分子印迹技术.pptx

分子印迹技术（MolecularImprintingTechnique，MIT）又称分子烙印技术，是近年来集高分子合成、分子设计、分子识别、仿生生物工程等众多学科优势发展起来的一门新型的交叉学科。分子印迹技术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。分子印迹技术的出现是受免疫学启示的结果。Pauling提出的抗原抗体理论认为，当外来抗原进入生物体内时，体内蛋白质或多肽链会以抗原为模版，通过分子自组装和折叠形成抗体。这预示着生物体所释放的物质与外来抗原之间有相应的作用基团或结合位点，而且它们在空间位置上是相互匹配的，这就是分子印迹技术的理论基础。分子印迹技术自20世纪70年代以来发展十分迅猛。特别是1993年Vlatakis在《Nature》上发表有关茶碱分子的印迹聚合物（MolecularImprintedPolymers，MIPs）的报道后，每年公开发表的相关论文数几乎直线上升。目前主要从事MIT研究工作的国家有瑞典、日本、德国、美国、英国、中国等十多个。国内主要研究单位有大连化物所、南开大学、兰州化物所、上海大学、军事科学院毒物所、湖南大学、东南大学、防化研究院等。茶碱又名二氧二甲基嘌呤具有强心、扩张冠状动脉、松弛支气管平滑肌和兴奋中枢神经系统等作用。主要用于治疗支气管哮喘、肺气肿、支气管炎、心脏性呼吸困难等疾病。/英晓光老师的研究方向MIT之所以发展如此迅速，主要是因为它有三大特点：●预定性（predetermination）●识别性（recognition）●实用性（practicability）预定性：根据不同的目的制备不同的MIPs，以满足不同的需要。识别性：MIPs是按照模版分子定做的，可以专一地识别印迹分子。实用性：它可以与天然的生物分子识别系统相比拟，例如，酶和底物；抗原与抗体等。由于它是化学合成方法制备的，具有天然分子系统不具备的抗恶略环境的能力，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：分子印迹聚合物是一类内部具有固定大小和形状的孔穴并具有确定排列功能基团的交联高聚物。/模板分子（印迹分子），即待分离、待识别物质的纯品。一般来说分子中含有强极性基团的化合物可以制备高效能的MIPs。目前用于分子印迹的分子很广泛，如药物分子、氨基酸、碳水化合物等均已成功地用于分子印迹聚合物的制备中。功能单体，必须带有能与印迹分子发生作用的功能基，如与印迹分子成共价键的基团、产生氢键的基团或能与印迹分子发生离子交换作用的基团等。比较常用的功能单体有丙烯酸、丙烯酰胺和苯乙烯类，对某些金属螯合反应还常常用到亚氨基二乙酸衍生物。另外，天然聚合物如蛋白质也可作为单体对其他分子进行印迹。交联剂，它的作用是使模板分子和功能单体形成高度交联、刚性的聚合物，“固化”单体的功能基团在模板分子周围的特定位置，并保持对印迹分子起识别作用的位点在使用过程中空间形状不发生变化，使特异选择性得以保留。为了得到高度交联的聚合物，目前最有效的交联剂是乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯等。溶剂，在分子印迹中发挥着重要作用。聚合时，溶剂可能影响模板分子和功能单体间的作用强度或聚合反应的动力学。一般来说，溶剂的极性越大产生的识别效果越弱。应用极性强的溶剂会不可避免地减弱模板分子和功能单体间的相互作用，从而导致弱的识别。另外，溶剂还会影响聚合物形态学，使聚合物溶胀导致结合部位三维结构的变化，引起弱的结合。通常识别用溶剂最好与聚合用溶剂一致，避免任何溶胀问题。制备步骤：MIPs制备过程中的聚合反应是通过自由基引发的，一般以偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈为引发剂。常用的引发方式有光照、加热、加压、电合成等。低温光引发应用最为普遍，其中又以紫外光的能量适中而应用最多。聚合的方法有沉淀聚合、原位聚合、乳液聚合、多步溶胀聚合和表面印迹法等，应依据其所用场合选择合适的方法。/第一步，使目标分子（印迹分子或模板分子）和具有适当功能基团、可以形成聚合物的功能单体分子在适当的介质条件下形成单体-模板分子复合物。第二步，在单体-模板分子复合物体系中加入过量的交联剂，在致孔剂的存在下，使功能单体与交联剂发生聚合反应形成高分子聚合物。于是，功能单体上的功能基团就会在特定的空间取向上被固定下来。第三步，透过适当的物理或化学的方法将模板分子从上述高分子聚合物中提取出来，得到分子印迹聚合物。分子印迹聚合物的特点：在分子印迹技术中所用的聚合物必须具有特定的物理及化学性质，并对一些物理化学作用具有一定抵抗能力。除具有上表所列的特点外，印迹聚合物还具有制备简单快速，稳定性强，可以长期保存等优点，尤其是对某些生物物质检测与分离。若无天然物质可以对应其特异性相互作用，也可通过分子设计制备出具有人工识别位点的印迹聚合物，用