第八章第三節(jié)分子印記技術

1、 分子印跡技術 分子印跡技術分子印跡技術的概況分子印跡技術的概況1分子印跡技術的原理分子印跡技術的原理2分子印跡聚合物的制備分子印跡聚合物的制備3分子印跡技術的應用分子印跡技術的應用41.分子印跡的概況分子印跡的概況 1.1 1.1 概述概述 分子印跡技術分子印跡技術(Molecular Imprinting Technology, (Molecular Imprinting Technology, MIT) MIT) 是模擬自然界所存在的分子識別作用是模擬自然界所存在的分子識別作用, , 如酶與底物、如酶與底物、抗體與抗原等抗體與抗原等, , 以目標分子為模板合成具有特殊分子識別功以目標分子

2、為模板合成具有特殊分子識別功能的印跡高分子聚合物能的印跡高分子聚合物(Molecularly Imprinted Polymer, (Molecularly Imprinted Polymer, MIP)MIP)的技術。的技術。常被形象的描述為制造識別分子常被形象的描述為制造識別分子“鑰匙鑰匙”的的“人工鎖人工鎖”技術。技術。理論基礎理論基礎19401940萌芽時期萌芽時期19491949年年形成標志形成標志19721972年年 Pauling 鎖匙理論鎖匙理論 利用抗原作為模板來制備抗體的空間結合位點理論。利用抗原作為模板來制備抗體的空間結合位點理論。 Dickey 專一性吸附專一性吸附 首

3、次提出了首次提出了“分子印跡分子印跡”這一概念這一概念 Wulff 首次合成首次合成MIPs 采用共價結合方式合成采用共價結合方式合成MIPs 1.2 發(fā)展成立協會成立協會 19971997年年2. 分子印跡技術的原理分子印跡技術的原理 當模板分子（印跡分子）與聚合物單體接觸時會形成當模板分子（印跡分子）與聚合物單體接觸時會形成多重作用點，通過聚合過程這種作用就會被記憶下來，當多重作用點，通過聚合過程這種作用就會被記憶下來，當模板分子除去后，聚合物中就形成了與模板分子空間模板分子除去后，聚合物中就形成了與模板分子空間構型相匹配的具有多重作用點的空穴，構型相匹配的具有多重作用點的空穴，這樣的空穴

4、將對模板分子及其類這樣的空穴將對模板分子及其類似物具有選擇識別特性。似物具有選擇識別特性。 3. 分子印跡聚合物的制備分子印跡聚合物的制備制備制備MIPsMIPs的過程的過程模板模板功能單體功能單體功能單體功能單體MIPs交聯劑交聯劑溶劑溶劑3.2 制備材料功能單體的選擇：功能單體的選擇：與模板分子成鍵；與交聯劑作用與模板分子成鍵；與交聯劑作用丙烯酸丙烯酸甲基丙烯酸甲基丙烯酸羧酸類：羧酸類：雜環(huán)弱堿類：雜環(huán)弱堿類：乙烯基吡啶乙烯基吡啶乙烯基咪唑乙烯基咪唑交聯劑：交聯劑： 作用是固定客體的鍵合點使之固定的處于期望的結構作用是固定客體的鍵合點使之固定的處于期望的結構中，使帶有印跡的高聚物在溶劑中不

5、能溶解，有利于其實中，使帶有印跡的高聚物在溶劑中不能溶解，有利于其實際應用。際應用。有機溶劑中最常用：有機溶劑中最常用：乙二醇雙甲基丙烯酸乙二醇雙甲基丙烯酸 (EDMA) (EDMA)二乙烯基苯二乙烯基苯（DVBDVB）水相中最常用：水相中最常用：N,N-N,N-亞甲基雙丙烯酰胺亞甲基雙丙烯酰胺 （MBAMBA）溶劑：溶劑： 溶劑應能溶解聚合反應中的所有試劑。另外溶劑還有溶劑應能溶解聚合反應中的所有試劑。另外溶劑還有兩個作用：兩個作用： （1 1）控制著非共價鍵結合的強度，為印跡高聚物提控制著非共價鍵結合的強度，為印跡高聚物提供多孔結構促進客體鍵合速度；供多孔結構促進客體鍵合速度； （2 2）

6、能分散聚合過程中產生的熱量能分散聚合過程中產生的熱量 最常用：最常用：甲苯甲苯二氯甲烷二氯甲烷 MIPsMIPs的的三大特點三大特點(1) (1) 構效預定性構效預定性(2) (2) 特殊識別性特殊識別性(3) (3) 廣泛適用性廣泛適用性4. 分子印跡技術的應用分子印跡技術的應用4.1 4.1 在傳感器中的應用在傳感器中的應用 傳感器由識別元件和信號轉換器組成傳感器由識別元件和信號轉換器組成, , 通常通常MIPsMIPs被制被制成膜或是可填柱的多孔珠成膜或是可填柱的多孔珠, , 作為傳感器設備的識別元件被作為傳感器設備的識別元件被固定在傳感器與待測物的界面。固定在傳感器與待測物的界面。 當

7、當MIPsMIPs與模板分子結合時與模板分子結合時, , 產生一個物理或化學信號產生一個物理或化學信號, ,轉換器將此信號轉換成一個可定量的輸出信號轉換器將此信號轉換成一個可定量的輸出信號, , 通過監(jiān)測通過監(jiān)測輸出信號實現對待測分子的實時測定。輸出信號實現對待測分子的實時測定。4.2 4.2 在色譜分離中的應用在色譜分離中的應用 分子印跡在色譜分離技術中主要是用分子印跡在色譜分離技術中主要是用MIPsMIPs作為色譜分作為色譜分離的固定相離的固定相, , 以建立以建立SPESPE、HPLCHPLC或毛細管電泳分析法進行或毛細管電泳分析法進行手性物質的分離手性物質的分離, , 也可以用于樣品的

8、預處理。也可以用于樣品的預處理。(1)(1)固相萃取劑固相萃取劑FrancescoFrancesco等以蘇丹紅等以蘇丹紅l l號為印跡分子制備成號為印跡分子制備成MIPsMIPs用用MISPEMISPE從食品原料中提取蘇丹紅進行從食品原料中提取蘇丹紅進行HPLCHPLC檢測，檢測，HPLCHPLC色色譜顯示譜顯示MISPEMISPE洗液中雜峰少且蘇丹紅提取量是對照組洗液中雜峰少且蘇丹紅提取量是對照組的的2.52.5倍。倍。 (2) (2) 用于手性拆分用于手性拆分 所研究的拆分對象包括藥物、氨基酸及衍生物、肽所研究的拆分對象包括藥物、氨基酸及衍生物、肽及有機酸。及有機酸。4.3 4.3 活性物質活性物質的的發(fā)現發(fā)現構效關系預定性4 4. .4 4 免疫免疫分析分析分子印跡聚合物可以用作制備人工抗體