磁性分子印迹聚合物核壳微球的制备及应用

polymer chemistry ，biochemistry ， etc. Molecularly imprinted polymer prepared by molecular imprinting technology is a new polymer material with many advantages ，such as excellent selectivity ，high adsorption ，high efficiency in chromatography and easy design. It is being increasingly used for several high technology fields ，for instance ，solidphase extraction ， chromatographic separation ， bio- and chemo-sensors ， targeted drug delivery ， catalysis ， immunoassays and artificial enzyme ，etc. As a kind of novel functional materials ，magnetic polymer microspheres developed in recent years have been widely used in the collection or separation of bioactive substances ，targeted drug delivery ， and disease's diagnoses or therapy. The core-shell magnetic molecular imprinted polymer microspheres prepared by surface molecularly imprinting on magnetism particles have combined the advantages of both molecularly imprinted polymer and magnetic polymer microspheres ，especially good superparamagnetism and high selective adsorption. This review focuses on the preparation ，structure and properties of core-shell magnetic molecularly imprinted polymer microspheres ， as well as their application in chemical analysis ， biological separation ，and targeted drug delivery in recent years. The problems and challenges that still should be resolved are pointed out and the development tendency in these researches is discussed. Key words molecular imprinting ； core-shell magnetic molecularly imprinted polymer microspheres ； preparation ； application
［ 18 ］ 利用悬浮 识别 选 择 性 。 MIT 创 始 人 Mosbach 等
聚合反应第一次制备了能进行特异性吸附和手性识 别的悬浮磁微球 。 随 后， 越来越多的科研工作者开 始关注这方面的研究工作 。 国内南开大学陈朗星课 题组 、 天津大学成国 祥 课 题 组 等 在 此 方 面 做 了 很 多 开创性的工作
［ 1］
2
磁性分 子 印 迹 聚 合 物 核 壳 微 球 的 结 构 和
特性
传统的磁性聚 合 物 微 球 的 结 构 一 般 是 核 壳 式 、 反 核 壳 式 、夹 心 式 及 弥 散 式 几 种 类 型
［ 19 ］
。而
MMIPMs ， 主要是单壳式（ A ） 和 多 壳 式 （ B ） 等 核 壳 结 构（ 图 1 ） 。 单壳式， 即内核是无机磁性颗粒， 外壳只 有一层 MIP ；而多壳 式 是 在 无 机 磁 性 颗 粒 与 MIP 之 间， 还夹有一层有机聚合物层 。 这种结构中， 磁性颗 不易泄漏， 识别位点在聚合物微球表 粒完全被包埋， 面， 印迹分子能很快靠近识别位点， 其结合速率和分 离效率较高 。
青岛 266555 ）
分子印迹技术是综合高分子化学 、 生物化学等学科发展起来 的 一 门 边 缘 学 科 。 通 过 分 子 印 迹
色谱效率高 、 便于功能设计等优点 ， 在色谱分离 、 固相萃取 、 传感器 、 药 技术制备的聚合物具有吸附选择性好 、 物控释等领域得到了广泛的应用 。 磁性聚合物微球是近年发展起来的一种新型 多 功 能 材 料 ， 已广泛应用于 药物控释 、 疾病诊断等领域 。 在 磁 性 粒 子 表 面 进 行 分 子 印 迹 制 备 的 磁 性 分 子 印 迹 聚 合 物 核 壳 微 生物分离 、 球， 兼有良好的超顺磁性和高选择吸附性两大优点 ， 具有广阔的应用前景 。 本文重点综述了磁性分子印迹聚 合物核壳微球的制备方法以及在化学分析 、 生物分离和药物控释方面的应用进展 ， 并指出了该领域研究存在 的问题及今后的发展方向 。 关键词 分子印迹 磁性分子印迹聚合物核壳微球 文献标识码 ： A 制备 应用 中图分类号 ： O631 ； TB34 281X （ 2010 ） 09181907 文章编号 ： 1005-
Wang Qingzhang 1
（ 1. College of Food Science and Technology ，Huazhong Agricultural University ，Wuhan 430070 ，China ； 2. Huangdao Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau ，Qingdao 266555 ，China ） Abstract Molecular imprinting technology is a borderline subject newly developed from combining high
第 22 卷 第 9 期 2010 年 9 月
化
学
进
展
PROGRESS IN CHEMISTRY
Vol. 22 No. 9 Sep. ，2010
磁性分子印迹聚合物核壳微球的制备及应用
杨Leabharlann Baidu海
1， 2
*
吴
瑶
1
张
轶
1
卫
晨
1
严守雷
1
王清章
1
（ 1. 华中农业大学食品科技学院 摘 要
武汉 430070 ； 2. 黄岛出入境检验检疫局
·1820·
化
学
进
展
第 22 卷
Contents
1 2 3 3. 1 3. 2 4 4. 1 4. 2 4. 3 5 Introduction Structure and characteristics of core-shell magnetic molecularly imprinted polymer microspheres Preparation of core-shell magnetic molecularly imprinted polymer microspheres Surface modification of magnetic particles Surface molecularly particles Application of core-shell magnetic molecularly imprinted polymer microspheres Chemical analysis Biological separation Targeted drug delivery Outlook imprinting on magnetic
来又结合 Fe 3 O 4 等磁性微球， 以磺胺等分子为模板， 发展了多种 MMIPMs ， 并开展应用于复杂食品样品 中有毒物质的分离 、 富集及分析研究 。 本 文 总 结 了 MMIPMs 的 制 备 方 法， 阐述了 MMIPMs 在化学 、 生物及医学等领域 的 应 用， 并对其 发展前景进行了展望 。
收稿： 2010 年 1 月，收修改稿： 2010 年 4 月 * 国家教育部新教师基 金 （ No. 20070504081 ） 项 目 、 中 国 博 士 后 科 学 基 金 项 目 （ No. 20080440951 ） 和 华 中 农 业 大 学 大 学 生 SRF 项目资助 Corresponding author e-mail ： yanshoulei1225@ sohu. com
、 固定化酶
［ 9］
、 靶
［ 11 ］ ［ 12 ］ 、 、 、 细胞分离 磁共振造影 亲和色 ［ 14 ］
和环境 检 测
等 领 域， 在 化 学、 生 物、 医学应
用等领域发挥了 越 来 越 重 要 的 作 用 。 MNPs 是 一 种 由磁性材料和非磁性聚合物材料复合而成的新型功 能微球， 通常由无机 磁 性 材 料 和 有 机 聚 合 物 材 料 构 成， 其中磁性成分主要是铁 、 钴、 镍， 或者它们的氧化 物以 及 合 金 等 。 由 于 镍 、 钴 等 存 在 毒 性， 在 生 物、 医 因此目前以低毒 、 稳 药等领域的应用受到严格限制， 定、 价 廉 易 得 的 四 氧 化 三 铁 （ Fe 3 O 4 ） 作 为 磁 性 成 分 的研究最多
、 仿生传感器
［ 5］
［ 2］
、 固相萃取
［ 6］
［ 3］
、 模拟酶催
［ 4］ ［ 7］
、 药物控释 等领域 。
、 分析检测
及抗体和受体模
近 年 来，磁 性 微 球 （ magnetic nanoparticles ， MNPs ） 被 广 泛 应 用 于 免 疫 分 析 向给 药 谱
［ 13 ］ ［ 10 ］ ［ 8］
［ 20 — 22 ， 25 ， 34 ， 46 ］
。 笔者课题组多年来一直
从事 MIT 在食品安全检测方面的研究， 先后制备了 三聚氰胺等多种有毒物质的 MIP 并应用 马来酰肼 、 于传感器 、 固相萃取等领域 imprinted
［ 2］
1
引言
分 子 印 迹 技 术 （ molecularly
。 在 此 基 础 上， 近年
Preparation and Application of CoreShell Magnetic Molecularly Imprinted Polymer Microspheres
2 Yang Weihai 1 ，
Wu Yao 1
Zhang Yi 1
Wei Chen 1
Yan Shoulei 1
technology ，MIT ） 是 近 年 来 迅 速 发 展 起 来 的 一 种 制 备具有特异性识别位点聚合物的新兴技术 。 它以目 将具有结构上互补的 标分子（ 印迹分子） 作为 模 板， 功能化聚合物单体通过共价或非共价键与模板分子 结合， 并加入交联剂进行聚合反应， 反应完成后将模 板分子洗脱出来， 形成一种具有固定空穴大小和形 状及 有 确 定 排 列 功 能 团 的 分 子 印 迹 聚 合 物 （ molecular imprinting polymer ，MIP ） 。 相 对 于 生 物 MIPs 具有较好的物理和化 学 稳 定 性， 抗体， 成 本 低， 易制备， 且具有 特 异 识 别 性 。 现 已 广 泛 应 用 于 色 谱 分离 化 拟
便地 在 外 加 磁 场 作 用 下 进 行 导 向 或 分 离 。 另 外， MNPs 还具有分散性好， 不 易 凝 聚， 与生物分子结合 迅速等特点 。 MNPs 的表 面 修 饰 是 其 应 用 的 关 键 。 在 MNPs 表面修饰一层分子 印 迹， 制备磁性分子印迹聚合物 核 壳 微 球 （ magnetic molecularly imprinted polymer microspheres ，MMIPMs ） ， 它 可 以 组 合 MNPs 和 MIPs 的不同优点， 尤其是 兼 具 良 好 的 超 顺 磁 性 和 高 度 的