分子印迹

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王礼建

分子印迹技术

概述分子印迹技术又称分子烙印技术（Molecular Imprinting Technique）简称MIT。是分子化学、生物化学和材料科学相互渗透与结合形成的一门新型的交叉学科，他是合成对某种特定分子具有特意选择性结合的高分子聚合物技术。通常被人们描述为创造与识别“分子钥匙”的人工“锁”技术。

一、分子印迹的基本原理

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，通过聚合过程这种作用就会被记忆下来，当模板分子除去后，聚合物中就形成了与模板分子空间构型相匹配的具有多重作用点的空穴，这样的空穴将对模板分子及其类似物具有选择识别特性。

二、分子印迹聚合物的制备

(1)在一定溶剂(也称致孔剂)中，模板分子(即印迹分子)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。

(2)加入交联剂，通过引发剂引发进行光或热聚合，使主客体配合物与交联剂通过自由基共聚合在模板分子周围形成高联的刚性聚合物。

(3)将聚合物中的印迹分子洗脱或解离出来。

分子印迹分为两类

(1) 共价键法(预组装方式)：聚合前印迹分子与功能单体反应形成硼酸酷、西夫碱、亚胺、缩醛等衍生物，通过交联剂聚合产生高分子聚合物，用水解等方法除去印迹分子即得到共价结合型分子印迹聚合物。

优点：功能基团能获得较精确的空间构型。

缺点：识别过程慢，而且识别能力与生物识别相差较大。

(2) 非共价键法(自组装方式)：非共价键法是制备分子印迹聚合物最有效且最常用的方法。这些非共价键包括静电引力(离子交换)、氢键、金属鳌合、电荷转移、疏水作用以及范德华力等。其中最重要的类型是离子作用，其次是氢键作用。优点：简单易行模板容易除去。

缺点：专一识别性不强。

三、分子印迹材料的特性

(1)预定性，即它可以根据不同的目的制备不同的MIPs，以满足各种不同的需要。

(2)识别性，即MIPS是按照模板分子定做的，可专一地识别印迹分子。

(3)实用性，由于它是由化学合成的方法制备的，因此据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。

四、理想分子印迹材料应具有的性质

1、结构应具有一定的刚性以确保印迹空穴的空间构型和互补官能团的位置。

2、空间结构具有一定的柔韧性以确保亲和动力学能尽快达到平衡。

3、亲和位点容易接近。

4、机械稳定性以使分子印迹聚合物可以在高压下应用。

5、热稳定性。

五、分子印迹技术在分离中的应用

ＭＩＰ固相萃取：具有从复杂样品中选择性吸附目标分子或与其结构相近的某一族类合物的能力,非常适合用作固相萃取剂来分离富集复杂样品中的痕量被分析

物,克服医药、生物及环境样品体系复杂、预处理繁琐等不利因素,达到样品分离纯化的目的。

应用：水、土壤等环境样品中微量与痕量污染物及药物的检测,一般均包含分离与富集等前处理过程。

分子印迹膜分离技术

分子印迹膜是一种结合了微孔筛分作用和分子印迹特异性吸附能力的膜。除了筛分作用外,由于膜对目标分子的特异性吸附，使扩散通道具有更高的扩散能力, 这些孔(通道)的表面或内部存在特异性的结合位点将有利于提高传输的选择性。应用：以茶碱为模板分子的分子印迹膜对茶碱的吸附。

分子印迹膜实际应用仍受限制

首先,制备重现性好、高度交联的M IP,并要求即簿又稳定是非常困难的;

其次,即便横跨分子印迹膜的多孔传输主要或完全取决于印迹过程,此时选择性虽高,但会导致进入和穿透分子印迹膜的物质传输效率非常低,达不到实际应用的要求。因此,必须对分子印迹膜制备方法进行改进和完善。

分子印迹分离技术在色谱中的应用

分子印迹聚合物可制备色谱固定相，尤其是制备手性固定相，可以用来制备高效液相色谱、毛细管电色谱和薄层色谱固定相，主要用于手性异构体的拆分。分子印迹聚合物固定相的制备与普通色谱固定相的制备方法类似。这是可以讲MIP 看成固定相功能分子，常用的聚合方法：本体聚合、表面聚合、悬浮聚合和原位聚合。

应用：手性分子分离。

六、分子印迹分离技术存在的问题

(1)在固相萃取中，目标分子与MIP结合位结合慢，特异性和非特异性吸附同时存在，引起峰展宽，拖尾而降低分离效率;

(2)印迹聚合物具有非均一结合位和可接近性，这导致了分离在非线性等温吸附线下进行;

(3)印迹聚合物的“印迹”容量低，因为一些结合位常被埋葬在聚合物的三维结构中而不能被利用;

(4)对于生物大分子的印迹技术尚需进一步改进，目前大多数功能单体只适用于小分子物质；

(5)大量的分子印迹聚合物局限在非极性环境中，应寻求一些实用于水溶液的功能单体。

展望

１、合成种类更多、性能更好的功能单体和交联剂,改善分子印迹聚合物的“印迹”容量和吸附行为.

２、分子印迹和识别过程将从有机相环境转向水相环境.

３、印迹技术将从氨基酸、药物等小分子、超分子逐渐过渡到核苷酸、多肽、蛋白质等生物大分子,甚至生物活体细胞.