分子印迹技术及其应用Learning Objectives: 一、分子印迹技术起源与概况 二、分子印迹技术原理与特点 三、分子印迹聚合物 四、分子印迹技术的应用 五、分子印迹技术存在的问题与展望 分子印迹技术的起源与概况一、分子印迹技术也叫分子膜板技术，最初出现于20世纪40 年代的免疫学，当时Pauling首次提出抗体形成学说 二、1972年Wulff G研究小组首次成功制备出分子印迹聚合 物（molecular inprinted polymers）使这方面的研究产 生了突破性进展 三、80年代后非共价型膜板聚合物的出现，尤其是1993年 Mosbach等人有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道，使这 一技术有了新的发展，并由此使其成为化学和生物交叉的 新兴领域之一 四、目前，全世界至少有包括瑞典、日本、德国、美国、中 国在内的10多个国家、100个以上的学术机构和企事业单 位在从事这一技术的研究与开发分子印迹技术的原理与特点定义：原理步骤：分子印迹技术（MIT）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）在一定溶剂中，膜 板分子（Template Molecular，即印迹分子 ）与功能单体（ Functional Monomer） 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（ Cross linker），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 合在膜板分子周围形成 高交联的刚性聚合物。
3）将聚合物中的 印迹分子洗脱或解离 出来分子印迹的原理与步骤Outline of the traditional molecular inprinting process分子印迹基本趋向：v一、共价键法 主要由Wulff及其同事创立v二、非共价键法 主要由Monomer及其同事 创立v三、将共价作用与非共价作用相结合，应用 于置备分子印迹聚合物（MIPs）共价键法（预组装法）印迹分子与功能单体以可逆的共价键结合 ，所采用的单体通常是低分子的化合物，此 单体与印迹分子形成的共价键键能适当，在 聚合时能牢固结合、聚合后又能完全脱除特点：空间位置固定准确，能够移走大量的 印迹分子但是，对携带适当结合基团的化 合物选择性低非共价键法（自组装法）v 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、氢键、疏水作用以及范得 华力等其中最重要的类型是静电引力 是分子印迹技术的研究热点，发展很 快 特点：非共价法的分子印迹系统具有多样 性和普遍性, 可使用多种功能单体,印迹 分子可以用很简单的方法除去,但专一性 不如共价结合作用.分子印迹技术的特点v（1）预定性（predetermination）v即它可以根据不同的目的制备不同的MIPs，以满足不同的需 要。
v（2）识别性（recognition）v即MIPs是按照膜板分子定做的，可专一地识别印迹分子v（3）实用性（practicibility）v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 体等相比拟但由于它是由化学合成方法所制备的，因此又 具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子印迹聚合物的合成材料与制备方法一、膜板分子的选择 二、溶剂的选择 三、功能单体的选择 四、交联剂的选择制备MIPs目前最常用的交联剂是乙二醇二甲基 丙烯脂(EDMA)主要是因为其价格便宜,容易纯化,而 且制备的分子印迹聚合物性质稳定.制备共价键型印迹聚合物通常使用的功能单体是含 有乙烯基的硼酸、醛以及二醇等因为硼酸和邻二醇基 团形成的脂键可逆性好，易于形成和断裂非共价型印迹聚合物最常用的功能单体是α-甲基丙烯 酸,其分子内除具有一个碳碳双键外,还具有一个羧基,可 以以离子键与胺、羧基化合物等发生作用.反应溶剂对分子间作用力和MIPs的形态影响 很大所以必须根据印迹分子与功能单体间可 能的作用力类型选择适宜的溶剂聚合物几乎对膜板分子没有限制，碳水化合物、 羧酸类、氨基酸、乃至金属离子均可被用于制备MIPs 。
一般地，分子中含有强极性基团的化合物易于制备 高效能的MIPs分子印迹聚合物的聚合方法v一、封管聚合法v二、本体聚合法v三、表面印迹法v四、扩散聚合法v五、悬浮聚合法v但目前大多数制备采用封管聚合法v 即将印迹分子、功能单体、交联剂和引发剂 按一定的比例溶解在惰性溶剂中,然后移入一玻璃 安培瓶中,采用超声波脱气,通氮除氧,在真空下密 封安培瓶,经热引发或紫外光照射引发聚合一段时 间得到块状聚合物.经粉碎、研磨、筛选等过程获 得适度大小的粒子,洗脱除去膜板分子,经真空干燥 后即成.该方法制备的MIPs具有满意的“记忆能力”,对 印迹分子有良好的选择性和识别性.分子印迹聚合物的性能测定v电势测定法v高效液相色谱分析v傅式变换红外光谱法v核磁共振法分子印迹聚合物的特性v评价指标 特 性v物理稳定性 抗机械作用、高温、高压v化学稳定性 抗酸碱、有机溶剂、金属离子v储存时间 ≥8个月(吸附性能不变)v吸附容量 印记分子/聚合物=0.1~1 mg/gv对印记分子的 可重复使用100次以上且不丢失吸附性能v记忆性 v 回收率 ≥99%v结合强度 mm级(色谱),nm级(放射性配体分 析)分子印迹技术的应用v（1）用于化学仿生传感器v（2）膜 技 术v（3）天 然 抗 体 模 拟v（4）选 择 性 催 化 剂v（5）用 于 色 谱 固 定 相v（6）固 相 萃 取 剂v（7）药 物 手 性 分 离v（8）药 物 控 制 释 放v（9） 农 残 分 析Table 3 Analytes used in clinical drug analysison MIPs分析对象 Analytes 参考文献 References2 ,4 二氯苯氧乙酸 2 ,4 Dichlorphenoxyacitic 101 ,102 扑热息痛 Acetaminophen 85 肾上腺素类药物 Adrenergic drug 86 92 乙基腺嘌呤 92Ethyladenine 103～106 雄252烯23β,17β2二醇 87 己雌酚、二甲基己烯雌酚、双烯雌酚 107 Androst252ene23β,17β2diol Hexestrol , dimethylstilbestrol , dienstrol 雄烯酮类 Androstenone 88S2异布洛芬 S2Isobuprofen 108 22氨基吡啶 22Aminopyridine 89 ,90 S2萘普生 S2Naproxen 109 巴比妥类化合物 Barbiturates 65尼古丁 Nicotine 110 N,S2二(2 ,42二硝基苯基)谷光苷肽 N,S2Bis2 91 (2 ,42dintrophenyl)glutathione 2 苯基酪酸 2 Phenylbutyric acid 106 胆固醇 Cholesterol 56 ,92萘心胺 Propranolol 46 ,111 ,112 氯霉素 Chloromycetin 93 抗麻醉药物 Sameridine 113Table 4 Enzyme2minic catalyzed reaction on MIPs催化反应 Catalyzed reaction 参考文献References苯甲酸酯的乙酰基转移 121 Acetyl transferof ethyl 4 氟 4 (对硝基苯基) 丁酮脱 HF 127 benzoate fluorine2(p2nitrobenzyl) butanone HF 催化Diels2Alder 反应 122 氨基酸衍生物水解 127 Hydrolysisof an amino acidaction derivativ 2。