分子印迹技术.doc

分子印迹技术研究进展摘要分子印迹技术是结合高分子化学、生物化学等学科发展起来的一门边缘学科。它对于研究酶的结构、认识受体-抗体作用机理及在分析化学等方面有重要的意义。本文从分子印迹聚合物的识别机理、分子印迹聚合制备条件和制备技术三个方面综述了分子印迹的研究进展,最后展望了分子印迹发展前景。关键词：分子印迹聚合物;印迹分子;综述40年代,Pauling。试图用锁匙理论解释免疫体系。虽然他的理论经后人的实践证明是错误的,但是在他的这种错误的理论中仍有两点是正确的:(1)生物体所释放的物质与外来物质有相应的结合位点;(2)生物体所释放的物质与外来物质在空间上相互匹配。正是基于这两点假设,化学家们发展了一项有效的分析技术称为分子印迹技术(molecularimprinting,MIP),在国内也有人把它称为“分子烙印”。1949年,Dickey首先提出了“分子印迹”这一概念,但在很长一段时间内没有引起人们的重视。直到1972年由Wulff研究小组首次报道了人工合成的有机分子印迹聚合物之后,这项技术才逐渐人们所认识,并于近10年内得到了飞速的发展。MIPs具有三个特性:(ⅰ)预定性,可根据不同目的制备相应的MIPs;(ⅱ)识别性,MIPs是依据模板定做的,它具有与模板分子的立体结构和官能团相符的孔穴,所以选择性地识别模板分子;(ⅲ)实用性,它可以与天然的生物识别系统如酶与底物、抗原与抗体等相媲美,具有抗恶劣环境、稳定性高和使用寿命长等优点。二十多年来,在固相萃取、膜分离技术、异构体的分离等方面获得广泛研究,展现了良好应用前景。本文综述了MIPs的识别机理、制备技术条件及应用方面新进展.1.分子印迹技术的基本概念和原理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(模板分子)完全匹配的聚合物的实验制备技术。它是通过以下方法实现的:(1)首先以具有适当功能基的功能单体与模板分子结合形成单体-模板分子复合物;(2)选择适当的交联剂将功能单体互相交联起来形成共聚合物,从而使功能单体上的功能基在空间排列和空间定向上固定下来;(3)通过一定的方法把模板分子脱去。这样就在高分子共聚物中留下一个与模板分子在空间结构上完全匹配,并含有与模板分子专一结合的功能基的三维空穴。这个三维空穴可以选择性地重新与模板分子结合,即对模板分子具有专一性识别作用。这个三维空穴的空间结构和功能单体的种类是由模板分子的结构和性质所决定的。由于用不同的模板分子制备的分子印迹聚合物具有不同的结构和性质,所以一种印迹聚合物只能与一种分子结合,也就是说印迹聚合物对该分子具有选择性结合作用。一个理想的分子印迹聚合物应具备以下性质:(1)具有适当的刚性,聚合物在脱去模板分子后仍能保持空穴原来的形状和大小。(2)具有一定的柔性,使底物与空穴的结合能快速达到平衡。柔性对于分子印迹聚合物模拟酶来说尤其具有重要意义。(3)具有一定的机械稳定性,这一点对于高效液相色谱(HPLC)尤为重要。(4)具有热稳定性,使其能在较高温度环境下使用,因为对于一般的反应来说,温度较高使动力学上更有利。2MIPs的识别机理MIPs含有识别印迹分子的识别位点和孔穴,主要是通过共价键/非共价键作用进行分子识别。2.1共价键结合作用在MIPs的制备过程中,印迹分子与功能单位在聚合前先形成共价型化合物,聚合后再打开共价键,洗出印迹分子,得到MIPs。MIPs中识别位点的形状、功能基的精确排列与印迹分子互补。迄今为止,人们使用的共价键包括硼酸酯、西佛碱、缩醛酮等化学键。一般来说,共价键作用较强,在分子识别过程中结合和解离速度慢,难以达到热力学平衡,不适于快速识别,且识别能力与生物识别相差太远,制备条件苛刻且价格昂贵,近年来这种制备方法发展缓慢。2.2非共价键结合作用在制备MIPs的过程中,印迹分子与功能单体,首先通过一或几种非共键作用自组装成具有多点相互作用和确定关系的复合物,再加入交联剂和引发剂,聚合后这种相互作用被固定下来。因为非共价键相互作用较弱,在温和条件下可以除去印迹分子,底物的结合和解离平衡也可以较快达到。聚合可除去绝大部分未反应的化合物,MIPs对印迹分子就具有较高的结合选择性。但这种印迹过程印迹分子与功能单位的化学计量数比不怎么明确,并难以确定。常见的非共价键作用有:氢键、静电力、金属螯合和疏水作用等。使用较多的是氢键,如果只有单一氢键作用,其识别效果不佳,但是在印迹过程中协同氢键或氢键和其他的非共价键共同作用时,MIPs就会具有很好的识别性。2.3共价键和非共价键共同作用聚合时功能单体和印迹分子通过共价键相作用,这样就可以获得在空间精确固定排列的结合基团。而在识别过程中,依靠的是非共价键作用,功能单体和印迹分子的结合/离解速度较快,操作简单,适于快速识别,并且其识别机理和生物比较接近.2.4分子印迹