分子印迹技术及其应用

(3)将聚合物中的印迹分子洗脱或解离出来， 这样在聚合物中便留下了与模板分子大小 和形状相匹配的立体孔穴，同时孔穴中包 含了精确排列的与模板分子官能团互补的 由功能单体提供的功能基团。这便赋予该 聚合物特异的“记忆”功能，即类似生物 自然的识别系统，这样的空穴将对模板分 子及其类似物具有选择识别特性。
五 需要更深入研究的问题是
1 分子识别机理研究相对肤浅。对主客体的识别 机制没有统一说法,有些研究者认为主客体分子间 空间有方向性非共价键起决定作用,有些研究者认 为空间效应起到关键作用。对结合位点的作用机 理和传质机理了解也较少。
色谱分析分子印迹
色谱技术是分子印迹聚合物的又一应用,可 以用作分析,用于建立高效液相色谱或毛细 管电泳方法,在此,分子印迹聚合物类似于免 疫色谱中的免疫吸附剂。聚合物本体合成 后研细装柱或直接原位合成用作色谱柱。
酶模拟
分子印迹最富挑战性的应用研究是对酶的人工模 拟.同抗体酶一样,人们试图用分子印迹来获得酶的 结合部位和催化基团,从而显示酶的活性。Sarhan 以吡多醛为印迹分子,用4-乙烯基咔唑为单体制备 出分子印迹高聚物,它促进了氨基酸衍生物的质子 转移。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。由于过渡态能促进产物的 形成,所以印迹过渡态类似物成为最普遍地制备模 拟酶的方法 。
四 分子印迹技术的应用
1 分子印迹聚合物在层析上的应用 2 抗体/受体结合模拟 3 色谱分析分子印迹 4 酶模拟 5 生物传感器
分子印迹聚合物在层析上的应用
由于目前有相当的药物未得到拆分,而分子 印迹聚合物可用于层析固定相来分离对应 体,因此分子印迹层析(Molecular Imprinting chromatography)对解决药物拆分就具有很 大潜力。
三 分子印迹技术的特点
由上可见MIP有三大特点：
(1)预定性 (2)识别性 (3)实用性
(1)预定性
即它可以根据不同的目的制备不 同的M IPs，以满足各种不同的需 要
(2)识别性
即MIP是按照模板分子定做的， 可专一地识别印迹分子
(3)实用性
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。
分类
目前，根据模板分子和聚合物单体之间形成 多重作用点方式的不同，分子印迹技术可以 分为两类:
(1)共价键法(预组装方式) (2)非共价键法(自组装方式)
(1)共价键法(预组装方式)
共价结合型MIPs最早由Wulff等提出,特点 是功能单体与模板分子之间以共价键结合。
但这种共价结合型的MIPs印迹分子限制较 大，共价作用较强，结合与解离速度缓慢， 难以达到热力学平衡，不适合于快速识别， 并且识别作用机理与生物识别相差甚远， 且操作复杂，因此这种方法发展缓慢。
生物传感器
传感器通常是指由敏感部件与转化器紧密 配合,对特定物质组分具有选择性和可逆响 应的分析装置。传感器的敏感层与复杂样 品中特定的目标分析物之间的识别反应会 产生一些物理学信号的变化,再通过效应器 转换成第二信号,用于物质的检测；
分子印迹聚合物为传感器提供敏感材料,分 子印迹聚合物化学性质稳定,成本低。应用 分子印迹聚合物取代天然物质制备的传感 元件可能具有潜在的优势,它们很稳定,可在 苛刻的环境下使用。如果没有生物识别元 件发现,分子印迹聚合物则是唯一的选择 。
(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、金属螯合、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。
与共价法相比非共价法简单易行，模板分 子易于除去，其分子识别过程也更接近于 天然的分子识别系统，如“抗体一抗原” 和“酶一底物”等。在印迹过程中还可以 同时采用多种单体以提供给模板分子更多 的相互作用，改善印迹效果。因此是分子 印迹技术的研究热点，发展很快。
功能单体
交联剂
分子空穴
分子印迹的步骤
分子印迹技术一般包括以下几个步骤： (1)在一定溶剂(也称致孔剂)中， 模板分子
(TemplateMolecule，即印迹分子)与功能单 体(FunctionalMonomer)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；
抗体/受体结合模拟
MIPs与印迹分子之间作用的强度与选择性在一定 程度上可以和抗原与抗体之间的作用相媲美，因 而可用于抗体模拟。Mobasch等用茶碱分子印迹 的聚合物测定病人血清中的茶碱含量，所得结果 与酶联免疫分析结果一致。这种模拟抗体制备简 单、成本低，在高温、酸碱及有机溶剂中具有较 好的稳定性，此外还可以重复使用。
1972年Wulff小组首次报导成功制备出分子印迹聚合物。 经过二三十年的努力,分子印迹技术趋于成熟,并在分离提
纯、免疫分析、模拟酶以及生物传感器等方面显示出应用潜 力和广泛的应用前景。
二 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。
分子印迹技术及其应用
06级药理 刘祥国
一 分子印迹技术的产生和发展
分子印迹的出现源于免疫学,早在二出一种当抗原侵入时生物体产生 抗体的理论。
20世纪40年代,当时诺贝尔获得者Ｐａｕｌｉｎｇ在免疫 学研究中提出了抗体的形成学说,认为抗体的合成是以抗原 为模板的，后来“克隆选择”理论否定了Pauling的抗体形 成学说,但这种学说却为分子印迹理论奠定了基础。