分子印跡性能表征與儀器ppt

分子印跡技術(shù)的性能表征與儀器介紹報告人：木尼熱同組人：樊馗，李婧，袁雪花，張璇，性能表征用的儀器介紹儀器使用實例學(xué)習(xí)要點：分子印跡技術(shù)的基礎(chǔ)知識2023/10/5一、分子印跡的基礎(chǔ)知識1、分子印跡技術(shù)

分子印跡技術(shù)（Molecularlyimprintingtechnology,MIT)是當前發(fā)展高選擇性材料的主要方法之一。其原理是模仿自然界抗原-抗體反應(yīng)機理，在聚合物材料中引入分子識別位點，制備在空間和結(jié)合位點上與特定目標分子相匹配的、具有特定預(yù)定選擇性的高分子化合物—分子印跡聚合物（Molecularlyimprintedpolymer,MIP）。2023/10/5理想的MIPs具有一下幾個特點：(1)預(yù)定性

根據(jù)不同的目的制備不同的MIP，以滿足各種不同的需要。(2)選擇性——識別作用

MIP按照模板分子定做制備，可專一地識別印跡分子。(3)實用性

MIP兼?zhèn)渖镒R別和化學(xué)識別的優(yōu)點。具有抗惡劣環(huán)境，選擇性高，穩(wěn)定性好，機械強度高，制備簡單等特點，但也存在制備材料價格昂貴、難以獲得等缺點。2023/10/52、合成MITs基本原理分子印跡就是將模板分子與功能單體通過共價、非共價或金屬協(xié)同作用形成預(yù)聚合物。在交聯(lián)劑的作用下功能單體發(fā)生聚合，將模板分子固定在聚合物中。最后脫除模板分子，即聚合物材料上留下與模板分子在大小、形狀和官能團的方向上都互補的空穴結(jié)構(gòu)?？昭ú粌H保留了與模板分子化學(xué)結(jié)構(gòu)互補的官能團的有序排列，也維持了它的整個空間構(gòu)象，所以當材料再次遇到模板分子時，可發(fā)生特異性的結(jié)合。

(1)

功能單體——印跡分子——結(jié)合

(2)

交聯(lián)劑——固定

(3)

脫去——印跡分子2023/10/5Pre－arrangementExtraction⒈⒉⒊⒋⒌Polymerization2023/10/5MIP化學(xué)仿生傳感器——器件

MIPs傳感器兼?zhèn)渖飩鞲衅骱突瘜W(xué)傳感器的優(yōu)點，是未來傳感器發(fā)展的方向。對映體及異構(gòu)體的分離——色譜

MIP與酶相比不受各種惡劣環(huán)境因素的影響，又具有與酶相似的專一性和選擇性。目前有關(guān)MIPs的文獻一半以上都是有關(guān)手性及異構(gòu)體分離的。臨床藥物分析——醫(yī)藥

由于許多藥物都是具有手性活性的超分子化合物，而MIP正好可以為這些手性藥物定做模板。模擬酶催化——催化

分子印跡技術(shù)則是設(shè)計新型人工模擬酶材料的最有效手段之一。3、MIP的應(yīng)用二、分子印跡所用儀器色譜固定相、手性分離和固相萃取應(yīng)用一般用分離因子α、分離度Rs、保留時間tR、結(jié)合常數(shù)、離解常數(shù)、富集系數(shù)等來表征；化學(xué)傳感器的應(yīng)用借用各種電化學(xué)參數(shù)如電流、電容、電導(dǎo)、電壓以及各種光學(xué)參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)如光強度和質(zhì)量等來表征；催化應(yīng)用領(lǐng)域以催化效率、反應(yīng)速度、結(jié)合量等參數(shù)來描述MIPs的催化活性。分子印跡的表征到目前還沒有統(tǒng)一。主要原因是因為MIP的應(yīng)用范圍很廣泛，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，可以有不同的表征方法。一般的表征所用的儀器有：紫外-可見分光光度計熒光分光光度計核磁共振儀紅外光譜儀、電鏡（TEM或SEM）熱重XRD等

紫外-可見分光光度計三、儀器使用實例基本組成

generalprocess光源單色器樣品室檢測器顯示

可見光或紫外線照射某些物質(zhì)，分子中價電子能吸收輻射，并且產(chǎn)生能級躍遷，而產(chǎn)生可見紫外吸收光譜?；谖镔|(zhì)對光的選擇性吸收的特性而建立分光光度法或稱吸收光譜法的分析方法。它是以朗伯—比耳定律為基礎(chǔ)。在研究MIP的過程中，主要利用紫外-可見分光光度計測量待測物質(zhì)的濃度，以了解所需要的信息及結(jié)論，如篩選MIP的合成條件。實例——滲漏實驗從NIP（非印跡聚合物）中選出幾種常見的功能單體的非印跡聚合物。通過滲漏實驗對4-NP（對硝基苯酚）、AOHCl(金胺O）、IBA(吲哚丁酸）、TA（色胺）分子印跡聚合物所需單體進行篩選。實驗步驟甲醇:乙酸(v:v=9:1)洗去殘留物，然后用甲醇洗去乙酸。用3mL上樣溶劑活化SPE柱1mL模板分子溶液（1mL/min逐次上樣），測定濾液吸光度甲醇溶液在MIP與NIP上滲漏曲線及濃度對鍵合量的影響實驗步驟

每次測定值與上樣體積分數(shù)作圖得Breakthrough

曲線，滲漏量50%處所對應(yīng)的總體積即聚合物對模板分子的最大吸附體積，根據(jù)總體積及濃度計算各聚合物的最大吸附量計算分析物的含量。

熒光分光光度計分子熒光光度法原理：分子發(fā)光分析法是基于被測物質(zhì)的基態(tài)分子吸收能量被激發(fā)到較高電子能態(tài)后，再返回基態(tài)過程中，以發(fā)射輻射的方式釋放能量，通過測量輻射光的強度對被測物質(zhì)進行定量測定的一類分析方法。熒光定量分析原理：由熒光發(fā)生機理可知，溶液熒光強度和該溶液的吸光強度及熒光效率成正比：根據(jù)朗伯比爾定律：對稀溶液，kbc<0.02時，用標曲測c。

Goldman等采用均相熒光免疫分析,檢測了土壤和水中環(huán)境樣品里TNT

的含量。這種檢測方法是基于:TNT同熒光標記的TNT類似物競爭結(jié)合抗-TNT,當TNT

與抗-TNT

結(jié)合后,使得體系熒光發(fā)射強度下降。核磁共振波譜法（NMR）具有核磁性質(zhì)的原子核(或稱磁性核或自旋核)，在高強磁場的作用下，吸收射頻輻射，引起核自旋能級的躍遷所產(chǎn)生的波譜，叫核磁共振波譜。用核磁共振儀可以記錄到有關(guān)信號，處在不同化學(xué)環(huán)境中的氫原子因產(chǎn)生共振時吸收電磁波的頻率不同，在譜圖上出現(xiàn)的位置也不同，各類氫原子的這種差異被稱為化學(xué)位移。

為了進一步確認聚合物和印跡分子之間的氫鍵作用,測定了β-CD以及β-CD和印跡分子NG混合溶液的1HNMR譜。β-CDδ3～4為腔內(nèi)質(zhì)子的峰位移,δ4～6為羥基上的質(zhì)子峰位移。比較圖5a和5b,發(fā)現(xiàn)存在印跡分子NG

時,β-CD

上質(zhì)子的化學(xué)位移都有變化。腔內(nèi)質(zhì)子峰向高場移動(δ減小),這是由于印跡分子部分基團穿入β-CD,使β-CD腔內(nèi)的電子云密度增大;而羥基上的質(zhì)子峰移向低場(δ增大),這是由于β-CD上的羥基與印跡分子NG形成了氫鍵,使羥基上的質(zhì)子周圍電子云密度降低

當樣品受到頻率連續(xù)變化的紅外光照射時，分子吸收某些頻率的輻射能量后，引起分子的振動和轉(zhuǎn)動能級變化發(fā)生躍遷，這種躍遷總是發(fā)生在紅外光區(qū)，因此稱為紅外光譜（InfraredSpectra，IR）?；驹懋a(chǎn)生紅外吸收的條件(1)

輻射應(yīng)具有能滿足物質(zhì)產(chǎn)生振動躍遷所需的能量；(2)輻射與物質(zhì)間有相互偶合作用。對稱分子：沒有偶極矩，輻射不能引起共振，無紅外活性。非對稱分子：有偶極矩，紅外活性。紅外光譜表征傅里葉變換紅外吸收光譜(FT-IR)

FT-IR的工作原理

檢測器邁克爾遜干涉儀吸收池數(shù)據(jù)處理儀器控制光源傅里葉變換紅外吸收光譜圖干涉圖干涉圖傅里葉變換紅外（FTIR）技術(shù)可以用于檢測分子結(jié)構(gòu)的變化。在分子印跡技術(shù)中，一般是檢測氫鍵的變化值。

一般的分子印跡預(yù)聚合體系，功能單體和模板分子通過氫鍵發(fā)生作用，通過FTIR檢測氫鍵給體（羥基和氨基等）和氫鍵受體（羰基等）的伸縮振動，來判斷氫鍵的大小和強弱。

然而，溶劑的存在會干擾絡(luò)合物的特征吸收，因此必須選擇極性相對較小的，對氫鍵無干擾的溶劑。為了證明產(chǎn)物中有預(yù)測的官能團，用紅外光譜對產(chǎn)物Fe3O4、Fe3O4/KH570，F(xiàn)e3O4/SiO2/MPS/MIPs經(jīng)行了研究。根據(jù)ZouYonh-Li等人的報道，通過紅外可以很明顯的看到變化。在Fe3O4的紅外譜圖上，583cm-1

Fe—O鍵的伸縮振動。在另外兩個譜圖上也有同樣的吸收。

和Fe3O4相比，F(xiàn)e3O4/KH570和Fe3O4/SiO2/MPS/MIPs的吸收峰強度很弱。

表明在Fe3O4的表面包覆了一層薄的聚合物，進而清晰的表明和Fe3O4的聚合反應(yīng)是成功的。和Fe3O4的譜圖相比，F(xiàn)e3O4/KH570在1718cm-1處有—COOH的特征吸收峰，說明通過硅烷化反應(yīng)使KH570成功的接枝在Fe3O4納米顆粒的表面。

在Fe3O4/SiO2/MPS/MIPs譜圖中，EGDMA中的C—O鍵的伸縮振動吸收峰在1258cm-1處，AIBN中的C—N鍵的伸縮振動吸收峰在1158cm-1處，—CH3和—CH2中C—H鍵的剪式振動的特征吸收峰分別為2987cm-1和2956cm-1。C=N鍵的伸縮振動的特征峰是1601cm-1和1558cm-1，C=C鍵的吸收峰在1456cm-1處。電子顯微鏡

電子顯微鏡