聚合加膜法和化学接枝法．1．1牺牲载体法牺牲载体法也称真正意义的表面印迹．首先将模板分子通过化学键合作用固定在固相载体表面，然后把载体置于单体溶液中进行聚合反应．当聚合反应完成之后，通过化学方法把载体溶解，并洗脱模板分子，获得在表面上留有结合位点的分子印迹聚合物．Garrison 等首次报道了利用二糖分子对蛋白质进行表面印迹的方法［9］．他们先将蛋白质固定到云母片表面，再将二糖溶液吸附到蛋白质上，然后使一个聚合物薄膜与糖分子交联．最后剥去云母片并洗脱蛋白质，即可在聚合物表面形成蛋白的识别位点．Mosbach 等［10］先将模板分子茶碱键合在固相载体－多孔硅微球的表面（表面已氨基化）上，然后把硅微球置于三氟甲基丙烯酸和二乙烯基苯的单体的溶液中进行聚合反应．当聚合反应完成之后，用化学溶解法洗去硅微球和模板分子，获得形状和结构与硅胶颗粒互补的茶碱印迹微球．Whitcombe 等［11］采用乳液聚合的方法，利用表面活性剂，在油水两相环境中合成聚合物．在这个实验中，印迹的模板分子是胆固醇，它是表面活性剂12－（氧代羰氧基胆固醇）十二烷基磺酸吡啶的一个片段．聚合反应完成后，洗去表面活性剂，结合位点留在了聚合物的表面．我们课题组以氧化铝为模板，先在氧化铝模板的内管表面合成SiO 2，然后用三甲氧基硅丙基乙醛在SiO 2表面修饰上醛基，由于谷氨酸上的氨基可与醛基形成共价键，从而固定模板分子谷氨酸，再将固定有模板分子的氧化铝模板浸入到吡咯溶液中，用氯化铁氧化聚合，然后除去氧化铝膜和模板分子，得到了能特异性识别模板分子的分子印迹聚合物纳米线，该纳米线的识别位点均分布在聚合物表面（图2）［12］．之后，又以同样的方法制备了蛋白质的分子印迹聚合物纳米线．该聚合物纳米线具有较高的表面积和较好的单分散性，适用于对生物大分子的识别［13］．Ju 等在氧化铝膜内管表面修饰3－环氧丙基氧丙基三甲氧基硅烷，将牛血红蛋白固定，再用过硫酸铵将多巴胺氧化并聚合，除去氧化铝膜和模板分子后得到对牛血红蛋白具有特异性识别能力的分子印迹纳米线．该纳米线对模板分子的选择性系数达到7 9［14］．Mosbach 等［15］先将聚碳酸酯膜固定到金圆盘电极表面，然后在聚碳酸酯膜孔内吸附荧光标记的抗生素蛋白（Av －FITC ），电聚合聚苯乙烯磺酸盐和聚3，4－乙撑二氧噻吩后同时除去聚碳酸脂膜和模板分·046·第5期尹晓斐，等：表面分子印迹技术研究进展子，得到对Av －FITC 具有特异性识别能力的分子印迹微棒，通过荧光法进行检测（图3）．图2表面印迹法制备谷氨酸分子印迹聚合物纳米线［12］Fig．2Schematic representation of the molecular imprinting approach employing immobilizedtemplate and a sacrificial solid nanotube support ［12］图3金圆盘电极表面制备抗生素蛋白的分子印迹微棒［15］Fig．3Schematics of the surface －imprinting strategy for fabrication of MIPs for protein assays ［15］牺牲载体的表面印迹法虽然可以使识别位点分布在聚合物表面，提高了分子吸附和解吸的速率，但是需要先将模板分子固定并且刻蚀固体载体，制备过程繁琐，而且结合位点不够密集，印迹效率较低，聚合物的产率也不高．1．2聚合加膜法聚合加膜法是指直接在固相基质（如：SiO 2、Pt 、玻璃等）表面合成分子印迹聚合物膜．当膜的厚度在100nm 以下时，由于结合位点非常接近于膜的表面，使得物质的迁移速度和结合动力学加快，还可以降低非特异性吸附，减少“包埋”现象．因此，这种制备分子印迹聚合物纳米膜的技术也被认为是表面分子印迹技术．该方法相对于牺牲载体法操作简单，通用性更强．目前合成这种类型聚合物膜的主要方法有电聚合和物理吸附聚合．·146·福州大学学报（自然科学版）第39卷1．2．1电聚合电聚合是指直接在电极表面利用电化学的方法使单体等发生聚合，制备电极表面的分子印迹聚合物膜．常见的用于电聚合的单体主要有苯胺、苯酚、吡咯、噻吩、多巴胺等．Panasyuk 等［16］利用电化学方法的双电极（或三电极）系统，在工作电极金电极上直接制备表面印迹聚合物．首先在洁净金电极表面自组装4－巯基苯酚；接着在苯酚和模板分子苯基丙氨酸的混合溶液中发生电聚合反应，最后用4－巯基苯酚封闭电极表面的裸露部分，即可在电极表面上得到一层厚度较为均匀的分子印迹聚合膜．可用电导检测法来衡量其对苯基丙氨酸的印迹效果．但这种方法得到的聚合物交联度较低，稳定性较差．Ramanaviciene 等［17］将模板分子牛白血病毒醣蛋白与吡咯充分混合，再用电化学的方法使吡咯聚合并包覆在铂电极表面，最后用硫酸洗脱模板，制备了牛白血病毒醣蛋白的分子印迹膜．Liu 等［18］在金电极表面，通过电聚合多巴胺的方法，制备对尼古丁具有良好识别能力和选择性的电容传感器．该法检测的线性范围为1 25μmol ·L －1，检测限为0．5μmol ·L －1．Willner 等［19］同时在金电极表面和纳米金表面修饰对氨基硫酚，通过电聚合制备了检测三硝基甲苯的表面等离子共振传感器，该方法检测限为10fmol /L ，比不加纳米金而直接电聚合对氨基硫酚的方法检测限低一个数量级．Wei 等［20］利用电化学方法的双电极（或三电极）系统，在工作电极金电极上通过电聚合邻苯二胺的方法直接制备土霉素的表面印迹聚合物．在检测过程中，使土霉素与辣根过氧化物酶标记的土霉素竞争吸附到分子印迹膜上，采用酶联放大的方法进行检测．电聚合方法的优点在于可以直接在电极表面上通过电化学方法进行聚合反应，使得制备的聚合物可以直接作为电化学传感器，而且利用电聚合方式可以更好的控制电极表面聚合膜的厚度，因此具有独特的优势．但是，可供选择的单体种类较少，而且局限在小分子的印迹，其应用也受到限制．1．2．2物理吸附聚合该方法是在固相基质表面上通过非共价键的形式吸附上聚合反应物，进而发生聚合反应，制备分子印迹膜．如有机硅烷、氨基苯硼酸、多巴胺等，都可以通过自聚合或者氧化聚合，在基质表面形成聚合物膜．Turner 等［21］在微过氧化物酶、辣根过氧化物酶、血红蛋白等模板分子存在的条件下，用过硫酸铵氧化3－氨基苯硼酸使其聚合，在聚苯乙烯表面制备相应的分子印迹膜．Sakaguchi 等［22］先将二氧化硅氨基化，再用戊二醛将模板分子牛血红蛋白固定，通过氨丙基三甲氧基硅烷和四硅酸甲酯共水解的方法制备分子印迹纳米膜．2009年，我们课题组以多巴胺为功能单体和交联剂，弱碱性条件下使多巴胺自聚合，在超顺磁性的四氧化三铁表面制备牛血红蛋白的分子印迹膜．实验结果表明，聚多巴胺膜厚度可控，且非特异性吸附小，是一种新型的制备蛋白质分子印迹材料（图4）［23］．同时，以多巴胺为功能单体和交联剂，过硫酸铵为氧化剂，软骨藻酸的结构类似物1，3，5－戊烷三羧酸为模板分子，在石英晶体微天平晶片表面制备了对软骨藻酸具有特异性识别能力的聚多巴胺分子印迹传感膜，并用石英晶体微天平分析仪进行在线检测［24］．图4四氧化三铁表面制备蛋白质的聚多巴胺分子印迹纳米膜［23］Fig．4Protocol for template imprinting of proteins on the Fe 3O 4nanoparticles （NPs ）surface ［23］·246·第5期尹晓斐，等：表面分子印迹技术研究进展1．3化学接枝法1．3．1接枝聚合接枝聚合是在固相基质表面接上聚合物的一种共聚技术，近年来接枝聚合发展的尤为快速．接枝聚合主要有两种方式：“接枝到”（grafting to）法和“接枝于”（grafting from）法［25］．1．3．1．1“接枝到”（grafting to）法“接枝到”（grafting to）法指的是首先在固相基质表面上固定功能基团，再与聚合混合液中的交联剂等的端基团发生化学键合作用，聚合后形成分子印迹聚合物膜．Schmidt等［26］在硅晶片表面上进行旋涂光引发聚合，得到效果较好的表面印迹材料．首先，硅晶片表面用3－（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷进行硅烷化；配置聚合溶液，包括模板分子心安得，功能单体甲基丙烯酸（methacrylic acid，MAA），交联剂三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（trimethylolpropane trimethacry-late，TRIM），光引发剂2，2－二甲氧基－2－苯基苯乙酮（安息香双甲醚），致孔剂聚乙烯基乙酸酯，溶剂二甘醇二甲醚；将聚合溶液滴在硅表面上，放在旋转机上旋转，在紫外灯照射下，发生聚合反应，洗去模板分子后，得到表面分子印迹薄膜．这种方法进行聚合反应的优点就是实验过程简单，但是得到膜比较厚．由于聚合反应是在高速旋转下进行，所以膜的厚度不够均匀，并且结合位点的分布也不均匀．Kubo等［27］在金电极表面修饰烯丙硫醇，然后在以MAA为功能单体，二甲基丙烯酸乙二醇酯（ehyle-neglycol dimethacrylate，EGDMA）为交联剂，制备除莠剂、阿特拉嗪的分子印迹膜，循环伏安法检测电化学还原的电流，响应范围为1 10μmol·L－1．Sugimoto等［28］用自由基引发聚合丙烯酸、N－异丙基丙烯酰胺和甲叉双丙烯酰胺（bis－acrylamide，MBA）的方法在烯丙硫醇修饰的表面等离子共振传感器芯片上制备多巴胺的传感器．同时，他们在MIP凝胶中加入金纳米颗粒以提高灵敏度，检测限为1nmol/L．Ho等［29］在羧基化的碳纳米管表面，通过1－乙基－3－［3－二甲基氨基丙基］碳化二亚胺和N－羟基琥珀酰亚胺酯将羧基活化并连接上C=C双键，然后加入尿酸、MAA和交联剂TRIM的预聚合混合液，热引发聚合形成分子印迹膜．“接枝到”法主要存在以下不足：表面上的功能基团在空间上比较密集，形成空间位阻，使得更多的聚合物链难以继续接枝得到高密集的接枝聚合物；聚合物链越长，空间位阻屏蔽作用越显著，致使接枝率比较低［30］；表面物理吸附或化学键合作用所需要的条件可能会阻碍表面功能基团与模板分子的功能基团的相互作用；溶液中的单体也会发生聚合反应且耗时较长．1．3．1．2“接枝于”（grafting from）法“接枝于”（grafting from）法也称表面引发聚合．这种方法是先将引发剂固定在固相基质的表面上，然后再进行自由基、离子或原子转移链增长的聚合反应［25］．这种方法更易于控制聚合物的功能性，模板分子的密集度以及膜的厚度．首先通过自组装法在表面键合上引发剂单分子层．这种单分子层在很多固相基质都容易合成，只要在其表面上存在与引发剂相互作用的功能基团．例如：带有巯基的金、带有硅烷的玻璃、Si/SiO2、等离子体氧化聚合物等．接着将表面带有引发剂的固相基质置于含有催化剂和单体的溶液中，开始聚合反应．由于引发剂是在基质表面，所以聚合反应大部分发生在表面．Piletsky等［31］首先在多孔聚丙烯膜上吸附光引发剂苯甲酮，然后浸在2－丙烯酰胺－2－甲基丙磺酸为功能单体，MBA为交联剂，去草净为模板分子的溶液中，在紫外灯的照射下发生光引发聚合反应．除去模板分子后就得到分子印迹聚丙烯膜，用电化学方法进行检测．这种制备较为简单，但聚合物的稳定性不够强，在一定的条件下可能发生膜脱落．Turner等［32］在表面等离子共振的芯片（金）自组装上巯基乙胺，再利用氨基将偶氮光引发剂4，4’－偶氮双（4－氰基戊酸）［4，4’－azobis（4－cyanopentanoicacid），ACPA］共价结合在芯片表面，光引发使2－（二乙胺）甲基丙烯酸乙酯和MBA共聚，并将软骨藻酸包埋，最后除去模板分子，制得能特异性识别软骨藻酸的分子印迹膜．Ashtari等［33］先将二氧化硅氨基化，然后修饰上引发剂ACPA，再加入功能单体MAA、交联剂EGDMA和模板分子UO2+2，光引发聚合并洗脱模板．由于只有接近表面有引发剂存在的位置才能发生聚合，因此，·346·福州大学学报（自然科学版）第39卷该方法可制备厚度较薄的分子印迹膜．虽然“接枝于”（grafting from ）法比“接枝到”（grafting to ）法更具有优越性，可以形成高键合密度的聚合物链，但它自身也还存在着一些不足的地方：引发剂的选择对象比较单一；在发生聚合反应的过程中，引发剂会发生链转移，溶液中可能存在自由基，这时候就不可避免的在溶液中也发生聚合反应．另外，自由基会发生双基终止，导致聚合的效率降低［30］．1．3．2活性可控自由基聚合近几年来，有很多学者对“接枝于”（grafting from ）法进行了进一步研究，主要是想找到其他方法来克服“接枝到”（grafting to ）法的不足．在解决这些问题的过程中，人们引入了“活性”/可控自由基聚合的方法．自由基实现活性聚合的主要困难在于大量存在的自由基不断地发生链转移和双基终止，一旦引发之后，对其缺乏有效的控制手段．现行的“活性”/可控自由基聚合正是针对这一现象，通过钝化大量可反应的自由基，使其变为休眠状态，建立一个微量的增长自由基与大量的休眠自由基之间的快速动态平衡，使可反应自由基的浓度大为降低，减少了双基终止及链转移的可能性［34］．“活性”/可控自由基聚合的主要方法有：可逆加成－断裂链转移聚合（RAFT ）、原子转移自由基聚合（ATRP ）、氮氧自由基调介聚合（NMP ）．1．3．2．1可逆加成－断裂链转移聚合（RAFT ）表面分子印迹1998年，澳大利亚的Rizzardo 、Thang 等［35］提出RAFT 技术，引起了学术界极大的关注，短期内就有许多论文发表．RAFT 不失为合成结构明确并具有预定分子量的嵌段共聚物的好方法．在RAFT 反应中，通常加入双硫酯衍生物作为转移试剂，聚合中它与增长链自由基形成休眠的中间体，限制了增长链自由基之间的不可逆双基终止副反应，使聚合反应得以有效控制［34］．这种休眠的中间体可自身裂解，从对应的硫原子上再释放出新的活性自由基，结合单体形成增长链，加成或断裂的速率要比链增长的速率快得多，双硫酯衍生物在活性自由基与休眠自由基之间迅速转移，使分子量分布降低，从而使聚合体现“活性”/可控特征．Titirici 等［36］利用RAFT 技术在二氧化硅表面上合成表面分子印迹材料．在聚合反应之前，二氧化硅（Si －100）表面羟基化后先与3－氨基丙基三乙基硅烷反应，再与ACPA 反应后得到表面含氮的引发剂．将一定量的带引发剂的二氧化硅置于聚合反应的溶液中，溶液中包括模板分子苯基丙氨酸苯胺，RAFT 试剂2－苯基－2－双硫代苯甲酸丙烷，功能单体MAA ，交联剂EGDMA ，在光照的条件下反应．经过洗涤、提纯、洗去模板分子之后，就得到了表面印迹的聚合物．我们课题组在RAFT 表面分子印迹聚合方面也进行了一些研究．首先是在纳米级二氧化硅的表面进行RAFT 实验，先在二氧化硅表面接上双硫酯RAFT 试剂．以AIBN 为引发剂、4－乙烯基吡啶为功能单体、EGDMA 为交联剂、2，4－二氯苯氧乙酸为模板分子、4ʒ1的甲醇/水为溶剂，聚合生成表面分子印迹材料［37］．另一个工作是在二氧化硅表面修饰RAFT 试剂（PhC （S ）SMgBr ），即修饰上二硫化碳基团，然后在模板（茶碱）、单体、交联剂存在条件下聚合，从而将分子印迹聚合物接枝到二氧化硅表面［38］．Kim 等［39］在碳纳米管表面修饰上RAFT 试剂N ，N －二乙基二硫代氨基甲酯，然后在功能单体MAA 、交联剂EGDMA 和模板分子茶碱存在的条件下，用紫外光引发聚合，除去模板分子后得到分子印迹材料（图5）．Han 等［40］采用RAFT 的方法，以甲基丙烯酸为功能单体、二乙烯苯为交联剂、AIBN 为引发剂在石墨烯表面制备2，4－二氯苯酚的分子印迹材料．石墨烯是2004年发现的新型一维碳材料，该文献的报道将对分子印迹技术的发展和石墨烯的应用起促进作用．RAFT 的最大优点是适用的单体范围广，不仅适用于苯乙烯、丙烯酸酯、乙酸乙酯、丙烯腈等常见单体，对于功能性单体丙烯酸、苯乙烯磺酸钠、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸胺基乙酯等均可顺利聚合，十分有利于含特殊官能团烯类单体的聚合反应；不需要使用昂贵的试剂，也不会导致杂质或残存试剂（如ATRP 中过渡金属离子、联吡啶等）难以从聚合产物中除去；聚合温度也较低，一般在60 70ʎC 下即可进行［41］．RAFT 聚合过程没有聚合方法的限制，已经实现了本体聚合、溶液聚合、乳液聚合和悬浮聚合等多种聚合工艺．然而，RAFT 也有不少缺点：RAFT 试剂需要经过多步的有机合成，制备过程繁琐，而且存在聚合物纯化的问题；双硫酯衍生物可能会使聚合物的毒性增加，而且可能使聚合物带有一定的颜色和刺激性气味；它们的去除或转换也比较困难等．另外聚合物分子量受到限制，难以得到高的分子量，因为得·446·第5期尹晓斐，等：表面分子印迹技术研究进展到高的分子量必须以降低链转移剂的浓度，牺牲聚合过程中的可控性为代价．图5在碳纳米管表面接枝分子印迹膜原理示意图［39］Fig．5Procedure for grafting of molecularly imprinted polymers on iniferter －modified carbon nanotube ［39］1．3．2．2原子转移自由基聚合（ATRP ）表面分子印迹1995年，旅美学者王锦山［42］在卡内基·梅隆（Carnegie ·Mellon ）大学首次提出了原子转移自由基聚合（ATRP ）．通过ATRP 可以制得分子量范围广、分子量可控的和结构确定的聚合材料．目前人们普遍认为在ATRP 中，过渡金属络合物Mt n L n Y 可逆地使P m －X 中碳卤键均裂，产生自由基活性链P m ，活性链结合单体而增长，同时它与过渡金属络合物XMt n +1作用再形成休眠P m －X ［43－44］．通过一个“活化－去活”交替的可逆反应使得体系中自由基浓度处于极低，迫使自由基不可逆终止或转移被降低程度，卤原子的可逆转移控制着引发链，而一个快速的卤原子转换速率将控制着分子量及分子量分布．Wei 等［45］利用ATRP 技术在金的表面合成表面分子印迹材料．实验所采用的是在玻璃表面上涂有一层大约100nm 厚金片．金片经过表面净化后，在十一烷硫醇/乙醇的溶液中反应，使金片表面上带有巯基基团，然后，把带有巯基基团的金片置于4－氯甲基苯甲酰氯/甲苯的溶液中反应，得到表面带有引发剂·546·福州大学学报（自然科学版）第39卷的金片．最后，将金片置于以乙腈为溶剂，以2－乙烯基吡啶为功能单体，以乙二醇二甲基丙烯酸酯EGD-MA 为交联剂，以Cu （I ）Br /三（2－二甲氨基乙基）胺为催化剂，以胱氨酸或赖氨酸为模板分子的溶液中进行聚合反应，得到了表面分子印迹材料．我们在这方面也开展了工作，目前取得了一些进展．首先是将氧化铝模板的内表面硅烷化，再修饰上ATRP 引发剂2－溴－2－甲基丙酰溴，然后用乙烯基吡啶为单体，EGDMA 为交联剂，有机金属Cu （I ）Br为催化剂，制备β－雌二醇的纳米管膜［46］．还有一个工作是在卤化后的纳米二氧化硅表面进行ATRP 反应．以Cu （I ）Br 和五甲基二乙烯三胺为催化剂，4－乙烯基吡啶为功能单体，EGDMA 为交联剂，双酚A 为模板分子进行聚合反应（图6）［47］．图6采用原子自由基聚合的方法在Fe 3O 4·SiO 2表面制备分子印迹膜原理图［47］Fig．6Outline of the fixation of an ATRP agent onto Fe 3O 4·SiO 2nanoparticles and the grafting of MIPshell fromFe 3O 4·SiO 2nanoparticles via ATRP ［47］Li 等［48］以石墨烯为基底，用ATRP 的方法制备2，4－二氯苯酚的分子印迹膜，透射电镜和原子力显微镜表征的结果显示，该分子印迹纳米膜的厚度为10．957nm．实验结果表明，该分子印迹纳米膜对模板分子具有良好的特异识别性能．与其他活性聚合相比，ATRP 具有较宽的单体选择范围，这是ATRP 的魅力所在．目前适用于ATRP 聚合的单体主要有三大类：苯乙烯及取代苯乙烯类；（甲基）丙烯酸酯类；带有功能基团的（甲基）丙烯酸酯类．不过目前ATRP 还不能使烯烃类单体、二烯烃类单体、氯乙烯和醋酸乙烯等单体聚合．ATRP 不需要复杂的合成路线，既可像自由基聚合那样进行本体聚合、乳液聚合和悬浮聚合，又可合成具有指定结构的聚合物．ATRP 的主要缺点是反应体系对O 2及水要求高，而且必须使用过渡金属催化剂，而由于催化剂的催化活性不·646·。

具有多种表征能力的分子印迹技术研究分子印迹技术（Molecular Imprinting Technology，MIT）是一种高度选择性和特异性的分子识别技术，被广泛应用于有机物质的分离、纯化、检测和药物分析等领域。

具有多种表征能力的分子印迹技术是近年来发展起来的一种新型技术，有着更广阔的应用前景。

一、分子印迹技术的基本原理分子印迹技术是通过模板分子、功能单体与交联剂进行交联聚合形成空腔结构，并将模板分子从空腔中提取出来，形成具有特异性的分子印迹材料。

这种材料可以选择性地与模板分子形成特定的配位作用，达到特异性分离和鉴定的目的。

在印迹过程中，模板分子是生成空腔的关键因素。

模板分子要求与功能单体有较高的相容性并且具有较好的选择性，以便在反应过程中趋于优先与功能单体生成络合物，并进行交联反应。

同时，交联剂以交联作用的形式将模板分子和功能单体交联为聚合体，固定在印迹材料中，从而得到一种具有生物学仿真特性的印迹材料。

二、多种表征能力的分子印迹技术除了传统的物理和化学性质表征方法外，随着印迹技术的发展，越来越多的表征手段被拓展到印迹材料的研究中，开发出了多种表征能力的分子印迹技术。

1. 光学传感技术光学传感技术是在分子印迹材料中引入荧光基团或金属离子等物质，在印迹材料与目标分子结合的时候，由于空腔中的分子固定，相应的光学性能会发生变化，通过测量这种变化来实现目标分子的检测与定量。

2. 电化学传感技术电化学传感技术是分子印迹材料与分析物质接触后，通过电流、电势、电容等变化的检测方法，实现对分析物质的检测与分析。

其优点是灵敏度高、响应速度快、样品制备简单，并且具有很高的稳定性和重复性。

3. 表面等离子共振技术表面等离子共振技术是分子印迹材料与目标分子相互作用时所引起的表面等离子体共振现象的检测方法。

该方法可以在印迹材料与目标分子结合时实时地检测与记录实验结果，具有灵敏度高、响应速度快、具有实时性等优势。

4. 质谱技术质谱技术是通过分子印迹材料中含有目标分子的荷质比来检测目标分子是否存在于样品中。

分子印迹技术的应用及其发展摘要：分子印迹技术是通过模拟自然界酶对底物和抗体对抗源识别功能而发明的一种新的识别方法，分子印迹技术在固相萃取、色谱分离、药物分析、生物传感器技术以及催化合成等许多领域得到广泛应用。

在自然界生物活性方面，分子识别起着至关重要作用，其中大部分生物的分离技术都离不开分子识别作用。

但是在大自然中直接提取具有分子识别功能的生物大分子通常难以采集，所以人们开始寻找各种解决办法，分子印迹技术便由此出现。

从1828年F.Wohler[1]等人合成出尿素分子后，分子化学开始了突飞猛进的发展，人们逐渐开始研究以分子代替为最小单位的新型的合成方法和路线。

1984年E.Fischer[2]在他的相关文献中阐述了以“锁和钥匙”[3]来讲述酶与底物的专一性结合这一特征，称为分子识别。

此后，诺贝尔奖获得者Pauling[4]在1940年阐述了利用某种相匹配的外来源作为模板来合成抗体的空间结合位点理论。

Dickey[5]在1949年第一次实现了染料在硅胶中的印迹并首创了“分子印迹”的概念。

到1972年，Wulff[6]的研究小组首次成功合成出分子印迹聚合物（molecular imprinting polymer, MIP），使这方面的研究出现了突破性进展。

分子印迹技术(又被称为分子烙印技术或分子模板技术)，是通过模拟自然界酶对底物和抗体对抗源识别功能而发明的一种新的识别方法，即将模板分子与功能单体通过共价键或非共价键相结合，再加入交联剂和引发剂，使发生聚合反应，生成印迹聚合物，然后除去其中未反应的交联剂、引发剂和模板分子，使形成具有与模板分子相对应的空腔，这些空腔对模板分子具有记忆效应，能够从复杂的样品中识别出目标分子。

分子印迹的思想来自免疫学。

具有以下三大显著特性：（1）构效预定性（predetermination）：人们可以根具自己不同的需求来制备合成所需的特异分子印迹聚合物，从而来间接实现人们的各种目的，使用这种方法有效的省略了聚合后进行功能基化这一步骤；（2）特异识别性（specific recognition）：为模板分子“量身定制”的分子印迹聚合物，其内部空间所分布的空腔形状和大小和所需匹配的目标分子完全相同，因此特异的结构决定了它对目标分子高度的选择性和亲和性；(3)广泛的实用性（practicability）：由于其制备过程简单，操作方便且聚合物性质状态稳定，在高温或强酸等恶略环境也可以使用等优点，分子印迹聚合物被广泛应用。