分子印迹性能表征与仪器
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2021/2/20
理想的MIPs具有一下几个特点：
(1)预定性
根据不同的目的制备不同的MIP，以满足各种不同的需要。
(2)选择性——识别作用 MIP按照模板分子定做制备，可专一地识别印迹分子。
(3)实用性
MIP兼备生物识别和化学识别的优点。具有抗恶劣环境， 选择性高，稳定性好，机械强度高，制备简单等特点，但 也存在制备材料价格昂贵、难以获得等缺点。
荧光分光光度计
分子荧光光度法
原理：分子发光分析法是基于被测物质的基态分子吸收能 量被激发到较高电子能态后，再返回基态过程中， 以发射辐射的方式释放能量，通过测量辐射光的强 度对被测物质进行定量测定的一类分析方法。
荧光定量分析原理： 由荧光发生机理可知，溶液荧光强度 I f 和该溶液的吸
光强度 I a 及荧光效率成正比：I f Ia
分子印迹性能表征与仪器
学习要点：
➢分子印迹技术的基础知识 ➢性能表征用的仪器介绍 ➢仪器使用实例
一、分子印迹的基础知识
1、分子印迹技术
分子印迹技术（Molecularly imprinting technology,MIT)是当前发展高选择性材料的主要 方法之一。
其原理是模仿自然界抗原-抗体反应机理，在 聚合物材料中引入分子识别位点，制备在空间和 结合位点上与特定目标分子相匹配的、具有特定 预定选择性的高分子化合物—分子印迹聚合物 （Molecularly imprinted polymer,MIP）。
2021/2/20
二、分子印迹所用仪器
分子印迹的表征到目前还没有统一。主要原因是因为 MIP的应用范围很广泛，在不同的应用领域，可以有不同的 表征方法。
色谱固一定般相、的手表性分征离和所固用相萃的取仪应用器有：
一集般系紫用数外分等离来-可因表见子征分；α、光分光离度度R计s、保留时间tR、结合常数、离解常数、富 荧光分光光度计
光源
单色器
wk.baidu.com
样品室
检测器
显示
可见光或紫外线照射某些物质，分子中价电子 能吸收辐射，并且产生能级跃迁，而产生可见紫外 吸收光谱。
基于物质对光的选择性吸收的特性而建立分光 光度法或称吸收光谱法的分析方法。它是以朗伯— 比耳定律为基础。
在研究MIP的过程中，主要利用紫外-可见分光 光度计测量待测物质的浓度，以了解所需要的信息 及结论，如筛选MIP的合成条件。
1mL模板分子溶液（1mL/min 逐次上样），测定滤液吸光度
实验步骤
每次测定值与上样体积分数作图得Breakthrough 曲线，渗 漏量50%处所对应的总体积即聚合物对模板分子的最大吸附 体积，根据总体积及浓度计算各聚合物的最大吸附量计算分 析物的含量。
甲醇溶液在MIP与NIP上渗漏曲线及浓度对键合量的影响
• 对映体及异构体的分离——色谱 MIP与酶相比不受各种恶劣环境因素的影响，又具有与酶 相似的专一性和选择性。目前有关MIPs的文献一半以上都 是有关手性及异构体分离的。
• 临床药物分析——医药 由于许多药物都是具有手性活性的超分子化合物，而MIP 正好可以为这些手性药物定做模板。
• 模拟酶催化——催化 分子印迹技术则是设计新型人工模拟酶材料的最有效手段 之一。
为了进一步确认聚合物和印迹分子之间的氢键作用, 测 定了β-CD以及β-CD和印迹分子NG混合溶液的1H NMR谱。
β-CD
δ 3～4 为腔内质子的峰位移, δ4～6 为羟基上的质子峰位移。比较图5a 和5b, 发现存在印迹分子NG 时, βCD 上质子的化学位移都有变化。
腔内质子峰向高场移动(δ减小), 这 是由于印迹分子部分基团穿入β-CD, 使β-CD腔内的电子云密度增大;
根据朗伯比尔定律：IaI0ItI0(1 10kbc)
对稀溶液，kbc<0.02时， If 2.34I0kbc用标曲测c。
Goldman 等采用均相荧光免疫分析,检测了土壤和水中 环境样品里TNT 的含量。
这种检测方法是基于:TNT 同荧光标记的TNT 类似物竞 争结合抗-TNT ,当TNT 与抗-TNT 结合后,使得体系荧光发 射强度下降。
2021/2/20
2 、合成MITs基本原理
分子印迹就是将模板分子与功能单体通过共价、非共 价或金属协同作用形成预聚合物。在交联剂的作用下功能 单体发生聚合，将模板分子固定在聚合物中。最后脱除模 板分子，即聚合物材料上留下与模板分子在大小、形状和 官能团的方向上都互补的空穴结构。
空穴不仅保留了与模板分子化学结构互补的官能团的 有序排列，也维持了它的整个空间构象，所以当材料再次 遇到模板分子时，可发生特异性的结合。
化学核传磁感器共的振应仪用 借用红各外种电光化谱学仪参、数如电流、电容、电导、电压以及各种光学参数和质 量参电数镜如光（强T度EM和质或量SE等M来）表征； 催以催化热X化应R重效用D率领等、域反应速度、结合量等参数来描述MIPs的催化活性。
三、仪器使用实例
紫外-可见 分光光度计
基本组成
general process
核磁共振波谱法（NMR）
具有核磁性质的原子核(或称磁性核或自旋核)，在高强 磁场的作用下，吸收射频辐射，引起核自旋能级的跃迁所 产生的波谱，叫核磁共振波谱。
用核磁共振仪可以记录到有关信号，处在不同化学环 境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，在谱 图上出现的位置也不同，各类氢原子的这种差异被称为化 学位移。
(1) 功能单体——印迹分子——结合 (2) 交联剂——固定 (3) 脱去——印迹分子
2021/2/20
Polymerization
Pre－arrangement
⒉ ⒊
⒈
Extraction
⒌
⒋
2021/2/20
3 、MIP的应用
• MIP化学仿生传感器——器件 MIPs传感器兼备生物传感器和化学传感器的优点，是未来 传感器发展的方向。
实例——渗漏实验
从NIP（非印迹聚合物）中选出几种常见的功能 单体的非印迹聚合物。通过渗漏实验对4-NP（对硝 基苯酚）、AOHCl(金胺O）、IBA(吲哚丁酸）、TA （色胺）分子印迹聚合物所需单体进行筛选。
实验步骤
甲醇:乙酸(v:v=9:1)洗 去残留物，然后用甲醇 洗去乙酸。
用3mL上样溶 剂活化SPE柱
理想的MIPs具有一下几个特点：
(1)预定性
根据不同的目的制备不同的MIP，以满足各种不同的需要。
(2)选择性——识别作用 MIP按照模板分子定做制备，可专一地识别印迹分子。
(3)实用性
MIP兼备生物识别和化学识别的优点。具有抗恶劣环境， 选择性高，稳定性好，机械强度高，制备简单等特点，但 也存在制备材料价格昂贵、难以获得等缺点。
荧光分光光度计
分子荧光光度法
原理：分子发光分析法是基于被测物质的基态分子吸收能 量被激发到较高电子能态后，再返回基态过程中， 以发射辐射的方式释放能量，通过测量辐射光的强 度对被测物质进行定量测定的一类分析方法。
荧光定量分析原理： 由荧光发生机理可知，溶液荧光强度 I f 和该溶液的吸
光强度 I a 及荧光效率成正比：I f Ia
分子印迹性能表征与仪器
学习要点：
➢分子印迹技术的基础知识 ➢性能表征用的仪器介绍 ➢仪器使用实例
一、分子印迹的基础知识
1、分子印迹技术
分子印迹技术（Molecularly imprinting technology,MIT)是当前发展高选择性材料的主要 方法之一。
其原理是模仿自然界抗原-抗体反应机理，在 聚合物材料中引入分子识别位点，制备在空间和 结合位点上与特定目标分子相匹配的、具有特定 预定选择性的高分子化合物—分子印迹聚合物 （Molecularly imprinted polymer,MIP）。
2021/2/20
二、分子印迹所用仪器
分子印迹的表征到目前还没有统一。主要原因是因为 MIP的应用范围很广泛，在不同的应用领域，可以有不同的 表征方法。
色谱固一定般相、的手表性分征离和所固用相萃的取仪应用器有：
一集般系紫用数外分等离来-可因表见子征分；α、光分光离度度R计s、保留时间tR、结合常数、离解常数、富 荧光分光光度计
光源
单色器
wk.baidu.com
样品室
检测器
显示
可见光或紫外线照射某些物质，分子中价电子 能吸收辐射，并且产生能级跃迁，而产生可见紫外 吸收光谱。
基于物质对光的选择性吸收的特性而建立分光 光度法或称吸收光谱法的分析方法。它是以朗伯— 比耳定律为基础。
在研究MIP的过程中，主要利用紫外-可见分光 光度计测量待测物质的浓度，以了解所需要的信息 及结论，如筛选MIP的合成条件。
1mL模板分子溶液（1mL/min 逐次上样），测定滤液吸光度
实验步骤
每次测定值与上样体积分数作图得Breakthrough 曲线，渗 漏量50%处所对应的总体积即聚合物对模板分子的最大吸附 体积，根据总体积及浓度计算各聚合物的最大吸附量计算分 析物的含量。
甲醇溶液在MIP与NIP上渗漏曲线及浓度对键合量的影响
• 对映体及异构体的分离——色谱 MIP与酶相比不受各种恶劣环境因素的影响，又具有与酶 相似的专一性和选择性。目前有关MIPs的文献一半以上都 是有关手性及异构体分离的。
• 临床药物分析——医药 由于许多药物都是具有手性活性的超分子化合物，而MIP 正好可以为这些手性药物定做模板。
• 模拟酶催化——催化 分子印迹技术则是设计新型人工模拟酶材料的最有效手段 之一。
为了进一步确认聚合物和印迹分子之间的氢键作用, 测 定了β-CD以及β-CD和印迹分子NG混合溶液的1H NMR谱。
β-CD
δ 3～4 为腔内质子的峰位移, δ4～6 为羟基上的质子峰位移。比较图5a 和5b, 发现存在印迹分子NG 时, βCD 上质子的化学位移都有变化。
腔内质子峰向高场移动(δ减小), 这 是由于印迹分子部分基团穿入β-CD, 使β-CD腔内的电子云密度增大;
根据朗伯比尔定律：IaI0ItI0(1 10kbc)
对稀溶液，kbc<0.02时， If 2.34I0kbc用标曲测c。
Goldman 等采用均相荧光免疫分析,检测了土壤和水中 环境样品里TNT 的含量。
这种检测方法是基于:TNT 同荧光标记的TNT 类似物竞 争结合抗-TNT ,当TNT 与抗-TNT 结合后,使得体系荧光发 射强度下降。
2021/2/20
2 、合成MITs基本原理
分子印迹就是将模板分子与功能单体通过共价、非共 价或金属协同作用形成预聚合物。在交联剂的作用下功能 单体发生聚合，将模板分子固定在聚合物中。最后脱除模 板分子，即聚合物材料上留下与模板分子在大小、形状和 官能团的方向上都互补的空穴结构。
空穴不仅保留了与模板分子化学结构互补的官能团的 有序排列，也维持了它的整个空间构象，所以当材料再次 遇到模板分子时，可发生特异性的结合。
化学核传磁感器共的振应仪用 借用红各外种电光化谱学仪参、数如电流、电容、电导、电压以及各种光学参数和质 量参电数镜如光（强T度EM和质或量SE等M来）表征； 催以催化热X化应R重效用D率领等、域反应速度、结合量等参数来描述MIPs的催化活性。
三、仪器使用实例
紫外-可见 分光光度计
基本组成
general process
核磁共振波谱法（NMR）
具有核磁性质的原子核(或称磁性核或自旋核)，在高强 磁场的作用下，吸收射频辐射，引起核自旋能级的跃迁所 产生的波谱，叫核磁共振波谱。
用核磁共振仪可以记录到有关信号，处在不同化学环 境中的氢原子因产生共振时吸收电磁波的频率不同，在谱 图上出现的位置也不同，各类氢原子的这种差异被称为化 学位移。
(1) 功能单体——印迹分子——结合 (2) 交联剂——固定 (3) 脱去——印迹分子
2021/2/20
Polymerization
Pre－arrangement
⒉ ⒊
⒈
Extraction
⒌
⒋
2021/2/20
3 、MIP的应用
• MIP化学仿生传感器——器件 MIPs传感器兼备生物传感器和化学传感器的优点，是未来 传感器发展的方向。
实例——渗漏实验
从NIP（非印迹聚合物）中选出几种常见的功能 单体的非印迹聚合物。通过渗漏实验对4-NP（对硝 基苯酚）、AOHCl(金胺O）、IBA(吲哚丁酸）、TA （色胺）分子印迹聚合物所需单体进行筛选。
实验步骤
甲醇:乙酸(v:v=9:1)洗 去残留物，然后用甲醇 洗去乙酸。
用3mL上样溶 剂活化SPE柱