(完整word版)分子印迹技术-1
完整版分子印迹技术-1
分子印迹技术分子印迹，又称分子烙印( molecular imprinting )，属超分子化学范畴，是源于高分子化学，生物化学，材料科学等学科的一门交叉学科。
分子印迹技术(molecular imprinting technique, MIT)是指制备对某一特定的目标分子(模板分子，印迹分子或烙印分子) 具有特异选择性的聚合物的过程。
它可以被形象地描绘为制造识别“分子钥匙”的“人工锁”的技术。
分子识别在生物进化中起着特别重要的作用，是从分子水平研究生物现象的重要化学概念，已成为当今研究的热点课题之一。
选择性是分子识别的重要特征。
人们利用一些天然花合屋如环糊精，或合成化合物如冠醚，杯芳烃和金刚烷等模拟生物体系进行分子识别研究，取得了一些可惜的进展，一定意义上构成了分子印迹技术的雏形。
分子印迹技术的出现直接来源于免疫学的发展，早在20 世纪30 年代，Breinl,Haurowitz 和Mudc就相继提出了一种当抗体侵入时生物体产生抗体的理论。
后来在20世纪40年代，由著名诺贝尔奖获得者Pauling 对上述理论做了进一步的阐述，并提出了以抗原为模板来合成抗体的理论。
该理论认为：抗原物质进入机体后，蛋白质或多肽链以抗原为模板进行分子自组装和折叠形成抗体。
虽然Pauling 的理论被后来的“克隆选择理论” 所推翻，但是在他的理论中仍有两点具有一定的合理性，也为分子印迹的发展奠定了一定的理论基础，同时激发了人们以抗原或待测物为模板合成抗体模拟物的设想； (1)生物体所释放的物质与外来物质在空间上相互匹配。
1949年，Dickey首先提出了“专一性吸附”这一概念，实际上可以视为“分子印迹”的萌芽，但在很长一段时间内没有引起人们足够的重视。
直到1972年由德国Heinrich Heine 大学的Wulff 研究小组首次报道了人工合成分子印迹聚合物之后，这项技术才逐步为人们所认识。
特别是1993年瑞典Lund 大学的Mosbach等在《Nature》上发表有关茶碱分子印迹聚合物 (molecularly imprin ted polymers,MIPs )的研究报道后，分子印迹技术得到了蓬勃的发展。
分子印迹技术姜义忠
分子印迹技术姜忠义(天津大学化工学院天津 300072)摘要简要综述了分子印迹技术的基本原理和特点分子印迹技术取得的进展和面临的挑战关键词分子印迹分子印迹聚合物The Molecular Imprinting TechniqueJiang Zhongyi(School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072)Abstract The basic principle and feature of molecular imprinting technique, the approaches and methods of preparing molecularly imprinted polymers, and the recent developments and challenges of molecular imprinting technique are briefly overviewed. The future development tendency of molecular imprinting technique is simply described.Key words Molecular imprinting, Molecularly imprinted polymers分子印迹技术的出现起源于Pauling在免疫学研究中提出的抗体形成学说[1]ʹ¿¹ÌåÐγÉÓ뿹Ô-·Ö×Ó»¥²¹µÄ¿Õ¼ä¹¹ÐÍ¿Ë¡ѡÔñµ«»¯Ñ§¼ÒÃÇÈ´ÓÉ´ËÊܵ½Æô·¢¶ø·¢Ã÷ÁË·Ö×ÓÓ¡¼£¼¼Êõ1972年Wulff等[3]在高分子聚合物上成功地实现了印迹Mosbach[5]和Whitcombe[6]等在共价分子印迹技术得到了广泛研究和迅猛发展开始召开分子印迹技术的专题学术会议并成立了专门的学术组织仅在1999年研究课题组有70个左右1 分子印迹的基本原理1.1 基本原理当模板分子(印迹分子)与聚合物单体接触时会形成多重作用点记忆当模板分子除去后这样的空穴将对模板分子及其类似物具有选择识别特性[8]¸ù¾ÝÄ£°å·Ö×Ӻ;ۺÏÎïµ¥ÌåÖ®¼äÐγɶàÖØ×÷Óõ㷽ʽµÄ²»Í¬36岁副教授 E-mail:zhyjiang@ 2002-01-07收稿2为两类印迹分子先通过较强的共价键与单体结合聚合后再将共价键断裂而去除印迹分子且需用化学方法除去模板分子从而限制了此法的广泛应用印迹分子与功能单体之间预先自组织排列聚合后这种作用保存下来氢键静电引力疏水作用以及范德华力等与共价法相比模板分子易于除去如和等以提供给模板分子更多的相互作用分子印迹技术具有三个特点特异识别性和广泛适用性分子印迹过程机理还缺乏定量和系统的研究分子印迹聚合物(MIPs)对分子的识别源于它与模板分子之间在化学基团以及三维空间结构上的相互匹配Nicholls 等[9]认为相应的自由能变化可通过下式计算Σ并进而改善MIPs 的设计与制备2.1 印迹分子与单体发生相互作用根据单体与印迹分子作用力的类型和大小预测合成带有能与印迹分子发生作用的功能基的单体氨基酸生物碱蛋白质和酶杀虫剂染料等它首先必须能与印迹分子成键常用的共价单体主要有含乙烯基的硼酸或二醇以及含硼酸酯的硅烷混合物等２－乙烯基吡啶2.2 聚合反应在印迹分子和交联剂存在的条件下对单体进行聚合二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)聚合方式有本体聚合原位聚合影响聚合反应的因素包括浓度压力溶剂种类和极性等低温下单体与印迹分子能形成更为有序和稳定的聚合物3由于非共价作用的强弱主要取决于溶液的极性甲苯中进行醇等溶液中进行酸解等物理或化学方法把占据在识别位点上的绝大部分印迹分子洗脱下来3 分子印迹技术的应用现状化学与生物传感器以及催化等方面显示出重要和广泛的应用前景3.1 亲和分离迄今为止膜分离以分子印迹聚合物作为色谱分析固定相早期主要用在液相色谱分离氨基酸及其衍生物后来1986年分离了苯基甘露吡喃糖苷对映体Ｍｏｓｂａｃｈ等[15~17]利用非共价法制备的分子印迹聚合物分离了苯丙氨酸衍生物而后其分离系数达17.8½èÓÃÃâÒßѧÖп¹Ô-¾ö¶¨²¿Î»µÄ¸ÅÄîÖƱ¸³ö¶Ô¶àëĺ͵°°×ÖʾßÓÐÌØÒìÑ¡ÔñÐÔµÄMIPs·ÖÀëϵÊý¿ÉÒÔ´ïµ½4.0以上分离了DMIP 以L-苯丙氨酰苯胺或L-苯丙氨酸为模板分子Allender 等[20]用分子印迹麻黄定聚合物作为色谱固定相来进行(1S,2R)麻黄定和(1R,2S)麻黄定的分离,得到了较高的分离系数和吸附容量建立了血液中2,6-二异丙基苯酚简便将MIPs 应用于膜分离的物质有氨基酸及其衍生物9-乙基腺嘌呤阿特拉津Kobayashi 等[22]采用相转化技术制备了茶碱的MIP 薄膜丙烯酸的共聚物茶碱的吸附量远大于咖啡因MIP 记录下了茶碱分子的形状发现了茶碱和共聚物间相互作用的证据通过N -乙酰-D,L-色氨酸的电渗析实验发现该薄膜对L-异构体有很好的选择性基于分子印迹技术制备的分离膜为分子印迹技术走向规模化和商业化提供了很好的示范易放大的特点基于分子印迹技术的固相萃取代替传统的液液萃取操作简便又可在水溶液中使用这方面的研究报道便相继出现较多苯达松S-萘普生萘心安沙玛尔丁涉及的实验体系主要4有各种生物流体和生物组织(如人狗血清胆汁等)的有机萃取物(氯仿萃取物乙酸乙酯萃取物等)¸ßÑ¡ÔñÐÔʹ¹ÌÏàÝÍÈ¡¿ÉÒÔÓÃÓÚºÛÁ¿·ÖÎö´Ó¶ø¸ÉÈŲⶨµÄ¾«È·¶ÈÐèÒªÖ¸³öµÄÊÇËüÔÚ¼«¶Ë»·¾³(有机溶剂强酸强碱分离过程将显现出明显优势但由于用作分子识别元件的生物活性组分极易变性失活生物活性组分的种类有限现在MIP 已经具备了与自然界中存在的某些天然分子识别系统相似的选择性和亲和力就会使传感器在保持较高的选择性和灵敏度的同时延长寿命糖类医药溶剂和蒸汽等的检测恒电位条件下能选择性地识别吗啡比普通的生物传感器更灵敏同抗体酶一样从而显示酶的活性[32]ÓÃ4-乙烯基咔唑为单体制备出分子印迹聚合物应用聚乙烯咔唑作为印迹聚合物能促进模板分子的酯水解能力所以印迹过渡态类似物成为最普遍的制备模拟酶的方法分子印迹对酶的活性调控也将具有重要作用[33]Morihara 等分别以(R )-和(S )-N -苄基-α-甲苄胺为模板在硅胶表面形成了一个分子印迹的空穴当手性的印迹分子重新结合到有关的空穴上后这说明空穴的手性识别来源于用于印迹空间结构分子印迹聚合物可以作为天然抗体的描述模型由于其物理化学性质稳定Mosbach等用印迹聚合物代替抗体茶碱等[36~38]ÏàËƽṹµÄÒ©ÎïÓн»²æ·´Ó¦·¢Éú·Ö×ÓÓ¡¼£¼¼ÊõÔÚ×éºÏ¿âɸѡ(Combinatorial library screening)Ä¿Ç°·Ö×ÓÓ¡¼£¼¼Êõ´æÔÚMIP结合容量低模板分子发生泄漏等突出问题首先其次交联剂和聚合方法都有很大的经验性和局限性功能单体的种类太少以至于不能满足某些分子识别的要求能用于分子印迹的大多是像药物农药54 展望在未来一段时间(1) 分子印迹和识别过程的机理将从目前的定性和半定量描述向完全定量描述发展(2)合成种类更多提高分子印迹聚合物的吸附 行为和吸附容量(4) 手性分离和固相萃取氨基酸(5) 印迹技术将从氨基酸超分子过渡到核苷酸蛋白质等生物大分子(6) MIPs 用于辅助合成和仿生传感器将获得较快发展随着化学材料学和现代分析技术的不断发展分析和催化等诸多领域发挥越来越大的作用。
分子印迹技术
通过非共 价键将印 迹分子固 定。 洗脱后留 下的空腔 有特定选 择性。
分子印迹技术的应用
色谱技术 固相萃取 膜分离 传感器敏感机理及定量描述 合成更多更有用的功能单体和交联剂 分子印迹和识别过程将从有机相转向水相 商业化阶段 大分子化 催化合成 仿生传感器
分子印迹技术的基本原理
分子印迹技术是指为获得在空间结构和结 合位点上与某一分子(印迹分子) 完全匹配 的聚合物的实验制备技术。
(1) 功能单体－印迹分子－结合 (2) 交联剂－固定 (3) 脱去－印迹分子
分子印迹技术的基本原理
Pre－arrangement
Polymerization
Extraction
模板分子
氢键基团 高选择性MIPs
溶 剂
促进作用 减小干扰 共价键型 含有乙烯基
功能单体
非共价型 含有乙烯基和羧基
交联剂
乙二醇二甲基丙烯酸酯
MIPs的链引发方式和聚合方法
链引发方式 自由基引发 （低温光引发）
引发剂 偶氮二异丁腈 (AIBN) 聚合方法 大多采用封管聚合 印迹分子、功能单体、交联剂和引发剂按 一定比例溶解在惰性溶剂中然后引发
……
参考文献
[1]姜忠义，吴洪.分子印迹技术.化学工业出版社，北京2003，1. [2]Wulff G， Sarhan A ， Zabrocki K. Enzyme Analogue Built Polymers and Their Use for The Resolution of Racemates[J ] . Tetrahedron Lett ，1973 :4329～4332. [3]赖家平，何锡文，郭洪声，梁宏. 分子印迹技术的回顾、现状与展望[J]. 分析化学，2001，(7). [4]史瑞雪，郭成海，邹小红，朱春野，左言军，邓云度. 分子印迹技术研究进展[J]. 化学进展，2002，(3). [5]温玉清，刘峥，尚伟. 分子印迹聚合物微球的制备及应用进展[J]. 化工进展，2005，(1). [6]张丽芬. 分子印迹技术及其在痕量分析的应用[J]. 河北北方学院学报(自然科学版)，2005，(3). [7]蔡亚岐，牟世芬. 分子印迹固相萃取及其应用[J]. 分析测试学报，2005，(5). [8]刘耀驰，项伟中，徐伟箭. 分子印迹技术在固相萃取中的应用与展望[J]. 化工学报， 2004，(10). [9]谭淑珍，李革新，李再全. 分子印迹技术的研究与应用[J]. 应用化工，2004，(4). [10]胡树国，李礼，何锡文. 一种高选择性固相萃取吸附剂——分子印迹聚合物[J]. 化学进展，2005，(3). [11]温玉清，刘峥，尚伟. 分子印迹聚合物微球的制备及应用进展[J]. 化工进展，2005，(1).
分子印迹技术综述论文资料
分子印迹技术基本原理及应用[摘要]：分子印迹是制备具有分子特异识别功能聚合物的一种技术.本文介绍了分子印迹技术的基本原理和特点，综述了该技术在色谱、固相萃取、药物分析、生化分离、生物传感器技术以及生物催化方面的研究与应用，具体介绍该技术的几个应用实例。
[关键词]分子印迹技术；基本原理；特点；综述；应用实例目录分子印迹技术基本原理及应用 (1)[摘要] (1)1.分子印迹技术的基本概念、基本原理和特点 (1)1.1分子印迹技术的基本概念 (1)1.2分子印迹技术的基本原理 (2)1.3分子印迹技术的特点 (2)2.分子印迹技术的应用范围和应用实例介绍 (4)2.1分子印迹在色谱分离技术中的应用 (5)2.2分子印迹技术在固相萃取中的应用 (8)2.3 分子印迹技术在药物分析中的应用 (9)2.4 分子印迹技术在模拟酶催化中的应用 (9)2.5 分子印迹技术在传感器中的应用 (10)3.总结 (11)参考文献 (12)1.分子印迹技术的基本概念、基本原理和特点1.1分子印迹技术的基本概念分子印迹，又称为分子烙印(molecular imprinting)，是源于高分子化学、材料化学、生物化学等学科的一门交叉学科技术。
分子印迹技术(molecular imprinting technique，MIT)也叫做分子模版技术，属于超分子化学研究范畴，是指某以特定的目标分子（模版分子、印迹分子或烙印分子）为模版，植被对该分子具有特异选择性的聚合物的过程，通常被描述为制备与识别“分子钥匙”的人工“锁”技术。
[1]1.2分子印迹技术的基本原理分子印迹技术原理如图1所示。
当印迹（模版）分子与聚合物单体接触时会形成多重作用点，通过聚合过程这种作用就会被记下来，当印迹分子去除后，聚合物就形成与印迹分子空间构型相匹配的、具有多重作用点的空穴，这样的空穴就对印迹分子极其类似物具有选择性特性。
图1 分子印迹技术原理MIPs的制备过程主要由以下三步构成：①在适当的介质中，具有适当功能基的功能单体通过与印迹分子间的相互作用聚集在印迹分子周围，形成主客体配合物；②通过功能单体与交联剂共聚，将主客配合物固定；③通过一定的物理或化学方法洗脱印迹分子，得到印迹聚合物，其中含有与印迹分子形状和功能基团排列相匹配的空穴。
分子印迹技术
分子印迹技术及研究进展摘要:分子印迹是制备具有分子特异识别功能聚合物的一种技术.近年来，这项技术取得了重大的突破和进展，影响到社会多很多领域。
本文介绍了分子印迹技术的基本原理与印迹聚合物的制备方法,综述了该技术在色谱、固相萃取、药物分析、生化分离、生物传感器技术以及生物催化方面的研究与应用，并对未来的发展方向进行了展望。
关键词：分子印迹技术，基本原理，研究进展，展望1．引言分子印迹技术（Molecular Imprinting Technique，MIT）是一种有效的在高度交联、刚性的聚合物母体中引入特定分子结合位点的技术[1］。
MIT是二十世纪八十年代迅速发展起来的一种化学分析技术，属于泛分子化学研究范畴,通常被人们描述为创造与识别“分子锁匙"的人工“锁”技术［2］。
分子印迹技术也叫分子模板技术，最初出现源于20世纪40年代的免疫学[2]。
近年来MIT发展十分迅速，主要是因为其有三大特点：即预定性、识别性和实用性。
由于分子印迹聚合物(Molecular Imprinted Polymer，MIP）具有抗恶劣环境的能力，表现出高度的稳定性和长的使用寿命等优点，因此,它在许多领域,如色谱中对映体和异构体的分离、固相萃取、化学仿生传感器、模拟酶催化、临床药物分析、膜分离技术等诸多领域展现了良好的应用前景［3-8]，并由此使其成为化学和生物学交叉的新兴领域之一，得到世界注目并迅速发展。
近年来，已有一些文献介绍了这方面的理论和最新研究成果。
本文收集了很多有关分子印迹技术的文献.通过对这些文献的回顾，对分子印迹技术的基本原理和研究进展作了比较全面的评述，并对该领域未来的发展方向作出展望，旨在引起国内分析化学工作者对该领域研究的关注，以便更快地赶上国际先进水平.2．分子印迹技术的基本原理分子印迹技术是将模板分子又称印迹分子、目标分子与交联剂在聚合物单体溶液中进行聚合得到固体介质,然后通过物理或化学方法洗脱除去介质中的模板分子，得到“印迹”有目标分子空间结构和结合位点的MIP，在这种聚合物中形成了与模板分子在空间和结合位点上相匹配的具有多重作用位点的空穴，这样的空穴对模板分子具有选择性[9］。
分子印迹技术
分子印迹技术分子印迹技术是近年来集高分子合成、分子设计、分子识别、仿生生物工程等众多学科优势发展起来的一门边缘学科分支。
基于该技术制备的分子印迹聚合物具有亲和性和选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广等特点。
因此，分子印迹技术在许多领域，如色谱分离、固相萃取、仿生传感、模拟酶催化、临床药物分析等得到日益广泛的研究和开发，有望在生物工程、临床医学、环境监测、食品工业等行业形成产业化规模的应用。
下面就介绍一下分子印迹技术的有关知识。
一、分子印迹技术理论分子印迹技术概念分子印迹技术(molecular imprinting technique, MIP)是指为获得在空间和结合位点上与某一分子(模板分子、印迹分子) 完全匹配的聚合物的实验制备技术。
实现分子印迹技术的步骤分子印迹技术是通过以下方法实现的:(1) 在适当的介质中，具有适当功能基的功能单体通过与模板分子间的相互作用聚集在模板分子周围，形成单体—模板分子复合物。
(2) 选择适当的交联剂，与功能单体在致孔剂的存在下互相交联起来形成聚合物, 从而使功能单体上的功能基在特定的空间取向上固定下来。
(3)通过一定的物理或化学方法把模板分子脱去。
这样就在高分子共聚物中留下一个与模板分子在空间结构上完全匹配, 并含有与模板分子专一结合的功能基的三维空穴。
这个三维空穴可以选择性地重新与模板分子结合, 即对模板分子具有专一性识别作用。
分子印迹技术的分类按照单体与模板分子结合方式的不同, 分子印迹技术可分为分子自组装和分子预组织两种基本方法。
分子自组装法(self-assembling)又称非共价法，是由瑞典的Mosbach及其同事在20世纪80年代后期创立的。
在此方法中，模板分子与功能单体之间自组织排列，以非共价键自发形成具有多重作用位点的单体—模板分子复合物, 经交联聚合后这种作用保存下来。
常用的非共价键作用有：氢键、静电引力、疏水作用力、电荷转移、金属配位键以及范德华力等，其中以氢键应用最多。
分子印迹技术
分子印迹技术分子印迹技术(molecular imprinting technology,MIT)是20世纪末出现的一种高选择性分离技术,这种技术的基本思想是源于人们对抗体-抗原专一性的认识,利用具有分子识别能力的聚合物材料——分子印迹聚合物(molecule imprinting polymer,MIP)来分离、筛选、纯化化合物的一种仿生技术。
因为制备的材料有着极高的选择性及卓越的分子识别性能,很快在固相萃取、人工酶学、手性拆分、生物传感器、不对称催化等方面得到了广泛的应用。
笔者现主要对MIT在中药提取分离中的应用作一概述。
1 分子印迹技术基本原理及聚合物的制备1.1 基本原理MIT是选用能与印迹分子产生特定相互作用的功能性单体,通过共价或非共价作用在溶剂中形成印迹分子-功能单体复合物,加入交联剂,在引发剂的引发下与带有特殊官能团的功能单体进行光或热的聚合,形成三维交联的聚合物网络,然后,用合适的溶剂除去印迹分子,在聚合物网络中形成空间和化学功能与印迹分子相匹配的空穴。
这种空穴与印迹分子结构完全一样,可对印迹分子或与之结构相似的分子实现特异性的识别。
1.2 分子印迹聚合物的制备分子印迹聚合物的制备过程可分为3步：第一步是印迹,将印迹分子和功能单体按比例混合,使其存在一定的分子间作用力；第二步是聚合,加交联剂,使复合物通过聚合反应形成聚合物；第三步是去除印迹分子,反复洗脱水解,使其形成具有一定空穴的分子印迹聚合物。
根据功能单体和印迹分子间作用力的差异,MIP可分为以下3类。
1.2.1 共价键法也称预先组织法。
印迹分子与功能单体通过可逆的共价键结合,加入交联剂共聚后,印迹分子通过化学方法从聚合物上断开,再用极性溶剂将印迹分子洗脱下来,使其形成具有高密度空腔的分子印迹聚合物。
其主要的反应类型有形成硼酸酯、西佛碱、缩醛(酮)、酯等。
共价键法的优点是空间位置固定,选择性高,峰展宽和脱尾少,常用于诸如糖类、氨基酸类、芳基酮类等多种化合物的特定性识别。
分子印迹技术
三、分子印迹技术的原理
1、功能单体通过与模板分子相互作用聚集在模板分子周 围形成某种可逆的复合物； 2、功能单体与适量交 联剂在致孔剂（溶 剂）存在下发生聚 合生成交联的刚性 高聚物； 3、将模板分子从高聚 物中解离出来。
相互作用：共价或非共价（氢键、 静电作用、疏水作用、配位键等）
分子印迹的条件
客体的功能残基和接受体间必须互补； 接受体和客体的构象自由度应尽可能小； 化学环境应当是可调的。
北京市植物资源研究开发重点实验室
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《现代化学前沿丛书：分子 印迹学——从基础到应用》
小宫山真等 著；吴世康 汪鹏飞 译 出版社：化学工业出版社 ，Fra bibliotek006
《高新技术科普丛书（第三 批）——分子印迹技术》
主要内容
一、什么是分子印迹技术 二、分子印迹技术的产生和发展 三、分子印迹的基本原理 四、分子印迹的分类 五、分子印迹的步骤 六、分子印迹技术的特点 七、分子印迹技术的应用 八、展望
北京市植物资源研究开发重点实验室
四、分子印迹的分类
种类
功能单体和模板分子间的作用形式
共价印迹法 杂化印迹法
共价建
非共价键
北京市植物资源研究开发重点实验室
杂化印迹法
1、联结：功能单体和模板分子通过共价的相互作用而结合；
2、聚合：联结产物在保持共价联结不变的情况下进行聚合反应；
3、分解：聚合后的联结产物在溶剂等的作用下（共价键断裂）使模板 分子从聚合物中除去，得到印迹聚合物； 4、联结：印迹聚合物和客体分子相遇，形成非共价联结。
北京市植物资源研究开发重点实验室
主要内容
一、什么是分子印迹技术 二、分子印迹技术的产生和发展 三、分子印迹的基本原理 四、分子印迹的分类 五、分子印迹的步骤 六、分子印迹技术的特点 七、分子印迹技术的应用 八、展望
《分子印迹技术》
分子印迹技术
将各种生物大分子从凝胶转移到一种固定基质上的过程称为印迹技术（blotting）。
Southern在1975年首先提出了分子印渍的概念。
他将琼脂糖凝胶电泳分离的DNA片段在凝胶中进行变性使其成为单链，然后将一张硝酸纤维素(nitrocellulose，NC)膜放在凝胶上，上面放上吸水纸巾，利用毛细管作用原理使凝胶中的DNA片段转移到NC膜上，使之成为固相化分子。
载有DNA单链分子的NC膜就可以在杂交液与另一种带有标记的DNA或RNA分子(即探针)进行杂交，具有互补序列的RNA或DNA结合到存在于NC膜的DNA分子上，经放射自显影或其他检测技术就可以显现出杂交分子的区带。
由于这种技术类似于用吸墨纸吸收纸张上的墨迹，因此称为“blotting”，译为印迹技术。
生物大分子印迹技术发展极为迅速，己广泛用于DNA、RNA、蛋白质的检测。
通常人们将DNA印迹技术称为Southern blotting，将RNA印迹技术称为Northern blotting，将蛋白质印迹技术称为Western blotting，将不经凝胶的印迹技术称为斑点印迹（Dot blotting）。
分子印记技术是在近十几年来才发展起来的一门边缘科学技术。
它结合了高分子化学、生物化学等学科，是模拟抗体—抗原相互作用的一种新技术，具有选择性识别位点的性质。
现已应用于色谱分离、抗体和受体模拟物、固相萃取、生物传感器等领域。
分子印迹技术
分子印迹技术自20世纪70年代以来发 展十分迅猛。特别是1993年Vlatakis在 《Nature》上发表有关茶碱分子的印迹聚 合物（Molecular Imprinted Polymers， MIPs）的报道后，每年公开发表的相关论 文数几乎直线上升。目前主要从事MIT研究 工作的国家有瑞典、日本、德国、美国、 英国、中国等十多个。国内主要研究单位 有大连化物所、南开大学、兰州化物所、 上海大学、军事科学院毒物所、湖南大学、 东南大学、防化研究院等。
茶碱又名二氧二甲基嘌呤具有强心、 扩张冠状动脉、松弛支气管平滑肌和兴奋 中枢神经系统等作用。主要用于治疗支气 管哮喘、肺气肿、支气管炎、心脏性呼吸 困难等疾病。
英晓光老师的研究方向
MIT之所以发展如此迅速，主要是因为 它有三大特点： ● 预定性（predetermination） ● 识别性（recognition） ● 实用性（practicability）
分子印迹聚合物： 分子印迹聚合物是一类内部具有固定 大小和形状的孔穴并具有确定排列功能基 团的交联高聚物。
模板分子（印迹分子），即待分离、待 识别物质的纯品。一般来说分子中含有强 极性基团的化合物可以制备高效能的MIPs。 目前用于分子印迹的分子很广泛，如药物 分子、氨基酸、碳水化合物等均已成功地 用于分子印迹聚合物的制备中。
分子印迹技术的出现是受免疫学启示的 结果。Pauling提出的抗原抗体理论认为， 当外来抗原进入生物体内时，体内蛋白质 或多肽链会以抗原为模版，通过分子自组 装和折叠形成抗体。这预示着生物体所释 放的物质与外来抗原之间有相应的作用基 团或结合位点，而且它们在空间位置上是 相互匹配的，这就是分子印迹技术的理论 基础。
分子印迹聚合物的 特点： 在分子印迹 技术中所用的聚 合物必须具有特 定的物理及化学 性质，并对一些 物理化学作用具 有一定抵抗能力。
分子印迹技术及应用
5.2 固相萃取
固相萃取是20世纪70年代出现的技术，该技术设备简单，能将分离和浓缩合为一 步，是目前样品处理最高效，简捷，灵活的一种手段。分子印迹聚合物可以作为固相 萃取柱的填充相，对目标化合物选择性分离，富集。
5.3 手性拆分
手性异构体是指分子结构互为镜像但又不能重合的两个化合物，在普 通试剂中它们具有相同的物理化学性质。但在药物化学领域，不同的手性 异构体具有不同的药效，因此，将手性异构体拆分具有重要意义。
中，模板分子与功能单体依靠官能团之间的共价或非共价作用形成主客体配合物； 其次，加入交联剂，通过引发剂进行光或热聚合，使主客体配合物与交联剂通过 自由基聚合在模板分子周围形成高度交联的刚性聚合物。
聚合方法有本体聚合、分散聚合、沉淀聚合、原位聚合、悬浮聚合、表面 印迹和抗原印迹等。
3. 印迹分子的去除 采用温和的物理化学手段将占据在识别位点上的绝大部分印迹分子洗脱或
自组装法（Monbach发明）也叫非共价型分子印迹法。 在自组装法中，印迹分子与功能单体之间靠弱的分子间作用 力自行组织排列，形成多重作用位点的非共价键单体—模板 分子复合物，在交联聚合中这种复合物的空间构型被固定下 来，然后通过淋洗出去印迹分子，得到分子印迹聚合物的方 法。
相对于预组装法，自组装法由于印迹分子 与功能单体结合强度弱，所以采取温和的物理 洗脱的方法就可以去除印迹分子，吸附速度快， 解离方便。
2、分子印迹技术的起源及发展
分子印迹技术起源于免疫学。著名的诺贝尔奖得主Pauling 在 20世纪40年代提出了抗体形成学说：抗原物质进入生物机 体后，蛋白质或多肽链以抗原为模板进行分子自组装和折叠形 成抗体。该学说的要点是：抗体在形成时其三维结构会尽可能 地同抗原形成多重作用位点，抗原作为一种模板就会“铸造” 在抗体的结合部位。虽然后来这一理论被“克隆选择”理论所 推翻，但它仍具有一定的合理性并启发了后来的化学家。
分子印迹技术
分子印迹在色谱分离技术中主要是用MIPs作为色谱分离的固定相，以建立SPE、HPLC或毛细管电泳析法进行手性物质的分离，也可以用于样品的预处理。在这些应用中，分子印迹聚合物的作用类似于免疫色谱中的免疫吸附剂。Sellergren等 于1994年首次报道了以戊脒为模板制备的印迹聚合物用于试样的预处理，该聚合物作为吸附剂完成了对生物液体试样尿中戊脒的提取、纯化和浓缩。Hosoyaf28 等人用高效液相色谱印迹柱分离了胺类物质N一(3，5一dimitrobenzoy1)一methylbenzy—lamin。欧俊杰等在常规不锈钢色谱管中以甲基丙烯酸为功能单体，采用原位聚合法制备了(5S，11S)一特罗格尔碱(S—TB)的印迹整体柱。另外，将MIPs用作毛细管电色谱(CEC)的固定相可以克服MIPs—HPLC柱效低的缺点，已成为高效高选择性的分离手段，这也是MIPs发展中的重要进展。Tan等以碱性单体2一二甲基乙基胺甲基丙烯酸酯(DAMA)为功能单体，在毛细管中采用原位聚合法制备了毛细管分子印迹整体柱，用于在毛细管电色谱(CEC)中对消旋体1，1 一联一2一萘酚(BNL)进行手性分离。结果表明，以DAMA为功能单体可以制备其他酸性模板的MIPs，从而扩大了MIP在CEC分离中的应用范围。
结果良好。Ester等 制备非共价奈普生MIP，将其作为SPE的填料用于人体尿液样品中萘普生腹肌和分离，并用HPLC检测，试验重复性良好。Legido—Quigley等 以2，4一二氯苯氧基乙酸(2，4一D)为模板在富含水的有机溶剂中制备2，4一D—MIP，用色谱法来描述此聚合物，此研究为在富含水的环境中聚合物的色谱分析提供了最前沿的信息。近年来，国内期刊也有相关的文献报道。周杰等 制备甲氧苄氨嘧啶(TMP)为模板的TMP—MIP— SPE，方法简便可靠，用于尿样中低浓度的TMP的测定，回收率达到91．7％ 。刘勤等 用自制MIP—SPE来分离净化大米中的神经性毒剂降解产物，并用毛细管电泳法进行检测，方法简便，提高了分析的准确性和灵敏度，使检出限达到0．05 g／g。杨春艳等 用与盐酸金霉素结构相似的四环素作为虚拟模板合成了对盐酸金霉素有特异吸附的MIP，并将其填充到聚四氟乙烯管中作为SPE柱，连接在八通阀上对盐酸金霉素进行萃取和预富集，对鸡肝脏中盐酸金霉素含量测定结果令人满意。邴乃慈 等制备左氧氟沙星分子印迹膜，并应用于SPE选择性分离外消旋体OFLX)，该方法为分子印迹膜萃取技术用于手性药物拆分提供了理论和实验方法。
(完整word版)分子印迹技术在药学中的应用
分子印迹技术在药学中的应用分子印迹技术(Molecularly Impriming Technique，MIT)是近些年发展起来的一种新型技术，其核心在于制备对目标分子具有特异识别性且高度稳定的分子印迹聚合物(Molecularly imprinted polymers ，MIPs)。
MIT技术的原理类似与“锁和钥匙”的理论，自1972由德国Heinrich Heine大学的Wulff [1-2]首次成功的合成了以糖类化合物为目标分子的共价型分子印迹聚合物起，这种能生动地模仿自然界自主识别过程的新技术，近年来已成为科学家们的热门研究方向。
1分子印迹聚合物制备的过程及方法1.1分子印迹聚合物的制备过程分为以下几步[3]：（1）在特定的溶剂中，模板分子和功能单体在官能团之间的共价或非共价作用力下，结合形成配合物。
（2）在溶剂中加入合适的交联剂，并引进光和热聚合，使其共聚形成高度交联的刚性聚合物。
（3）将聚合物中的印迹分子用合适的溶剂去除去，这样就在聚合物中形成空间和化学功能与印迹分子相匹配，并且有预定选择性的立体孔穴。
根据功能单体与印迹分子的作用机理的不同，分子印迹技术可分为共价键法，非共价键法，半共价键法。
1.2常用的制备方法1.2.1本体聚合法所谓本体聚合就是将印迹分子、功能单体、交联剂和引发剂按比例溶解在惰性溶剂中，脱气、通氮除氧，然后在真空下移入密封的玻璃安培瓶中，经热引发或紫外光照射引发聚合得到块状聚合物。
后经粉碎、磨细、过筛等过程，使块状聚合物成合适大小的粒子，洗脱除去模板分子。
这种合成操作条件易于控制，实验装置简单，便于普及，此方法由Sellergren [4]等人于1988年提出，迄今为止仍然为MIP的主要制备方法。
1.2.2 原位聚合法原位聚合是一种将模板分子、功能单体、交联剂、致孔剂和溶剂置于某些容器中或固体表面上直接聚合的方法。
聚合物不需要经研磨、过筛和沉降等繁琐过程而直接用于分析。
§7.6印迹技术
O
+P
B(H)2 (OH)2B
图7.18 利用可逆共价结合进行的分子印迹 （苯基-α-D-甘露吡喃糖苷作模板分子）
由于该聚合物可以可逆的选择性地结合印迹分子， 所以可以拆分该糖的外消旋混合物，而且选择性 很高。
从理论上说，聚合物与印迹分子之间结合位点 越多，其内部结合基团的方向和空穴结构定位更 精确，聚合物呈现的选择性越高，但由于共价作 用一般较强，在印迹分子预组装或识别过程中结 合和解离速度较慢，不适合于快速识别，且其识 别机理与生物识别相差甚远，故这种方法有待进 一步改进。
另外，非共价键也可以和共价键结合起来使用， 例如静电作用、电荷转移作用、氢键作用都能和 共价键结合使用。所制得的聚合物的选择性有时 比用单个共价键作用的MIP还要高。
常用的非共价作用的物质主要包括：丙烯酸、 甲基丙烯酸、三氟甲基丙烯酸等。与共价结合作 用法相比，基于非共价相互作用的自组装分子印 迹法则优越的多，如简单易行，模板分子易于除 去，且其分子识别过程更接近于那些天然的分子 识别系统，如“抗体-抗原”和“酶-底物”等。
图7.16 分子印迹基本原理
（3）用化学或物理方法将印迹分子从聚合物中脱除 （removal）。于是，在聚合物的骨架上就留下一 个与印迹分子形状、大小完全匹配、并含有与印迹 分子特异性结合的功能基的三维孔穴。因此，这个 三维孔穴可以选择性地重新与印迹分子结合，即对 印迹分子具有专一识别作用。
图7.16 分子印迹基本原理
子；（3）广泛实用性（practicability），
即它可以与天然的生物分子识别系统，如酶与 底物、抗原与抗体、受体与激素相比拟，但由 于它是由化学合成的方法制备的，因此又有天 然分子识别系统所不具备的抗恶劣环境的能力， 从而表现出高度的稳定性和长的使用寿命。已 有文献表明，分子印迹聚合物反复使用100次之 后印迹能力也未发生明显下降；保存8个月之后 其性能基本不发生改变。
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分子印迹技术分子印迹，又称分子烙印（molecular imprinting），属超分子化学范畴，是源于高分子化学，生物化学，材料科学等学科的一门交叉学科。
分子印迹技术（molecular imprinting technique, MIT）是指制备对某一特定的目标分子（模板分子，印迹分子或烙印分子）具有特异选择性的聚合物的过程。
它可以被形象地描绘为制造识别“分子钥匙”的“人工锁”的技术。
分子识别在生物进化中起着特别重要的作用，是从分子水平研究生物现象的重要化学概念，已成为当今研究的热点课题之一。
选择性是分子识别的重要特征。
人们利用一些天然花合屋如环糊精，或合成化合物如冠醚，杯芳烃和金刚烷等模拟生物体系进行分子识别研究，取得了一些可惜的进展，一定意义上构成了分子印迹技术的雏形。
分子印迹技术的出现直接来源于免疫学的发展，早在20世纪30年代，Breinl,Haurowitz和Mudd就相继提出了一种当抗体侵入时生物体产生抗体的理论。
后来在20世纪40年代，由著名诺贝尔奖获得者Pauling对上述理论做了进一步的阐述，并提出了以抗原为模板来合成抗体的理论。
该理论认为：抗原物质进入机体后，蛋白质或多肽链以抗原为模板进行分子自组装和折叠形成抗体。
虽然Pauling的理论被后来的“克隆选择理论”所推翻，但是在他的理论中仍有两点具有一定的合理性，也为分子印迹的发展奠定了一定的理论基础，同时激发了人们以抗原或待测物为模板合成抗体模拟物的设想；（1）生物体所释放的物质与外来物质在空间上相互匹配。
1949年，Dickey首先提出了“专一性吸附”这一概念，实际上可以视为“分子印迹”的萌芽，但在很长一段时间内没有引起人们足够的重视。
直到1972年由德国Heinrich Heine大学的Wulff研究小组首次报道了人工合成分子印迹聚合物之后，这项技术才逐步为人们所认识。
特别是1993年瑞典Lund大学的Mosbach等在《Nature》上发表有关茶碱分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymers,MIPs）的研究报道后，分子印迹技术得到了蓬勃的发展。
迄今，在分子印迹技术的作用机理，分子印迹聚合物制备方法以及分子印迹技术和分子印迹聚合物在各个领域的应用研究都取得了很大的进展，尤其是分析化学方面的应用更是令人瞩目。
分子印迹技术的应用研究所涉及的领域非常宽泛，包括分离纯花，化学催化和模拟生物转化，分析传感等。
每年公开发表的学术论文数也呈直线趋势上升，1992年仅有12篇，而2001年则增至300篇左右。
1997年在瑞典Lund 大学成立了国际性的分子印迹学会（Society for Molecular Imprinting,SMI）,其宗旨是“致力于分子印迹科学与技术的全面发展”（committed to excellence in allaspects of molecular imprinting science and technology）。
目前该学会已有数百名来自世界各地的会员。
根据SMI的统计，目前全世界至少有100个以上的学术机构和企事业团体在从事分子印迹技术的研究及开发工作，且主要集中在瑞典，德国，美国，英国，日本，中国等10多个国家。
欧共体（European Commission）于1998年启动了一项计划，旨在资助欧洲8个研究小组从事分子印迹聚合物的制备，结构表征以及将分子印迹聚合物用于临床分析，环境分析以及生物分析等方面的研究。
我国从事该领域的研究还不足10年，主要研究单位有中科院大连化学物理研究所，中科院兰州化学物理研究所，军事医学科学院读物所，防化研究院，南开大学，天津大学，北京大学，吉林大学，湖南大学，上海大学等科研院所和高等学校。
2000年7月英国加的夫大学举行的第一届分子印迹技术国际会议上，来自世界各地的一百多位专家学者交流了112篇论文。
非共价分子印迹聚合物创始人之一Mosbach首先回顾了印迹技术的过去和现在，并展开了其未来发展趋势和动态；而共价型分子印迹的创始人之一Wullf则评述了共价型分子印迹技术的优缺点。
对分子印迹中若干关键问题，如分子印迹聚合物的分子设计和组合化学筛选，分子印迹聚合物作为催化剂的研究进展，分子印迹技术作为分离介质的特殊性分析，基于分子印迹聚合物制作的模拟传感器，水溶性分子印迹聚合物的制备及其应用等，大会邀请的专家都做了非常精彩的专题论述。
1999~2002年的上半年，有关分子印迹聚合物的文献中，比较有代表性的综述文章有32篇。
其中有中文综述8篇，分别对分子印迹技术原理和特点，分子印迹聚合物的制备方法以及分子印迹聚合在传感器，液相色谱固定相，固液翠取等领域的应用研究进展进行了介绍和评述；英文综述有24篇，内容分别涉及分子印迹聚合物的制备方法和指导原则（包括制备分子印迹聚合物常用的功能单体，交联剂，致孔溶剂等）和分子印迹聚合物的应用，这些应用主要有分子印迹聚合物在化学转化（化学合成和催化剂）中的应用，分子印迹聚合物在生物医学（免疫分析和抗体模拟）中的应用及其面临的技术挑战，分子印迹聚合物用作色谱（液相色谱，毛细管电泳色谱等）固定相，固相萃取材料，膜分离和传感材料，分子印迹聚合物制备方法的最新进展以及分子印迹技术用于生物大分子的识别等。
最近几年，在各种国际科技和学术期刊上发表的有关MIP的论文超过了300篇。
《分析化学趋向》（Trends in Analytical Chemistry）在1999年第3期还出了关于分子印迹聚合物的专刊。
在此期间的美国化学会第217~224次全国会议上，有80篇左右关于分子印迹聚合物的文章，其内容主要涉及以下方面：分子印迹聚合物作为高选择性和高催化活性的模拟生物催化剂，在水相中制备的分子印迹聚合物对甾族化合物和氨基酸，蛋白质，多肽等生物活性分子的识别，用分子印迹技术从水中去除有毒有害化合物，分子印迹聚合物的微制造加工，用分子印迹聚合物筛选抗体药物等等。
分子印迹技术所以发展如此迅速，主要是因为它有三大特点：构效预定性（predetetermination）,特异识别性（specific recognition）和广泛实用性（practica-bility）。
基于该技术制备的分子印迹聚合物具有亲和性和选择性高，抗恶劣环境强，稳定性好，实用寿命长，应用范围广等特点。
因此，分子印迹技术在许多领域，如色谱分离，固相萃取，访生传感，模拟酶催化，临床药物分析，吸附膜分离等得到日益广泛的研究和开发，有望在生物工程，临床医学，天然药物，食品工业，环境监测等行业形成产业化规模的应用。
同时，分子印迹技术对研究酶的结构，认识受体-抗体作用机理及在分析化学等方面具有重要的理论意义和实用价值。
第2章分子印迹技术理论分子印迹技术是指为获得在空间和结合位点上与某一分子（模板分子，印迹分子）完全匹配的聚合物的制备技术。
实现分子印迹通常要经过3个步骤。
（1）功能单体和印迹分子在一定条件下形成某种可逆的复合物。
（2）加入交联剂将这种复合物“冻结”起来，制得高聚物。
(3)将印迹分子抽提出来，这样在聚合物的骨架上便留下了一个对印迹分子有“预定”选择性的空间和结合位点（binding sites）。
根据印迹分子和功能单体形成复合物时作用力的性质，分子印迹可以分为共价型和非共价型两种不同类型，其中非共价型的研究和应用更为普遍。
由于分子印迹技术的研究历史相对较短，不少研究者都集精力于分子印迹聚合物的制备方法和用途的研究和探索上，而有关分子印迹过程的热力学和动力学等相关理论的定量和系统的报道还比较少见。
2．1 分子印迹技术的基本概念和原理在生物体内，分子复合物的形成通常需要借助非共价键（氢键，范德华力，离子键等）相互作用。
虽然单个非共价键比单个共价键键能低，但多重非共价键的藕合和多个作用位点的协同则会形成很强的相互作用，从而使复合物具有很高的稳定性。
由Pauling抗体形成理论出发，当模板分子与聚合物单体接触时会尽可能地同单体形成多重作用点，如果通过聚合，把这些多重作用点固定或“冻结”下来，当模板分子除去后，聚合物中就形成了与模板分子在空间和结合位点上相匹配的具有多重作用点的空穴，这样的空穴对模板分子具有选择性。
分子印迹技术是通过以下方法实现的。
（1）在适当的介质中，具有适当功能基的功能单体通过与模板分子间的相互作用聚集在模板分子周围，形成单体-模板分子复合物。
（2）功能单体与过量的交联剂在致孔剂的存在下形成聚合物，从而使功能单体上的功能在特定的空间取向上固定下来。
（3）通过一定的物理或化学方法把模板分子脱除。
这样就在聚合物中留下一个与模板分子在空间结构上完全匹配，并含有与模板分子特异性结合的功能基的三维空穴（如图2-1）。
这个三维空穴可以选择性地重新与模板结合，即对模板分子具有专一性识别作用。
这个三维空穴的空间结构和功能单体的种类是由模板分子的结构和性质决定的。
由于用不同的模板分子制备的分子印迹聚合物具有不同的结构和性质，所以一种印迹聚合物只能与一种分子结合，类似于“锁”和“钥匙”，也就是说印迹聚合物对该分子具有选择性结合作用。
分子印迹与模板聚合类似，它们都是利用单体或生成的聚合物与模板分子通过氢键，静电结合和范德华力等相互作用，经单体聚合后产生具有一定结构的聚合物。
分子印迹与模板聚合主要的不同之处在于：模板聚合是指单体与聚合物模板共同存在下所进行的聚合反应。
起模板作用的聚合物对聚合反应速度和聚合物的最终结构有着重要和特殊的影响作用，能得到具有一定聚合度和规整立体结构的聚合物。
通常，模板聚合是以聚合物为模板，而分子印迹聚合可以以任何分子为模板。
模板聚合产物通常是线型分子，而分子印迹聚合物则是具有高交联度的热固型高分子。
2．2 分子印迹技术的分类按照单体与模板分子结合方式的不同，分子印迹技术可分为预组织法和自组装两种基本方法，如图2-1所示2．2．1 预组织法（preorganization）又称共价法，由德国的Wulff及其同事在20世纪70年代初创立。
在此方法中，模板分子（印迹分子）首先通过可逆共价键与单体结合形成单体模板分子复合物，然后交联聚合，聚合后再通过化学途经将共价键断裂而去除印迹分子。
共价键作用的优点是聚合中能获得在空间精确固定排列的结合集团。
若印迹分子能以高百分比除去，则是一类很好的功能材料。
对用于催化剂的聚合物来说，其内部结合基团的方向和空穴中起催化作用的活性基团极为重要，此情况下共价键结合作用较为有利。
迄今使用的共价结合作用的物质包括硼酸酯，席夫碱，缩醛酮，酯和螯合物等。
其中最具代表性的是硼酸酯，其优点是能够生成相当稳定的三角形的硼酸酯，，哌啶）存在下则生成四角形的硼酸酯。
这种而在碱性水溶液中或在有氮（NH3四角型的硼酸酯与二醇能极快地达到平衡，其平衡速度与非共价键作用相当。