邢臺(tái)印跡建材有限公司

molecular imprinted polymer(MIP)

通過分子印跡技術(shù)合成的對(duì)特定目標(biāo)分子(模板分子)及其結(jié)構(gòu)類似物具有特異性識(shí)別和選擇性吸附的聚合物。

分子印跡技術(shù)是在仿生科學(xué)和模擬自然界中酶2底物及受體2抗體作用的基礎(chǔ)之上發(fā)展來(lái)的一項(xiàng)技術(shù)。分子印跡是通過以下方法實(shí)現(xiàn)的:(1)使印跡分子與功能單體(functional monomer)之間通過共價(jià)鍵(covalent)或Π和非共價(jià)鍵(non-covalent)結(jié)合,形成主客體配合物(Host-gust complex)。(2)在配合物中加入交聯(lián)劑(crosslinker),受引發(fā)

劑,熱或光引發(fā),印跡分子-單體配合物周圍產(chǎn)生聚合反應(yīng)。在此過程中,聚合物鏈通過自由基聚合將模板分子和單體配合物"捕獲"到聚合物的立體結(jié)構(gòu)中。(3)將聚合物中的印跡分子通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄏ疵?extraction)或解離(dissociation)出來(lái),形成具有識(shí)別印跡分子的結(jié)合位點(diǎn)。

1MIPs用作化學(xué)仿生傳感器

化學(xué)或生物傳感器是由分子識(shí)別元件和信號(hào)轉(zhuǎn)換器所組成。近十幾年來(lái),生物傳感器以其突出的靈敏度和特異性引起了廣泛的關(guān)注,使傳感技術(shù)的研究不斷升溫。分子印跡聚合物敏感材料與近年來(lái)研究較熱的生物敏感材料相比,具有耐高溫、高壓、酸、堿和有機(jī)溶劑,不易被生物降解破壞,可多次重復(fù)使用,易于保存等優(yōu)點(diǎn)。

1.1電化學(xué)傳感器:

在電導(dǎo)傳感器方面,Piletsky等將MIPs膜用于電導(dǎo)傳感器,可用來(lái)定性檢測(cè)核苷酸、氨基酸和除草劑。1年之后,通過改進(jìn),他們將atrazine的MIP膜制成電導(dǎo)傳感器,檢測(cè)溶液中除草劑atrazine的線性范圍為0.01~0.05mg/L,響應(yīng)時(shí)間為30min。而以苯基丙氨酸、6-氨基-1-丙基尿嘧啶、莠去津、唾液酸為印跡分子制備的MIPs膜電導(dǎo)傳感器,其檢測(cè)溶液中印跡分子的濃度為150μmolΠL。最近,他們通過進(jìn)一步改進(jìn),制成了一種對(duì)atrazine敏感的傳感器,其檢測(cè)限可達(dá)到5nM,響應(yīng)時(shí)間視其膜的厚度不同縮短到6~15min,其使用壽命長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月之久。

1.2光化學(xué)傳感器:

Kriz等發(fā)展了一種基于分子印跡技術(shù)的光纖傳感器。這種傳感器具有手性識(shí)別能力,能識(shí)別熒光標(biāo)記的氨基酸衍生物。其原理是當(dāng)熒光標(biāo)記的氨基酸結(jié)合到附著于石英窗上的MIPs時(shí),熒光信號(hào)隨其濃度而變。以D型的氨基酸衍生物作參比便實(shí)現(xiàn)了手性識(shí)別。其檢測(cè)丹酰-L-苯基丙氨酸的濃度范圍為0~30μg/ml。

Dickert等在多種以有機(jī)溶劑印跡過的MIPs中添加有機(jī)染料,使其成為光敏物質(zhì),然后制成光化學(xué)傳感器,通過對(duì)光吸收量的變化來(lái)檢測(cè)有機(jī)溶劑蒸汽,檢測(cè)限達(dá)μg/ml數(shù)量級(jí)。2年后,他們又將MIPs與熒光光譜技術(shù)結(jié)合,發(fā)展了一種用于檢測(cè)水中多環(huán)芳烴的靈敏的光化學(xué)傳感器。

1.3 質(zhì)量型傳感器

目前研究報(bào)道的最多的是分子印跡技術(shù)與石英微量天平(quartzcrystalmicrobalance,QCM)及表面聲波(surfaceacousticwave,SAW)結(jié)合的技術(shù)。將MIPs與QCM結(jié)合,可構(gòu)成能夠檢測(cè)特定分子的MIPs質(zhì)量敏感型傳感器。Feng等以二氧化鈦為印跡基質(zhì),研制MIPs修飾壓電傳感器,用于谷氨酸的測(cè)定,檢測(cè)范圍為10~200μmol/L。其它基于分子印跡膜的傳感器還有MIPs橢圓偏光傳感器(ellipsometry)、MIPs表面聲波傳感器(Surfaceacousticwave)、MIPs中紅外消失波傳感器(infraredevanescentwave)、MIPs體聲波傳感器(bulkacous-ticwave)等。

2 MIPs在化學(xué)模擬酶催化方面的應(yīng)用

化學(xué)模擬酶催化劑與天然的生物酶催化劑相比,具有抗惡劣環(huán)境的能力,表現(xiàn)出高度的穩(wěn)定性和長(zhǎng)的使用壽命,因此分子印跡技術(shù)則是設(shè)計(jì)新型人工模擬酶材料的最有效手段之一,具有廣泛的應(yīng)用前景。該方法是將功能單體與某一待催化的反應(yīng)物之間形成過渡態(tài)復(fù)合物,然后再在過渡態(tài)復(fù)合物的周圍交聯(lián)制得MIPs,洗去模板分子后,MIPs留下的識(shí)別位點(diǎn)能夠與待催化反應(yīng)的反應(yīng)物之間重新形成過渡態(tài),再與另一物質(zhì)發(fā)生催化反應(yīng)。由于與識(shí)別位點(diǎn)生成了活化能較低的過渡態(tài),因而起到了催化的作用。但由于單體與反應(yīng)物之間形成的過渡態(tài)復(fù)合物極不穩(wěn)定,這給MIPs在該領(lǐng)域的應(yīng)用受到了限制。MIPs在模擬酶催化方面的應(yīng)用極具發(fā)展前景.

3MIPs在分離領(lǐng)域的應(yīng)用

膜分離和固相萃取

色譜分離

在臨床藥物分析中的應(yīng)用

由于許多藥物都是具有手性活性的化合物,而MIPs正好可以為這些手性藥物定做模板。因此,MIPs目前已廣泛應(yīng)用于臨床藥物的手性分離和分析。Mosbach等已用分子印跡聚合物提供的立體專一性進(jìn)行了血清中藥物水平測(cè)定,用茶堿或安定作模板分子,甲基丙烯酸作功能單體,在氯仿中聚合得到分子印跡聚合物,可用于放射配基結(jié)合測(cè)定人體血清的模板藥物。用嗎啡和內(nèi)源性的神經(jīng)肽為模板制備的以甲基丙烯酸為功能單體的印跡聚合物可以模擬生物體內(nèi)鴉片受體的生物活性,對(duì)其聚合物的識(shí)別特性能通過放射配基結(jié)合分析,結(jié)果表明,在水緩沖溶液中也有很高的親和性和選擇性,這是一個(gè)突破性的進(jìn)展。