分子印跡技術(shù)課件

分子印跡技術(shù)

……在廢水處理中的應(yīng)用2014.12.12分子印跡技術(shù)2014.12.12分子印跡技術(shù)：為獲得在空間結(jié)構(gòu)和結(jié)合位點(diǎn)上與某一模板分子完全匹配的聚合物的制備技術(shù)。目標(biāo)分子與功能單體通過(guò)共價(jià)作用或非共價(jià)作用形成復(fù)合物加入交聯(lián)劑，在目標(biāo)分子-功能單體復(fù)合物周圍發(fā)生聚合反應(yīng)，形成具有機(jī)械性能的高分子聚合物洗脫除去目標(biāo)分子，通過(guò)一定的物理或化學(xué)方法除去目標(biāo)分子這樣就在聚合物中留下一個(gè)與目標(biāo)分子在空間結(jié)構(gòu)上完全匹配的空腔分子印跡技術(shù)：為獲得在空間結(jié)構(gòu)和結(jié)合位點(diǎn)上與某一模板分子完全構(gòu)效預(yù)定性分子印跡技術(shù)特異性廣泛實(shí)用性分子印跡聚合物親和能力強(qiáng)再生識(shí)別能力強(qiáng)制備成本低抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng)穩(wěn)定性好選擇性高廣泛地應(yīng)用于手性固定相分離、固相萃取、膜分離、仿生傳感器、模擬酶催化及藥物控釋等領(lǐng)域中構(gòu)效分子印跡技術(shù)特異性廣泛分子印跡聚合物親和能力強(qiáng)再生識(shí)別能分子印跡技術(shù)課件OverviewofreviewstructureOverviewofreviewstructureMIPs在廢水處理中的應(yīng)用污染物的有效測(cè)定有機(jī)污染物的選擇性吸附作為催化劑降解污染物基于MIPs的熒光傳感器用于污染物的選擇性識(shí)別高選擇性

選擇性識(shí)別、分離、檢測(cè)和純化MIPs在廢水處理中的應(yīng)用污染物的有效測(cè)定有機(jī)污染物的選擇穩(wěn)定性好分子識(shí)別能力強(qiáng)MIPs作為選擇工具應(yīng)用于多個(gè)分析領(lǐng)域：傳感器，固相萃?。⊿PE）及色譜等等污染物的有效測(cè)定MISPE：為復(fù)雜樣品提供了一種簡(jiǎn)單高效的預(yù)處理方法已成功從水樣中萃取和檢測(cè)了一系列的化合物分子印跡固相萃?。∕ISPE）穩(wěn)定性好分子識(shí)別能力強(qiáng)MIPs作為選擇工具應(yīng)用于多個(gè)分析領(lǐng)MISPE基本原理流程圖MISPE與HPLC聯(lián)用高效分離檢測(cè)目標(biāo)污染物Xuetal.(2009)，MISPE-HPLC分離檢測(cè)環(huán)境中的微量雌激素酮優(yōu)勢(shì)：高選擇性，檢出限低，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小MISPE基本原理流程圖MISPE與HPLC聯(lián)用高效分離檢測(cè)缺點(diǎn)及相應(yīng)的改進(jìn)策略殘留模板的泄露檢測(cè)的準(zhǔn)確度下降利用虛擬模板制備SMIPs殘余模板可與目標(biāo)分析物分離，避免干擾痕量分析SMIPs大大提高吸附脫附效率，從而大大減小了殘余模板的泄露MIPs粒徑小難分離，限制MISPE的實(shí)際應(yīng)用給MIPs帶有磁性（MMIPs）易于收集與分離缺點(diǎn)及相應(yīng)的改進(jìn)策略殘留模板的泄露檢測(cè)的準(zhǔn)確度下降利用虛擬模有機(jī)污染物的選擇性吸附吸附優(yōu)勢(shì)：成本低，適應(yīng)能力強(qiáng)，設(shè)計(jì)/操作簡(jiǎn)單等吸附劑：活性炭，氧化鐵納米材料，石墨烯材料，MIPs等等MIPs：高選擇性，吸附容量大針對(duì)MIPs作為吸附劑去除有機(jī)污染物，已做了很多研究吸附機(jī)理非特異性吸附特異性吸附氫鍵，疏水作用，范德華力空腔的選擇性識(shí)別有機(jī)污染物的選擇性吸附吸附優(yōu)勢(shì)：成本低，適應(yīng)能力強(qiáng)，設(shè)計(jì)/操M(fèi)IPs作為吸附劑的局限局限改進(jìn)單一目標(biāo)污染物的富集與吸附制備多功能MIPs實(shí)際應(yīng)用需考慮成本和效率優(yōu)化MIPs的制備及提高效率實(shí)驗(yàn)室研究：已有效去除一系列有機(jī)污染物實(shí)驗(yàn)室研究大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用眾多復(fù)雜性MIPs作為吸附劑的局限局限改進(jìn)單一目標(biāo)污染物制備多功作為催化劑降解污染物MIPs作為催化劑的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)應(yīng)用能抵擋惡劣環(huán)境：高溫高壓，極端pH，有機(jī)溶劑適于多種多樣的實(shí)際應(yīng)用可以模擬酶的活性中心代替酶以及針對(duì)特殊底物制備特異的催化劑例：制備負(fù)載MIPs的TiO2光催化劑，用于2-硝基酚和4-硝基酚的降解光催化的活性得到了增強(qiáng)具有很高的選擇性ShenXT,ZhuLH,LiuGXetal(2008)EnvironSciTechnol42(5):1687–1692作為催化劑降解污染物MIPs作為催化劑的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)應(yīng)用能基于MIPs的熒光傳感器用于污染物的選擇性識(shí)別已有多種方法用于將熒光傳感器與MIPs一體化得到基于MIPs的熒光傳感器用于目標(biāo)分析物的特異性識(shí)別和定量檢測(cè)通過(guò)熒光轉(zhuǎn)換平臺(tái)的印跡制備基于MIPs的熒光傳感器檢測(cè)原理：熒光轉(zhuǎn)換平臺(tái)表面上的MIPs作為識(shí)別元件，特異性的結(jié)合復(fù)雜基質(zhì)中的微量目標(biāo)分析物，這將引起傳感器的熒光淬滅，而淬滅程度與目標(biāo)分析物的量有關(guān)。缺陷：殘余模板的泄露解決：SMI及虛擬模板基于MIPs的熒光傳感器用于污染物的選擇性識(shí)別已有多種方法用MIPs-磁性粒子MIPs-量子點(diǎn)MIPs-納米顆粒基于MIPs的復(fù)合材料在廢水處理中的應(yīng)用傳統(tǒng)MIPs在實(shí)際應(yīng)用中的不足：模板去除不完全，親和力低，傳質(zhì)慢近來(lái)：與納米材料、磁性粒子、量子點(diǎn)等結(jié)合制備基于MIPs的復(fù)合材料復(fù)合材料集合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)異的性能：高選擇性，良好的親和力，對(duì)分析物具有快速的結(jié)合/分解動(dòng)力學(xué)MIPs-MIPs-量子點(diǎn)MIPs-基于MIPs的復(fù)合材料在MIPs-磁性粒子復(fù)合材料（MMIPs）Fe3O4的優(yōu)點(diǎn)：毒性低，成本低，生態(tài)友好性在分離、催化、生物學(xué)及環(huán)境修復(fù)方面均有應(yīng)用前景將MIPs與Fe3O4結(jié)合，在選擇性和靈敏度上有良好的綜合效益LiY,LiX,ChuJetal(2010)EnvironPollut158(6):2317–2323MIPs-磁性粒子復(fù)合材料（MMIPs）Fe3O4的優(yōu)點(diǎn)：毒MIPs-納米顆粒復(fù)合材料大量的納米材料作為輔助材料用于分子印跡聚合物的制備：碳納米管、納米SiO2、磁性納米粒子、多壁碳粒子、TiO2納米管、金納米粒子、銀膠體粒子等優(yōu)勢(shì)1模板可被完全去除，形成有效的識(shí)別位點(diǎn)優(yōu)勢(shì)2印跡材料的大小和形狀易于設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)3多功能復(fù)合材料：分散性好、比表面積大、結(jié)合動(dòng)力學(xué)快MIPs-納米顆粒復(fù)合材料大量的納米材料作為輔助材料用于分子GaoRX,KongX,SuFHetal(2010)JChromatogrA1217(52):8095–8102MIP-CNTs復(fù)合材料檢測(cè)痕量三氯生CNTs@TCS-MIPs：動(dòng)力學(xué)快、吸附容量大、選擇性好提取效率和選擇性：CNTs@TCS-MIPs＞CNTs@NIPsGaoRX,KongX,SuFHetal(2MIPs-量子點(diǎn)復(fù)合材料量子點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：光穩(wěn)定好、光致發(fā)光效率高、量子尺寸效應(yīng)等量子點(diǎn)缺點(diǎn)：易受模板分子結(jié)構(gòu)相似物質(zhì)的干擾，非特異性結(jié)合導(dǎo)致其熒光背景值偏高，從而使其特異性和檢測(cè)的靈敏度受限，成為量子點(diǎn)廣泛應(yīng)用的主要障礙。解決：將分子印跡技術(shù)的高選擇性與量子點(diǎn)的優(yōu)異熒光特性相結(jié)合原理：二嗪農(nóng)與MIP的特異性識(shí)別空腔結(jié)合，導(dǎo)致了熒光淬滅結(jié)果：高選擇性識(shí)別檢測(cè)+快速的吸附脫附例：量子點(diǎn)QDs@MIP納米微球復(fù)合材料用于農(nóng)藥的特異性識(shí)別和直接熒光定量檢測(cè)ZhaoYY,MaYX,LiHetal(2011)AnalChem84(1):386–395MIPs-量子點(diǎn)復(fù)合材料量子點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：光穩(wěn)定好、光致發(fā)光效率高將MIPs應(yīng)用于廢水處理的關(guān)鍵障礙關(guān)鍵障礙機(jī)理研究不足

親水性MIPs殘余模板泄露將MIPs應(yīng)用于廢水處理的關(guān)鍵障礙關(guān)鍵障礙機(jī)理研親水性MI機(jī)理研究不足MIPs形成及MIPs配體識(shí)別的機(jī)理研究不足MIPs的成功制備依賴于功能單體和模板復(fù)合體的穩(wěn)定性和強(qiáng)度（主）和聚合作用模板和功能單體之間的作用力為共價(jià)鍵或非共價(jià)鍵（氫鍵、靜電作用及疏水作用）相關(guān)機(jī)理的深入研究更理性地設(shè)計(jì)MIPs而每種作用力的相對(duì)重要性還未知機(jī)理研究不足MIPs形成及MIPs配體識(shí)別的機(jī)理研究不足MI親水性分子印跡聚合物表面親水性顯著增強(qiáng)水相中也具有出色的分子識(shí)別能力親水性MIPsClicktoaddtitleinhereClicktoaddtitleinhere12制備局限在有機(jī)溶劑中進(jìn)行，應(yīng)用于水相時(shí)，表現(xiàn)出不同的膨脹效果，從而使其特異性受限水分子與模板存在競(jìng)爭(zhēng)，使模板與功能單體之間的非共價(jià)鍵減弱或被破壞問(wèn)題1問(wèn)題2親水性分子印跡聚合物表面親水性顯著增強(qiáng)親水性MIPsClic殘余模板泄漏仍有待研究虛擬模板的使用使MIPs的特異性受到一定影響以虛擬模板制備MIPs仍有少量模板分子泄露引入表面分子印跡技術(shù)殘余模板泄露殘余模板泄漏仍有待研究以虛擬模板制備MIPs引入表面分子印跡結(jié)論吸附劑選擇性SPE及去除給定目標(biāo)分析物或結(jié)構(gòu)相似化合物的重要技術(shù)催化劑在降解污染物方面具有重要作用MIPs熒光傳感器較好的應(yīng)用于污染物的特異性識(shí)別及檢測(cè)MIPs對(duì)目標(biāo)污染物具有高選擇性，在廢水處理領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景與納米材料、磁性粒子或量子點(diǎn)結(jié)合制備的復(fù)合材料結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，提供了更廣泛的應(yīng)用潛力MIPs復(fù)合材料利用MIPs的潛在應(yīng)用來(lái)得到干凈水指日可待挑戰(zhàn)：機(jī)理研究、親水性MIPs的制備及殘余模板泄露結(jié)論吸附劑選擇性SPE及去除給定目標(biāo)分析物或結(jié)構(gòu)相似化合物的分子印跡技術(shù)課件分子印跡技術(shù)

……在廢水處理中的應(yīng)用2014.12.12分子印跡技術(shù)2014.12.12分子印跡技術(shù)：為獲得在空間結(jié)構(gòu)和結(jié)合位點(diǎn)上與某一模板分子完全匹配的聚合物的制備技術(shù)。目標(biāo)分子與功能單體通過(guò)共價(jià)作用或非共價(jià)作用形成復(fù)合物加入交聯(lián)劑，在目標(biāo)分子-功能單體復(fù)合物周圍發(fā)生聚合反應(yīng)，形成具有機(jī)械性能的高分子聚合物洗脫除去目標(biāo)分子，通過(guò)一定的物理或化學(xué)方法除去目標(biāo)分子這樣就在聚合物中留下一個(gè)與目標(biāo)分子在空間結(jié)構(gòu)上完全匹配的空腔分子印跡技術(shù)：為獲得在空間結(jié)構(gòu)和結(jié)合位點(diǎn)上與某一模板分子完全構(gòu)效預(yù)定性分子印跡技術(shù)特異性廣泛實(shí)用性分子印跡聚合物親和能力強(qiáng)再生識(shí)別能力強(qiáng)制備成本低抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng)穩(wěn)定性好選擇性高廣泛地應(yīng)用于手性固定相分離、固相萃取、膜分離、仿生傳感器、模擬酶催化及藥物控釋等領(lǐng)域中構(gòu)效分子印跡技術(shù)特異性廣泛分子印跡聚合物親和能力強(qiáng)再生識(shí)別能分子印跡技術(shù)課件OverviewofreviewstructureOverviewofreviewstructureMIPs在廢水處理中的應(yīng)用污染物的有效測(cè)定有機(jī)污染物的選擇性吸附作為催化劑降解污染物基于MIPs的熒光傳感器用于污染物的選擇性識(shí)別高選擇性

選擇性識(shí)別、分離、檢測(cè)和純化MIPs在廢水處理中的應(yīng)用污染物的有效測(cè)定有機(jī)污染物的選擇穩(wěn)定性好分子識(shí)別能力強(qiáng)MIPs作為選擇工具應(yīng)用于多個(gè)分析領(lǐng)域：傳感器，固相萃?。⊿PE）及色譜等等污染物的有效測(cè)定MISPE：為復(fù)雜樣品提供了一種簡(jiǎn)單高效的預(yù)處理方法已成功從水樣中萃取和檢測(cè)了一系列的化合物分子印跡固相萃?。∕ISPE）穩(wěn)定性好分子識(shí)別能力強(qiáng)MIPs作為選擇工具應(yīng)用于多個(gè)分析領(lǐng)MISPE基本原理流程圖MISPE與HPLC聯(lián)用高效分離檢測(cè)目標(biāo)污染物Xuetal.(2009)，MISPE-HPLC分離檢測(cè)環(huán)境中的微量雌激素酮優(yōu)勢(shì)：高選擇性，檢出限低，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小MISPE基本原理流程圖MISPE與HPLC聯(lián)用高效分離檢測(cè)缺點(diǎn)及相應(yīng)的改進(jìn)策略殘留模板的泄露檢測(cè)的準(zhǔn)確度下降利用虛擬模板制備SMIPs殘余模板可與目標(biāo)分析物分離，避免干擾痕量分析SMIPs大大提高吸附脫附效率，從而大大減小了殘余模板的泄露MIPs粒徑小難分離，限制MISPE的實(shí)際應(yīng)用給MIPs帶有磁性（MMIPs）易于收集與分離缺點(diǎn)及相應(yīng)的改進(jìn)策略殘留模板的泄露檢測(cè)的準(zhǔn)確度下降利用虛擬模有機(jī)污染物的選擇性吸附吸附優(yōu)勢(shì)：成本低，適應(yīng)能力強(qiáng)，設(shè)計(jì)/操作簡(jiǎn)單等吸附劑：活性炭，氧化鐵納米材料，石墨烯材料，MIPs等等MIPs：高選擇性，吸附容量大針對(duì)MIPs作為吸附劑去除有機(jī)污染物，已做了很多研究吸附機(jī)理非特異性吸附特異性吸附氫鍵，疏水作用，范德華力空腔的選擇性識(shí)別有機(jī)污染物的選擇性吸附吸附優(yōu)勢(shì)：成本低，適應(yīng)能力強(qiáng)，設(shè)計(jì)/操M(fèi)IPs作為吸附劑的局限局限改進(jìn)單一目標(biāo)污染物的富集與吸附制備多功能MIPs實(shí)際應(yīng)用需考慮成本和效率優(yōu)化MIPs的制備及提高效率實(shí)驗(yàn)室研究：已有效去除一系列有機(jī)污染物實(shí)驗(yàn)室研究大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用眾多復(fù)雜性MIPs作為吸附劑的局限局限改進(jìn)單一目標(biāo)污染物制備多功作為催化劑降解污染物MIPs作為催化劑的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)應(yīng)用能抵擋惡劣環(huán)境：高溫高壓，極端pH，有機(jī)溶劑適于多種多樣的實(shí)際應(yīng)用可以模擬酶的活性中心代替酶以及針對(duì)特殊底物制備特異的催化劑例：制備負(fù)載MIPs的TiO2光催化劑，用于2-硝基酚和4-硝基酚的降解光催化的活性得到了增強(qiáng)具有很高的選擇性ShenXT,ZhuLH,LiuGXetal(2008)EnvironSciTechnol42(5):1687–1692作為催化劑降解污染物MIPs作為催化劑的優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)應(yīng)用能基于MIPs的熒光傳感器用于污染物的選擇性識(shí)別已有多種方法用于將熒光傳感器與MIPs一體化得到基于MIPs的熒光傳感器用于目標(biāo)分析物的特異性識(shí)別和定量檢測(cè)通過(guò)熒光轉(zhuǎn)換平臺(tái)的印跡制備基于MIPs的熒光傳感器檢測(cè)原理：熒光轉(zhuǎn)換平臺(tái)表面上的MIPs作為識(shí)別元件，特異性的結(jié)合復(fù)雜基質(zhì)中的微量目標(biāo)分析物，這將引起傳感器的熒光淬滅，而淬滅程度與目標(biāo)分析物的量有關(guān)。缺陷：殘余模板的泄露解決：SMI及虛擬模板基于MIPs的熒光傳感器用于污染物的選擇性識(shí)別已有多種方法用MIPs-磁性粒子MIPs-量子點(diǎn)MIPs-納米顆?；贛IPs的復(fù)合材料在廢水處理中的應(yīng)用傳統(tǒng)MIPs在實(shí)際應(yīng)用中的不足：模板去除不完全，親和力低，傳質(zhì)慢近來(lái)：與納米材料、磁性粒子、量子點(diǎn)等結(jié)合制備基于MIPs的復(fù)合材料復(fù)合材料集合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，具有優(yōu)異的性能：高選擇性，良好的親和力，對(duì)分析物具有快速的結(jié)合/分解動(dòng)力學(xué)MIPs-MIPs-量子點(diǎn)MIPs-基于MIPs的復(fù)合材料在MIPs-磁性粒子復(fù)合材料（MMIPs）Fe3O4的優(yōu)點(diǎn)：毒性低，成本低，生態(tài)友好性在分離、催化、生物學(xué)及環(huán)境修復(fù)方面均有應(yīng)用前景將MIPs與Fe3O4結(jié)合，在選擇性和靈敏度上有良好的綜合效益LiY,LiX,ChuJetal(2010)EnvironPollut158(6):2317–2323MIPs-磁性粒子復(fù)合材料（MMIPs）Fe3O4的優(yōu)點(diǎn)：毒MIPs-納米顆粒復(fù)合材料大量的納米材料作為輔助材料用于分子印跡聚合物的制備：碳納米管、納米SiO2、磁性納米粒子、多壁碳粒子、TiO2納米管、金納米粒子、銀膠體粒子等優(yōu)勢(shì)1模板可被完全去除，形成有效的識(shí)別位點(diǎn)優(yōu)勢(shì)2印跡材料的大小和形狀易于設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)3多功能復(fù)合材料：分散性好、比表面積大、結(jié)合動(dòng)力學(xué)快MIPs-納米顆粒復(fù)合材料大量的納米材料作為輔助材料用于分子GaoRX,KongX,SuFHetal(2010)JChromatogrA1217(52):8095–8102MIP-CNTs復(fù)合材料檢測(cè)痕量三氯生CNTs@TCS-MIPs：動(dòng)力學(xué)快、吸附容量大、選擇性好提取效率和選擇性：CNTs@TCS-MIPs＞CNTs@NIPsGaoRX,KongX,SuFHetal(2MIPs-量子點(diǎn)復(fù)合材料量子點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：光穩(wěn)定好、光致發(fā)光效率高、量子尺寸效應(yīng)等量子點(diǎn)缺點(diǎn)：易受模板分子結(jié)構(gòu)相似物質(zhì)的干擾，非特異性結(jié)合導(dǎo)致其熒光背景值偏高，從而使其特異性和檢測(cè)的靈敏度受限，成為量子點(diǎn)廣泛應(yīng)用的主要障礙。解決：將分子印跡技術(shù)的高選擇性與量子點(diǎn)的優(yōu)異熒光特性相結(jié)合原理：二嗪農(nóng)與MIP的特異性識(shí)別空腔結(jié)合，導(dǎo)致了熒光淬滅結(jié)果：高選擇性識(shí)別檢測(cè)+快速的吸附脫附例：量子點(diǎn)QDs@MIP納米微球復(fù)合材料用于農(nóng)藥的特異性識(shí)別和直接熒光定量檢測(cè)ZhaoYY,MaYX,LiHetal(2011)AnalChem84(1):386–395MIPs-量子點(diǎn)復(fù)合材料量子點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：光穩(wěn)定好、光致發(fā)光效率高將MIPs應(yīng)用于廢水處理的關(guān)鍵障礙關(guān)鍵障礙機(jī)理研究不足

親水性MIPs殘余模板泄露將MIPs應(yīng)用于廢水處理的關(guān)鍵障礙關(guān)鍵障