分子印迹技术综述

MISPE基本原理流程图
MISPE与HPLC联用
高效分离检测目标污染物
Xu et al. (2009)，MISPE-HPLC 分离检测环境中的微量雌激素酮 优势：高选择性，检出限低，相对标准偏差小
缺点及相应的改进策略
残留模板的泄露 检测的准确度下降
MIPs粒径小 难分离，限制MISPE的实际应用
优势 应用 能抵挡恶劣环境：高温高压，适于多种多样的实际应用 极端pH，有机溶剂 可以模拟酶的活性中心 代替酶以及针对特殊底物制 备特异的催化剂
例：制备负载MIPs的TiO2光催化剂，用于2-硝基酚和4-硝基酚的降解
光催化的活性得到了增强 具有很高的选择性
Shen XT, Zhu LH, Liu GX et al (2008) Environ Sci Technol 42(5):1687–1692
解决：SMI及虚拟模板
基于MIPs的复合材料在废水处理中的应用
传统MIPs在实际应用中的不足：模板去除不完全，亲和力低，传质慢 近来：与纳米材料、磁性粒子、量子点等结合制备基于MIPs的复合材料 复合材料集合了两者的优点，具有优异的性能：高选择性， 良好的亲和力，对分析物具有快速的结合/分解动力学
利用虚拟模板制备SMIPs
给MIPs带有磁性（MMIPs）
残余模板可与目标分析物分离， 避免干扰痕量分析 SMIPs大大提高吸附脱附效率， 从而大大减小了残余模板的泄露
易于收集与分离
有机污染物的选择性吸附
吸附优势：成本低，适应能力强，设计/操作简单等 吸附剂：活性炭，氧化铁纳米材料，石墨烯材料，MIPs等等 MIPs：高选择性，吸附容量大 针对MIPs作为吸附剂去除有机污染物，已做了很多研究
分子印迹技术 ……在废水处理中的应用
2014.12.12
分子印迹技术：为获得在空间结构和结合位点上与 某一模板分子完全匹配的聚合物的制备技术。
洗脱除去目标分子，通过一定 的物理或化学方法除去目标分 子这样就在聚合物中留下一个 与目标分子在空间结构上完全 加入交联剂，在目标 匹配的空腔 分子 -功能单体复合 物周围发生聚合反应， 形成具有机械性能的 目标分子与功能单体通过共价作 高分子聚合物 用或非共价作用形成复合物
MIPs纳米颗粒
MIPs磁性粒子
MIPs-量子点
MIPs-磁性粒子复合材料（MMIPs）
Fe3O4的优点：毒性低，成本低，生态友好性 在分离、催化、生物学及环境修复方面均有应用前景 将MIPs与Fe3O4结合，在选择性和灵敏度上有良好的综合效益
Li Y, Li X, Chu J et al (2010) Environ Pollut 158(6):2317–2323
机理研究不足
MIPs形成及MIPs配体识别的机理研究不足 MIPs的成功制备依赖于功能单体和模板复合体的稳定性 和强度（主）和聚合作用 模板和功能单体之间的作用力为共价键或非共价键（氢键、 静电作用及疏水作用） 而每种作用力的相对重要性还未知 相关机理的深入研究 更理性地设计MIPs
MIPs-纳米颗粒复合材料
大量的纳米材料作为辅助材料用于分子印迹聚合物的制备： 碳纳米管、纳米SiO2、磁性纳米粒子、多壁碳粒子、TiO2纳米管、 金纳米粒子、银胶体粒子等
优势1
• 模板可被完全去除，形成有效的识别位点
优势2
• 印迹材料的大小和形状易于设计
优势3
• 多功能复合材料：分散性好、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ表面积大、 结合动力学快
MIPs 在废水处理中的应用
污染物的有效测定 有机污染物的选择性吸附 作为催化剂降解污染物 基于MIPs的荧光传感器用于污染物的选择性识别
高选择性
选择性识别、分离、检测和纯化
污染物的有效测定
分子识别能力强
MIPs
稳定性好
作为选择工具应用于多个分析领域： 传感器，固相萃取（SPE）及色谱等等 分子印迹固相萃取（MISPE） MISPE：为复杂样品提供了一种简单高效的预处理方法 已成功从水样中萃取和检测了一系列的化合物
基于MIPs的荧光传感器用于污染物的选择性识别
用于目标分析物的特异性识别和定量检测
得到基于MIPs的荧光传感器 已有多种方法用于将荧光传感器与MIPs一体化 通过荧光转换平台的印迹制备基于MIPs的荧光传感器 检测原理：荧光转换平台表面上的MIPs作为识别元件，特异 性的结合复杂基质中的微量目标分析物，这将引起传感器的 荧光淬灭，而淬灭程度与目标分析物的量有关。 缺陷：残余模板的泄露
和直接荧光定量检测
原理：二嗪农与MIP的特异性识别空腔结合，导致了荧光淬灭
结果：高选择性识别检测+快速的吸附脱附
Zhao YY,Ma YX, Li H et al (2011) Anal Chem 84(1):386–395
将MIPs应用于废水处理的关键障碍
机理研 究不足
关键障碍
亲水性 MIPs 残余模 板泄露
MIP-CNTs复合材料检测痕量三氯生
CNTs@TCS-MIPs：动力学快、吸附容量大、选择性好 提取效率和选择性：CNTs@TCS-MIPs ＞ CNTs@NIPs
Gao RX, Kong X, Su FH et al (2010) J Chromatogr A 1217(52):8095–8102
MIPs-量子点复合材料
量子点优点：光稳定好、光致发光效率高、量子尺寸效应等
量子点缺点：易受模板分子结构相似物质的干扰，非特异性 结合导致其荧光背景值偏高，从而使其特异性和检测的灵敏 度受限，成为量子点广泛应用的主要障碍。 解决：将分子印迹技术的高选择性与量子点的优异荧光特性相结合
例：量子点QDs@MIP纳米微球复合材料用于农药的特异性识别
亲和 能力 强
选择 性高 构效 预定性
再生识 别能力 强
分子印 迹聚合 物
稳定 性好
抗恶劣 环境能 力强
分子印迹技术
特异性 广泛 实用性
制备 成本 低
广泛地应用于手性固定相分离、 固相萃取、膜分离、仿生传感器、 模拟酶催化及药物控释等领域中
Overview of review structure
非特异性吸附 氢键，疏水作用， 范德华力
特异性吸附
空腔的选择性识别
MIPs作为吸附剂的局限
单一目标污染物 的富集与吸附
实际应用需考虑 成本和效率
制备多功能MIPs 优化MIPs的制备 及提高效率
实验室研究：已有效去除一系列有机污染物
实验室研究
众多复杂性
大规模工业应用
作为催化剂降解污染物
MIPs作为催化剂的优势及应用