DOI ：10．3724/SP．J．1096．2013．20904
邻-硝基酚分子印迹聚合物为涂层固相萃取搅拌棒的
制备及其萃取性能研究
农舒予
林福华陈林利黄晓佳
*
袁东星
（厦门大学滨海湿地生态系统教育部重点实验室，环境与生态学院，厦门361005）
摘
要
以邻-硝基酚为模板，甲基丙烯酸二甲胺乙酯和4-乙烯基吡啶为混合单体，利用整体材料“原位”聚
合技术制备分子印迹聚合物为涂层的固相萃取搅拌棒（MIP-SBSE ）。考察了制备条件对MIP-SBSE 选择吸附性能的影响，
并与高效液相色谱-二极管阵列检测器联用，探讨MIP-SBSE 对环境水样中邻-硝基酚及其它酚类物质的选择萃取性能。考察了样品基底中离子强度、
pH 值以及吸附时间和解吸时间等萃取条件对目标化合物选择性能影响。结果表明，在最佳萃取条件下，MIP-SBSE 对模板分子及其它酚类物质具有一定选择性能和较高的富集能力，
对邻-硝基酚的线性范围为3．0 200μg /L ；检出限LOD （S /N =3）为0．13μg /L ；定量限LOQ （S /N =10）为0．40μg /L 。在实际样品分析中，模板分子加标回收率为83．4% 120．9%；其它酚类物质的加标回收率在59．8% 129．0%之间。关键词
分子印迹聚合物；搅拌棒固相萃取；高效液相色谱；邻-硝基酚
2012-09-06收稿；2012-11-13接受
本文系国家自然科学基金（No．21077085）、
福建省新世纪优秀人才项目和厦门大学本科生基础创新科研基金（No．CXB2011037）资助*E-mail ：hxj@xmu．edu．cn
1引言
硝基酚类是农药、制药工业、杀虫剂、感光材料以及橡胶生产中的原材料或中间体，是一类常见的有
机污染物［1］
。硝基酚类物质进入生物体后，经酶转化为亚硝基和羟氨基衍生物，前者影响细胞携氧能力，后者具有致癌性
［2］
。因其毒性较强，已被美国环保局列入“优先控制污染物”名单［3］
。
硝基酚的检测方法常见的有分光光度法［4］、电化学方法［5］、气相色谱法［6］、离子色谱法［7］
以及液相色谱法［8］
等。但是上述方法选择性较差，操作较为繁琐，不易实现快速测定。因此，对硝基酚类物质的
监测需要发展新的样品前处理技术。分子印迹聚合物（Molecularly imprinted polymer ，MIP ）是一种三维网状聚合物，其兼备了生物识别体系和化学识别体系的优点，具有选择性高、稳定性好、制备简单等特点，可选择性识别复杂样品中的目标物，
因此被广泛应用于样品前处理中［9，10］
。目前，利用MIP 做吸附剂的萃取技术包括固相萃取（SPE ）［11］、固相微萃取（SPME ）［12］、管内固相微萃取（ITSPME ）［13］
和搅拌棒
固相萃取（SBSE ）［14，15］
等萃取模式。这些萃取技术在取得应用的同时也存在不足，如SPE 操作较为繁琐，且需一定的有机溶剂；SPME 和ITSPME 所含吸附剂量较少而萃取容量较低；SBSE 则具有操作简便、
吸附容量高和环境友好等优点。本研究以邻-硝基酚为模板分子，甲基丙烯酸二甲胺乙酯和4-乙烯基吡
啶为双功能单体，制备MIP 整体材料并作为SBSE 涂层（MIP-SBSE ），将MIP 和SBSE 的优点相结合，发展硝基酚简便和具有选择性能的样品前处理过程，同时与液相色谱/二极管阵列检测器（HPLC /DAD ）联用，建立测定环境水样中邻硝基酚及其它酚类物质的MIP-
SBSE-HPLC /DAD 分析体系。2
实验部分
2．1
仪器与试剂
高效液相色谱仪：LC-20AB 泵；CBA-20A 控制器；SPD-M20A DAD 检测器（日本Shimadzu 公司）；7725i 进样阀（美国Rheodyne 公司）。甲基丙烯酸二甲胺乙酯（DMAM ，98%），4-乙烯基吡啶（4-VP ，99%）和乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA ，97%），均购自日本TCI 公司；乙腈和甲醇（色谱纯，美国Tedia 公司）；苯酚（P ，99%，上海试剂厂）；双酚A （BPA ，98%）、邻-硝基酚（o -NP ，98%）、氯酚（o -CP ，98%）、二
第41卷2013年4月
分析化学（FENXI HUAXUE ）研究报告Chinese Journal of Analytical Chemistry
第4期585 589
氯苯酚（2，4-DCP，99%）和2，4-二甲基苯酚（2，4-DMP，98%），均由Alfa Aesar公司（天津）提供。其它试剂均为分析纯。实验用水均为Milli-Q水（美国Millipore公司）。
2．2标准溶液的配制
分别称取10．0mg各标准样品，以甲醇溶解并定容于10mL棕色瓶中，配制成1000mg/L的单标储备液。取各单标储备液1mL配制成100mg/L混标储备液，置于4?的冰箱中保存。使用时，用Milli-Q 水将混标储备液稀释到所需浓度。
实际样品分别为实验室自来水、蜂蜜以及厦门大学附近海域的海水。使用前用0．45μm滤膜过滤。2．3色谱条件
色谱分离柱：Phenomenex LC-18（250mm?4．6mm i．d．5μm）；流动相：水-乙腈（60?40，V/V）二元溶液；流速：0．8mL/min；检测波长：271nm；进样体积：20μL。
2．4MIP-SBSE的制备
将适量o-NP和单体混合液溶于适量乙腈中，按比例加入EDMA和AIBN（具体比例见表1）。将该溶液超声10min，通氮气除氧5min，之后将溶液倒入内径为3mm的玻璃管中，垂直放入预处理过的搅拌磁子，将玻璃口密封，70?下聚合12h。聚合完成后，除去玻璃管，取出搅拌棒，置于甲醇-乙酸（9?1，V/V）混合液浸泡至无o-NP被检出。
空白分子印迹聚合物（NIP）萃取棒的合成除了不加模板分子o-NP外，其余步骤同MIP的制备。2．5实验方法
室温条件下，准确量取100mL加标水样于250mL烧杯中，放入SBSE，以200r/min的速度进行搅拌萃取。萃取完成后，取出SBSE，置于3．0mL解吸溶液中以同样搅拌速度进行解吸。解析完后，取该解吸液氮吹浓缩至0．5mL，直接进行色谱分析。
3结果与讨论
3．1MIP-SBSE的制备
为了获得MIP-SBSE的最佳制备条件，以o-NP为目标物质，考察了模板分子用量、单体/交联剂比例以及致孔剂用量对MIP吸附性能的影响（表1）。从表1可见，当o-NP的加入量为0．010g，4-VP和DMAM功能单体量分别为0．115和0．107g，单体混合液与致孔剂比例为50?50（w/w）时，即MIP6，MIP-SBSE具有最佳的选择吸附性能，因此棒MIP6的制备条件用于随后的研究。
表1不同制备条件的MIP-SBSE与NIP-SBSE对o-NP的萃取性能比较
Table1Comparison of extraction performance of molecularly imprinted polymer（MIP）-stir bar sorptive extraction（SBSE）and non-imprinted polymer（NIP）-SBSE for o-nitrophenol（o-NP）
分子印迹搅拌棒MIP-SBSE 模板分子
o-NP（g）
混合单体Mixture monomer
4-VP（g）MADME（g）
EDMA
（g）
ACN
（g）
AIBN
（mg）
响应比a
Ratio
MIP10．0300．0490．0460．8160．844815．01．20
MIP20．0300．0680．0640．7800．844815．01．05
MIP30．0300．0910．0850．7340．844815．01．27
MIP40．0300．1150．1070．6830．844815．01．65
MIP50．0300．1370．1280．6430．844815．01．38
MIP60．0100．1150．1070．6830．844815．02．20
MIP70．0200．1150．1070．6830．844816．01．39
MIP80．0400．1150．1070．6830．844817．01．27
MIP90．0500．1150．1070．6830．844816．01．43
a：MIP-SBSE与NIP-SBSE对o-NP的萃取性能比值（The ratio of extraction performance between MIP-SBSE and NIP-SBSE for o-NP）。4-VP：4-Vinylpridine；MADME：Methacrylic acid2-dethylaminoethy ester；EDMA：Ethyleneglycol dimethacrylate；AIBN：Azodiisobutyroni-trile；ACN：Acetonitrile．
3．2MIP-SBSE对o-NP萃取条件的优化
实验以P，BPA，o-NP，o-CP，2，4-DCP和2，4-DMP为目标物质，考察了离子强度及pH值，吸附和解吸时间等因素对MIP-SBSE的选择吸附性能的影响。
685分析化学第41卷
3．2．1
离子强度的影响
根据文献以及本课题组已有的研究基础［16，17］
，离子强度对萃取效率有较大
影响。本实验通过添加不同量的NaCl 改变基底的离子强度，从图1可见，添加少量NaCl （5%）时，
MIP-SBSE 对所有目标物的吸附量均有所下降，o -NP 和BPA 较为明显；之后随着NaCl 量的增加，MIP-SBSE
对目标物的吸附量缓慢上升；当添加量达到25%时，对o -NP 选择富集能力达到最大。因此选择添加25%的NaCl 来改变样品基底的离子强度。3．2．2
pH 值的影响
在固定其它实验参数条件下，样品基底pH 值从2．0增加到12．0，其对萃取结果
的影响如图2所示。由图2可见，对模板分子o -NP 而言，pH 值从2．0增加到11．0时，吸附量未明显变化；
pH 值继续增加，吸附性能显著下降。主要是由于MIP 中的印迹空穴可通过氢键作用实现对模板分子o -NP 有效萃取。因此，MIP-SBSE 对o -NP 的吸附受pH 值的影响较小；但当pH ＞11时，目标物中的 OH 基团解离，打断了其与印迹空穴中的氢键作用，因此吸附量逐渐下降。因此，选择最佳pH 值为7
。
图1离子强度对萃取效率的影响
Fig．1
Effect of ionic strength on extraction efficiency
实验条件：吸附和解析时间均为2．0h ，没有调节样品的pH 值，
6种目标化合物的添加浓度均为100μg /L 。Extraction and desorption time were 2．0h and 2．0h ，respectively ；the pH value in the matrix did not be changed．Spiked concentra-tion of each analyte was 100μg /L．1．o -NP ；2．BPA （Bisphenol A ）；3．2，
4-DMP （2，4-Dimethylphenol ）；4．o -CP （o -Chlorophe-nol ）；5．2，4-DCP （2，4-Dichlorophenol ）；6．P （Phenol ）
．
图2样品基底pH 值对萃取效率的影响
Fig．2
Effect of pH value of sample on extraction efficiency
实验条件：吸附和解析时间均为2．0h ，离子强度为25%（w /V ），6种目标化合物的添加浓度均为100μg /L 。
Extraction and desorption time were 2．0h and 2．0h ，respectively ；ionic strength was 25%（w /V ）．Spiked concentration of each analyte was 100μg /L．Curve numbers are the same as in Fig．1．
3．2．3
吸附和解吸时间的影响吸附时间对MIP-SBSE 的吸附性能有较大影响。分别吸附0．5，1．0，1．5，2．0，2．5，3．0和3．5h ，考察6种酚类物质的萃取效果。结果表明，在吸附3．0h 时，MIP-SBSE 对所有目标120993物质可达到最佳吸附。以含10%（V /V ）乙酸的乙腈为解吸溶剂，分别吸附0．5，1．0，1．5，2．0和2．5h 。实验结果表明，解吸1．0h ，目标化合物可以从MIP-SBSE 上被完全解吸。因此，吸附和解吸时间分别确定为3．0h 和1．0h 。
综上所述，MIP-SBSE 对o -NP 的最佳选择萃取条件为：样品基底pH 值为7．0，离子强度为25%
（w /V ），吸附3．0h ，含10%（V /V ）乙酸的乙腈为解吸溶剂解析1．0h 。3．3
萃取选择性能评价
在最佳萃取条件下，对比了MIP-SBSE 和NIP-SBSE 对6种酚类、苯（B ）和甲苯（T ）萃取性能。结果
表明，MIP-SBSE 对6种酚类物质吸附性能均明显高于NIP-SBSE ，显示出较强的选择吸附性能。MIP-SBSE 对P ，o -CP ，BPA ，o -NP ，2，4-DMP 和2，4-DCP 的萃取选择因子分别为1．22，1．78，1．37，1．95，1．76
和1．50；而对于B 和T ，其在MIP-SBSE 和NIP-SBSE 上的吸附则没有明显差异，萃取选择因子分别为1．02和0．98。实验结果说明，MIP-SBSE 可通过氢键作用实现对酚类物质的选择性萃取，而对于无法形成氢键的苯和甲苯，主要通过疏水作用被吸附。因此，MIP-SBSE 和NIP-SBSE 对其吸附性能没有明显差异。3．4
最大富集量考察
在最佳实验条件下，考察了MIP-SBSE 与NIP-SBSE 对o -NP 的最大富集量。从图3可见，当加标浓
度为4．2 5．6mg /L 时，MIP-SBSE 与NIP-SBSE 的富集能力均达到了最大量，其中MIP-SBSE 的富集能力是NIP-
SBSE 的2．5倍。7
85第4期农舒予等：邻-硝基酚分子印迹聚合物为涂层固相萃取搅拌棒的制备及其萃取性能研究
图3MIP-SBSE 与NIP-SBSE 对o -NP 的最大富集能力对比Fig．3
Comparison of enrich capacity with MIP-SBSE
and NIP-SBSE
3．5
标准工作曲线和检出限
本方法对o -
NP 测定的线性范围为3．0 200μg /L ，具有良好的线性关系（R 2
=0．9858），LOD （S /N =3）和定量限LOQ （S /N =10）分别为0．13和
0．40μg /L 。方法具有良好的重现性，日间RSD 为5．5%（n =5），棒间重现性的RSD 值为5．3%，表明本方法具有较高的灵敏度和实验可重复性。3．6对实际水样的测定
将MIP-SBSE 与HPLC-DAD 联用，用于个实际样
品中o -NP 和其它酚类物质的测定（表2），蜂蜜和3个水样中均未检出o -NP 。实际样品中，复杂的基
底往往对萃取效率产生干扰。本实验通过测定实际样品不同加标量的回收率，考察方法用于实际样品
中o -
NP 及其它酚类物质测定的可行性。在两种不同加标量（10和100μg /L ）下，本方法对o -NP 均具有理想的回收率，其值在83．4% 120．9%之间，RSD ＜10%，说明方法具有良好的重现性。同时也考察了MIP-SBSE 对其它酚类物质的加标回收率，其值在59．8% 129．0%，结果令人满意。
表24种实际样品的空白及加标回收率（n =3）
Table 2Recoveries of standard addition in real samples （n =3）
样品Samples 加标量Spiked （μg /L ）苯酚P
测定值Found （μg /L ）Recovery （%）RSD （%）氯酚2-CP 测定值Found （μg /L ）Recovery （%）RSD （%）双酚A BPA 测定值Found （μg /L ）Recovery （%）RSD （%）蜂蜜Honey 自来水Tap water 海水1Sea water 1海水2Sea water 210．08．7887．89．111．3112．86．610．8107．85．9100．059．859．86．377．577．59．680．080．05．010．010．5105．24．910．2101．87．110．6106．24．3100．072．772．71．088．988．97．090．990．98．410．011．2111．57．712．0119．87．612．4120．75．6100．079．579．52．297．697．61．799．999．95．510．011．2111．75．112．66121．66．312．9120．02．2100．080．980．93．3
104．7104．77．8102．5102．54．7样品Samples 加标量Spiked （μg /L ）邻硝基酚（o -NP ）测定值Found （μg /L ）Recovery
（%）RSD （%）2，4-二甲基酚2，4-DMP 测定值Found （μg /L ）Recovery （%）RSD （%）2，4-二氯苯酚2，
4-DCP 测定值Found （μg /L ）Recovery （%）RSD （%）蜂蜜Honey 自来水Tap water 海水1Sea water 1海水2Sea water 2
10．011．7116．96．811．2111．95．610．8108．35．1100．083．483．48．588．888．85．484．284．25．910．011．1110．73．712．2121．77．011．4114．37．2100．095．095．04．593．693．65．6102．9102．98．410．012．1120．91．511．9119．06．512．2121．19．2100．0100．9100．93．4107．5107．61．0114．7114．74．110．011．7116．88．212．7120．83．812．0119．74．9100．0
111．1
111．1
3．692．7
92．7
4．3
118．7
118．6
7．1
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Preparation of Stir Bar Sorptive Extraction Based on o -Nitrophenol
Imprinted Polymer and Its Extraction Performance
NONG Shu-Yu ，LIN Fu-Hua ，CHEN Lin-Li ，HUANG Xia o -Jia *，YUAN Dong-Xing （Key Laboratory of the Ministry of Education for Coastal and Wetland Ecosystem ，College of the Environment and Ecology ，Xiamen University ，Xiamen 361005，China ）
Abstract A new stir bar sorptive extraction （SBSE ）based on molecularly imprinted polymer （MIP ）with
o -nitrophenol as template molecule was prepared．The effect of preparation conditions on the extraction performance of MIP-SBSE was studied．Then ，a methodology combined SBSE and liquid desorption ，followed by high performance liquid chromatography with diode array detection for the direct determination of trace o -nitrophenol （o -NP ）and phenolsin in real samples was developed．To achieve the optimum extraction performance ，several main parameters including pH value and ionic strength in the sample matrix ，extraction and desorption time were investigated．Under the optimized experimental conditions ，the method showed good linearity between 3．0and 200μg /L for o -NP．The detection limit （S /N =3）and quantification limit
（S /N =10）of the proposed method for o -NP was 0．13and 0．40μg /L ，respectively．The spiked recoveries for o -NP in real samples ranged from 83．4%－120．9%and 59．8%－129．0%for other phenols．Keywords
Molecularly imprinted polymer ；
Stir bar sorptive extraction ；
High performance liquid
chromatography /diode array detector ；o -Nitrophenol （Received 6September 2012；accepted 13November 2012）
9
85第4期农舒予等：邻-硝基酚分子印迹聚合物为涂层固相萃取搅拌棒的制备及其萃取性能研究
分子印迹技术的研究进展及发展前景 摘要：如今分子印迹技术发展十分迅猛。本文总结了该技术目前的研究现状,并展望了分子印迹技术未来的发展趋势。 关键词：聚合物，分子印迹，模板，分子识别 1．引言 分子印迹技术60多年以来发展很快，特别是过去五年里，人们对这一领域的兴趣激增，并且据估计全球有超过100个与此相关的学术和工业研究小组。目前，有500多篇关于分子印迹技术研究的文章和综述公开发表，并且有相当多的专利已被申请。直到现在，每年相关文章的发表已不是以前的用少数可计算的了。但是，随着有机聚合物作为二氧化硅基质的另一选择的引入以及非共价方法的广泛应用，其发表率更是狂飙（如表一）。1997年就有近80篇文章发表，并且当年召开了第一次关于分子印迹技术的专门研讨会并成立了分子印迹技术协会（SMI）。1998年这种趋势继续延续着。 分子印迹技术在许多优秀的文章中已有深入讨论，ACS也有专题文献。本文目的不是重述此技术，而是为读者提供最新的研究情况。文章后部分主要介绍该技术研究现状以及今后将遇到的挑战和潜在的应用领域。 图1 以年为变量的分子印迹出版物量（来源：分子印迹科学）。（1998年的数据为估计 值）。 2．分子印迹：艺术王国 分子印迹技术是创造具有选择性分子识别功能的大分子模型的通用方法。这些印
迹分子简单，制备成本低，并且性质稳定。如果通过合理的设计或从生物资源中获得，它们能够成为分子识别实体最理想的替代物或对应物，比如抗体。如今，分子印迹聚合物主要应用于四个领域：（1）特异选择分离，（2）抗体结合模板，（3）酶模型和（4）生物模拟传感器。这四个方向将继续成为人们研究的重点。 2.1 特异选择性分离 目前，特异选择性分离是分子印迹聚合物最大的应用领域。在这篇文章中，它是高效液相色谱法（HPLC）中的固定相，但它也有明显的缺陷：容纳力小以及结合位点不均匀。高效液相色谱中固定相的应用是评价一种新的印迹协议有效性最方便的方法之一。除了高效液相色谱法的应用，显然分子印迹聚合物作为具有选择性的固相分离媒介(SPE)也正在流行。这很可能是我们将来看到其在商业领域的首个应用。在特异选择性分离领域中的其他关键分支应用包括细胞膜和毛细管电泳（CE）。 2.2抗体结合模拟 实验证明分子印迹聚合物与被分析物相比，在结合的选择性和强度上的优势是显而易见的。甚至比抗体和抗原的效果更好。在应用方面，这些模拟结合抗体提供了一个快速而又低廉的途径进入稳定而又强有力的分子识别模型。它们预示着在不溶的情况下应用抗体这一技术成为可能，比如免疫亲和色谱法，免疫传感器和免疫分析。现在一些相关的免疫分析研究已专注于发展新的试验模式，而不再依赖于放射性配体，如荧光和电化学试验。 2.3模拟酶 许多致力于研究分子印迹技术的研究者们设想研制出一种模仿自然酶的活跃的印迹聚合物“塑料酶”。这个重任当然需要投入大量的研究，并且就目前报道的结果来看，它也确实反映了这个事实。一些不同的有机反应运用分子印迹聚合物作催化剂已成功反应，包括醛缩合，酯氧化，Diels-Alder反应和β-消去反应。虽然分子印迹聚合物现在就增强催化速率而言还比不过催化酶，但是它们也有一些不同于酶的特性，比如能较好的溶于有机溶剂，并且耐高温。因此，把它们作为酶的补充，比起作其替代物显得更有用，至少就目前来看是这样的。 2.4生物模拟传感器 一段时间以来，人们多次尝试把印迹聚合物应用到生物传感器中去。这种想法当然是为了取代“精细的”基于生物分子印迹聚合物的分子识别实体。虽然生物传感器领域非常具有竞争力，但有一点我们可以相信分子印迹聚合物以其许多独特的优势也将极其具有竞争力。分子印迹技术在实验规模显示出许多潜在的应用，但还没发现其有任何市场应用，也许这并不让人感到奇怪，毕竟这个技术还相当稚嫩。 3分子印迹技术现状 在过去的一年左右，大部分发表的论文代表着在科技上的进步。许多新的功能单体
开题报告 生物工程 菊酯类农药分子印迹固相萃取柱的制备及条件优化 一、选题的背景与意义 菊酯类农药是生物活性优异、环境相容性较好的一大类杀虫剂，具有品种多、药效高、毒性低、残留少等特点，被广泛的应用在农业生产中。菊酯类农药的大量使用，容易使害虫产生耐药性，对人和生物危害也很大。而且随着人们生活水平的不断提高，食品的安全性也越来越受到重视,对农药残留问题也越来越受关注。 20世纪50年代，农药残留量分析方法局限于化学法、比色法和生物测定法，方法欠专一，灵敏度低。20世纪60年代，色谱技术的发展推动了农药残留分析的高速发展。传统的农药残留的前处理方法存在样品用量大、花费时间长、有机或有毒溶剂消耗量较大等缺点。近年来在该领域所取得了重要的进展，如加速溶剂萃取(ASE)、超声波萃取(USE)、超临界流体萃取(SFE)、酶抑制检测、酶联免疫检测等技术，具有溶剂用量少、快速高效等优点。凝胶渗透色谱(GPC)、固相萃取(SPE)等净化技术，具有灵敏度高、稳定、对环境友好等特点。还有萃取、净化一体化技术也发展较快。不过这些方法也存在问题，如样品预处理复杂，仪器设备昂贵，对操作技术人员的要求高，不能满足实际生活中对农药残留的快速检测要求。 分子印迹技术(Molecularly imprinting technology，MIT)是一种新型高效分离及分子识别技术，具有优越的识别性和选择性。近年来，MIT在化学、环境监测、医学、食品安全检测等领域得到了广泛的研究和运用。 二、研究的基本内容与拟解决的主要问题： 研究的基本内容 1、菊酯类农药分子印迹固相萃取柱的制备 2、菊酯类农药分子印迹固相萃取条件优化 上样溶剂的选择 淋洗溶剂的选择
一、选题的依据及意义： 辛弗林（synephrine）分子式为 C9H13NO，结构式 如右图所示。辛弗林属于生物碱中的麻黄碱类，广泛 存在于枳实、个青皮等中药材中。是其中的一种重要 的有效成分。分子结构中同在酚羟基和氨基，因此辛弗林具有两性性质，与酸碱均能结合成盐。常用的辛弗林的分离纯化方法主要有有机溶剂萃取法、大孔吸附树脂法、离子树脂法和硅胶层析法。游离的辛弗林易溶于有机溶剂，难溶于水；其酸式盐和碱式盐则易溶于水，难溶于有机溶剂；在强酸、强碱离子交换树脂层析分离时辛弗林易发生消旋化作用。 制备型高效液相色谱法、硅胶柱色谱法等常规的分离方法溶剂消耗量大,效率低,且容易造成微量的有效成分丢失。分子印迹膜与上述色谱分离技术相比, 在分离领域中具有分子识别性强、固定相制备简便快速、操作简单、性质比较稳定(耐酸碱;耐高温、高压等特点)、溶剂消耗量小、连续操作、易于放大、能耗低、能量利用率高、模板和MIPs都可以回收再利用等优点。故可以考虑利用分子印迹膜技术分离辛弗林。利用此技术可以降低原料消耗，对分离工艺进行优化，提高辛弗林分离能力及产率等方面是有效的措施。 分子印迹膜技术是一门新的很有发展潜力的技术,它不仅具有分子特异识别能力的分子印迹技术的特点,而且具有连续操作、易于放大、能耗低、能量利用率高等的膜技术优点。近年来,分子印迹膜技术,特别是分子印迹复合膜技术已在物质识别与拆分中显示出独特的技术优势,被认为是进行大规模手性物质拆分的非常有潜力的方法。但目前这一技术还处于实验室阶段,距离工业应用还有很大一段距离。主要是由于对分子印迹膜的形态结构与分子识别关系的研究相对不足,对影响膜形态结构的因素仍需进一步研究,对分子印迹膜的传质和识别机理的研究相对滞后,因此分子印迹膜新的潜在的用途还有待进一步开发。随着分子印迹膜技术的快速发展,研制具有大通量和高选择性的分子印迹复合膜,探索药物分离及中草药有效成分分离纯化新方法,推动药物拆分和中草药分离的现代化进程,提高医药质量以及扩大市场需求等方面均具有深远的意义 二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）： 2.1、国外发展 分子印迹膜(MIM)的研究最早开始于20世纪90年代,将MIT应用于膜分离的物质有氨基酸及其衍生物、肽、9-乙基腺嘌呤、莠灭净、阿特拉津、茶碱等。 1990年,Piletsky等采用原位聚合法首次制备了MIP膜,实现了对模板分子腺苷酸(AMP)的特异识别和分离,而后又用同样方法对其它苷酸进行印迹,目标分子选择性最高达到3.4,流率仅有0·5nmol/cm2·h。Sergeyeva等以甲基丙烯酸为单体,三乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,加入成孔溶剂二甲基甲酰(DMF)及线型聚合物聚乙二醇(PEG),采用原位聚合法制备了莠去津印迹的多孔MIP膜。使MIM 的水通量达到了3·045L/(m2·h)(在40·7MPa下)。 Yoshikawa小组利用干相转化法制备了MIP薄膜,通过N-乙酰-D、L-色氨酸的电渗析实验,发现该薄膜对L-异构体有很好的选择性，而以Boc-D-Trp为模板分子制备的MIP膜对D-异构体的吸附选择性达到5·9,通量达5nmol/cm2·h,非印迹聚合物膜则无手性识别能力。Kobayashi等首次采用湿相转化技术制备了茶碱的MiM薄膜。这个薄膜是丙烯腈-丙烯酸的共聚物。通过吸附实验发现,茶碱的吸
Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2019, 9(2), 129-135 Published Online April 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/eb14707251.html,/journal/aep https://https://www.doczj.com/doc/eb14707251.html,/10.12677/aep.2019.92020 Application of Molecularly Imprinted Polymer in Water Yushan Jiang, Linnan Zhang*, Yun Jiang School of Science, Shenyang University of Technology, SUT, Shenyang Liaoning Received: Mar. 17th, 2019; accepted: Apr. 1st, 2019; published: Apr. 8th, 2019 Abstract The molecularly imprinted polymer is a polymer prepared on the basis of molecular imprinting technology, which has specific recognition, simple operation and continuous operation. Firstly, the main preparation methods of molecularly imprinted polymers, including in-situ polymerization, blending, surface modification and electrochemical polymerization, were reviewed. Then the ap-plication progress of molecularly imprinted polymers in inorganic and organic components was introduced. Existing defects of molecularly imprinted polymers and future development prospects are also analyzed. Keywords Molecularly Imprinted Polymer, Molecularly Imprinted Membrane, Heavy Metal, Organic Component 分子印迹聚合物在水体中的应用 蒋育杉，张林楠*，蒋赟 沈阳工业大学理学院，辽宁沈阳 收稿日期：2019年3月17日；录用日期：2019年4月1日；发布日期：2019年4月8日 摘要 分子印迹聚合物是以分子印迹技术为基础制备出的一种聚合物，具有特定的专一识别性，操作简单，可连续化操作。首先对分子印迹聚合物主要制备方法，包括原位聚合，共混法，表面修饰与电化学聚合法进行了评述，而后介绍了分子印迹聚合物分别在无机组分和有机组分中的应用研究进展，分析了分子印*通讯作者。
分子印迹技术的原理与研究进展 (08生微(1)班雷丽文 080548011) 摘要分子印迹是制备具有分子特异识别功能聚合物的一种技术，近年来，这项技术取得了重大的突破和进展，影响到社会多方面的领域。本文介绍了分子印迹技术的基本原理，综述了该技术在环境领域、农药残留检测应用、食品安全检测、药学应用的研究进展。 关键词分子印迹技术，分子印迹聚合物，基本原理，研究进展 1 前言 分子印迹技术是二十世纪八十年代迅速发展起来的一种化学分析技术，属于泛分子化学研究范畴，通常被人们描述为创造与识别“分子锁匙”的人工“锁”技术[1]。分子印迹技术也叫分子模板技术，最初出现源于20世纪40年代的免疫学[1]。分子印迹聚合物以其通用性和惊人的立体专一识别性，越来越受到人们的青睐。近年来，该技术已广泛应用于色谱分离、抗体或受体模拟、生物传感器以及生物酶模拟和催化合成等诸多领域，并由此使其成为化学和生物学交叉的新兴领域之一，得到世界注目并迅速发展。 2 分子印迹技术的基本原理 分子印迹技术是将要分离的目标分子作为模板分子，将它与交联剂在聚合物单体溶液中进行聚合制备得到单体、模板分子复合物，然后通过物理或化学手段除去模板分子，便得到“印迹”下目标分子的空间结构的分子印迹聚合物(MIP) ，在这种聚合物中形成了与模板分子在空间和结合位点上相匹配的具有多重作用位点的空穴，这样的空穴对模板分子具有选择性[11]。 目前，根据印迹分子与分子印迹聚合物在聚合过程中相互作用的机理不同，分子印迹技术分为两种基本类型： (1) 共价法(预组织法,preorganization)，主要由Wulff 及其同事创立。在此方法中，印迹分子先通过共价键与单体结合，然后交联聚合，聚合后再通过化学途径将共价键断裂而去除印迹分子[1]。使用的共价结合作用的物质包括硼酸酯、席夫碱、缩醛酮、酯和螯合物等[14]。其中最具代表性的是硼酸酯，其优点是能够生成相当稳定的三角形的硼酸酯，而在碱性水溶液中或在有氮(NH3、哌啶) 存在下则生成四角形的硼酸酯[1]。采用席夫碱的共价键作用也进行了广泛的研究。由于共价键作用力较强，在印迹分子自组装或识别过程中结合和解离速度较慢，难以达到热力学平衡，不适于快速识别，而且识别水平与生物识别相差甚远[13]。因此，共价法发展较为缓慢。
分子印迹技术(molecular imprinting technology,MIT)是20世纪末出现的一种高选择性分离技术,这种技术的基本思想是源于人们对抗体-抗原专一性的认识,利用具有分子识别能力的聚合物材料——分子印迹聚合物(molecule imprinting polymer,MIP)来分离、筛选、纯化化合物的一种仿生技术。因为制备的材料有着极高的选择性及卓越的分子识别性能,很快在固相萃取、人工酶学、手性拆分、生物传感器、不对称催化等方面得到了广泛的应用。笔者现主要对MIT在中药提取分离中的应用作一概述。 1 分子印迹技术基本原理及聚合物的制备 1.1 基本原理 MIT是选用能与印迹分子产生特定相互作用的功能性单体,通过共价或非共价作用在溶剂中形成印迹分子-功能单体复合物,加入交联剂,在引发剂的引发下与带有特殊官能团的功能单体进行光或热的聚合,形成三维交联的聚合物网络,然后,用合适的溶剂除去印迹分子,在聚合物网络中形成空间和化学功能与印迹分子相匹配的空穴。这种空穴与印迹分子结构完全一样,可对印迹分子或与之结构相似的分子实现特异性的识别。 1.2 分子印迹聚合物的制备 分子印迹聚合物的制备过程可分为3步：第一步是印迹,将印迹分子和功能单体按比例混合,使其存在一定的分子间作用力；第二步是聚合,加交联剂,使复合物通过聚合反应形成聚合物；第三步是去除印迹分子,反复洗脱水解,使其形成具有一定空穴的分子印迹聚合物。根据功能单体和印迹分子间作用力的差异,MIP可分为以下3类。 1.2.1 共价键法 也称预先组织法。印迹分子与功能单体通过可逆的共价键结合,加入交联剂共聚后,印迹分子通过化学方法从聚合物上断开,再用极性溶剂将印迹分子洗脱下来,使其形成具有高密度空腔的分子印迹聚合物。其主要的反应类型有形成硼酸酯、西佛碱、缩醛(酮)、酯等。共价键法的优点是空间位置固定,选择性高,峰展宽和脱尾少,常用于诸如糖类、氨基酸类、芳基酮类等多种化合物的特定性识别。由于共价键比较稳定,因而会生成较多的键合位点,印迹效率要高于非共价键印迹法。其缺点是功能单体选择有限,使模板限制较大且难以除去。因此,在选择模板时共价键键能必须适当，否则会使在识别过程中结合与解离速度偏慢,难以达到热力学平衡。 1.2.2 非共价键法
分子印迹技术 分子印迹，又称分子烙印（molecular imprinting），属超分子化学范畴，是源于高分子化学，生物化学，材料科学等学科的一门交叉学科。分子印迹技术（molecular imprinting technique, MIT）是指制备对某一特定的目标分子（模板分子，印迹分子或烙印分子）具有特异选择性的聚合物的过程。它可以被形象地描绘为制造识别“分子钥匙”的“人工锁”的技术。 分子识别在生物进化中起着特别重要的作用，是从分子水平研究生物现象的重要化学概念，已成为当今研究的热点课题之一。选择性是分子识别的重要特征。人们利用一些天然花合屋如环糊精，或合成化合物如冠醚，杯芳烃和金刚烷等模拟生物体系进行分子识别研究，取得了一些可惜的进展，一定意义上构成了分子印迹技术的雏形。 分子印迹技术的出现直接来源于免疫学的发展，早在20世纪30年代，Breinl,Haurowitz和Mudd就相继提出了一种当抗体侵入时生物体产生抗体的理论。后来在20世纪40年代，由著名诺贝尔奖获得者Pauling对上述理论做了进一步的阐述，并提出了以抗原为模板来合成抗体的理论。该理论认为：抗原物质进入机体后，蛋白质或多肽链以抗原为模板进行分子自组装和折叠形成抗体。虽然Pauling的理论被后来的“克隆选择理论”所推翻，但是在他的理论中仍有两点具有一定的合理性，也为分子印迹的发展奠定了一定的理论基础，同时激发了人们以抗原或待测物为模板合成抗体模拟物的设想；（1）生物体所释放的物质与外来物质在空间上相互匹配。 1949年，Dickey首先提出了“专一性吸附”这一概念，实际上可以视为“分子印迹”的萌芽，但在很长一段时间内没有引起人们足够的重视。直到1972年由德国Heinrich Heine大学的Wulff研究小组首次报道了人工合成分子印迹聚合物之后，这项技术才逐步为人们所认识。特别是1993年瑞典Lund大学的Mosbach等在《Nature》上发表有关茶碱分子印迹聚合物（molecularly imprinted polymers,MIPs）的研究报道后，分子印迹技术得到了蓬勃的发展。迄今，在分子印迹技术的作用机理，分子印迹聚合物制备方法以及分子印迹技术和分子印迹聚合物在各个领域的应用研究都取得了很大的进展，尤其是分析化学方面的应用更是令人瞩目。分子印迹技术的应用研究所涉及的领域非常宽泛，包括分离纯花，
091103111 王礼建 分子印迹技术 概述分子印迹技术又称分子烙印技术（Molecular Imprinting Technique）简称MIT。是分子化学、生物化学和材料科学相互渗透与结合形成的一门新型的交叉学科，他是合成对某种特定分子具有特意选择性结合的高分子聚合物技术。通常被人们描述为创造与识别“分子钥匙”的人工“锁”技术。 一、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。 二、分子印迹聚合物的制备 (1)在一定溶剂(也称致孔剂)中，模板分子(即印迹分子)与功能单体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。 (3)将聚合物中的印迹分子洗脱或解离出来。 分子印迹分为两类 (1) 共价键法(预组装方式)：聚合前印迹分子与功能单体反应形成硼酸酷、西夫碱、亚胺、缩醛等衍生物，通过交联剂聚合产生高分子聚合物，用水解等方法除去印迹分子即得到共价结合型分子印迹聚合物。 优点：功能基团能获得较精确的空间构型。 缺点：识别过程慢，而且识别能力与生物识别相差较大。 (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、金属鳌合、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。优点：简单易行模板容易除去。 缺点：专一识别性不强。 三、分子印迹材料的特性 (1)预定性，即它可以根据不同的目的制备不同的MIPs，以满足各种不同的需要。 (2)识别性，即MIPS是按照模板分子定做的，可专一地识别印迹分子。 (3)实用性，由于它是由化学合成的方法制备的，因此据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。 四、理想分子印迹材料应具有的性质 1、结构应具有一定的刚性以确保印迹空穴的空间构型和互补官能团的位置。 2、空间结构具有一定的柔韧性以确保亲和动力学能尽快达到平衡。 3、亲和位点容易接近。 4、机械稳定性以使分子印迹聚合物可以在高压下应用。 5、热稳定性。 五、分子印迹技术在分离中的应用 ＭＩＰ固相萃取：具有从复杂样品中选择性吸附目标分子或与其结构相近的某一族类合物的能力,非常适合用作固相萃取剂来分离富集复杂样品中的痕量被分析
综 述 分子印迹聚合物及其在固相萃取中的应用 孟范平,刘 娇 (中国海洋大学环境科学与工程学院,山东青岛266100) 摘 要: 综述了分子印迹聚合物(M IPs)的制备原理、方法及其在固相萃取中的应用现状,特别分析了聚合物制备条件和工作条件对M IPs 识别性能的影响,最后提出了改进M IPs 性能需要进一步研究的方向。关键词: 分子印迹扣合物(M IPs);固相萃取;分子识别;痕量分析 中图法分类号: O63 文献标识码: A 文章编号: 1672 5174(2008)02 237 07 分子印迹技术(molecular imprinting technique,M IT)是在Pauling 的 抗原 抗体 作用学说以及Dick ey 的 专一性吸附 理论的启发下建立起来的,是指制备对某一特定目标分子(模板分子、印迹分子或烙印分子)具有特异选择性的聚合物的过程,由此制备的聚合物被称为分子印迹聚合物(molecularly imprinted poly mers,M IPs)。与传统的分离或分析介质相比,M IPs 的突出特点是对被分离物具有高度选择性,此外,还具有稳定的物理化学特性和机械性能,能耐高温、高压;抵抗酸、碱、高浓度离子及有机溶剂的作用,并可以反复使用。因此,M IPs 在固相萃取领域具有较大的应用潜力[1 6]。近十几年来,利用基于M IPs 的固相萃取(molecularly imprinted solid phase ex traction,M ISPE )技术从环境样品(水和土壤)[3,7 9] 和生物样品(血液、尿液、动物肝脏、植物)[5,10 13]中萃取分析物受到越来越多的关注,并取得了良好的效果。本文拟就M IPs 的制备技术及其在固相萃取中的应用现状进行综述。 1 分子印迹聚合物的制备原理 M IPs 制备的基本原理是,在适当的溶剂中,经交联剂作用,模板分子与一种或几种功能单体形成含有模板分子的聚合物母体,然后通过物理或化学途径除去母体中的模板分子,最终得到分子印迹聚合物(MIPs)(见图1)。M IPs 在空间上存在着与模板分子相匹配的、具有多重结合位点的三维空穴,可以选择性地识别模板分子并与之结合,从而有效地将其从复杂体系中分离出来[14]。 根据模板分子与单体结合方式的不同,印迹技术可分为非共价法、共价法和半共价法[7,12] 。非共价法中,M IPs 的合成和识别都依赖于模板分子与功能单体 间的非共价键(氢键、静电引力、金属螯合作用、电荷移动、输水作用、范德华力等);在共价法中,模板分子与功能单体之间形成的是可逆共价键。共价法制备的M IPs 选择性好,但可逆化学反应种类有限、印迹过程 复杂,而且M IPs 识别速度慢,限制了其普遍适用性。半共价法是前2种方法的综合,即:合成反应中单体与模板分子之间的作用力是共价键,而识别过程中目标分子与M IPs 的作用是非共价的。 图1 分子印迹聚合物制备原理示意图Fig.1 Schematic diag ram of the synthesis of M IPs Functional monomers; Template molecules; Pre pol ymeri sa tion; Polym erisati on; Extraction 图2 分子印迹聚合物中的识别位点[2]Fig.2 T ypes of binding sites in M IPs [2] 基金项目:国家高技术研究发展计划项目(2001AA635130)资助 收稿日期:2007 03 21;修订日期:2007 06 19 作者简介:孟范平(1965 ),男,博士,教授。E mai l:fanpingm@https://www.doczj.com/doc/eb14707251.html, 第38卷 第2期 2008年3月 中国海洋大学学报 PERIODICAL OF OCEAN UNIVERSITY OF CHINA 38(2):237~243M ar.,2008
分子印迹技术及其研究进展 Malikullidin iz kaldurux tehnikisi wa uning tarakkiyati 分子印迹技术 近年来分子印迹学作为一门新兴的科学门类得到巨大的发展。分子印迹技术是 一种模拟抗体- 抗原相互作用的人工生物模板技术。它可为人们提供具有期望结构和性质的分子组合体，因此，分子印迹技术已成为当今化学研究领域的热点课题之一。分子印迹的出现源于免疫学，早在20世纪40年代由诺贝尔奖获得者Pauling 根据抗体与抗原相互作用时空穴匹配的“锁匙”现象，提出了以抗原为模板来合成抗体的理论。直到1972年德国科学家Wulff [18]研究小组首次成功制备出分子印迹聚合物，使这方面的研究得到了飞速的发展。1993年Mosbach[19]研究小组在美国《自然杂志》（《Nature》）上发表有关分子印迹聚合物的报道，更加速了分子印迹在生物传感器[20-24]、人工抗体模拟[25]及色谱固定相[26-30]分离等方面的发展，并由此使其成为化学和生物学交叉的新兴领域之一，得到了世界注目并迅速发展。分子印迹技术的应用研究所涉及的领域非常广泛，包括环境、医药、食品、 军事等。 1.分子印迹技术的基本原理及特点 分子印迹聚合物是具有特定功能基团以及孔穴大小和形状的新型高分子材料。是具有高度交联的结构，稳定性好，能够在高温、高压、有机溶剂以及耐酸碱的分子识别材料。它的制备是通过以下方法实现的：首先用功能单体(functional monomer)(funkissial tana)和模板分子（template）(izi kaldurlidigan malikulla)以共价键或非共价键形成复合物,再加入适当的交联剂 (cross-linker)(tutaxturguqi)和引发剂在加热、紫外光或其它射线照射的条件下聚合, 从而使模板分子在空间固定下来；最后通过一定的方法把模板分子洗脱,将模板分子从聚合物中除去, 这样就在聚合物中留下一个与模板分子在空间结构上完
收稿日期:2005211215 修回日期:2006203209 通讯联系人:杜黎明,男,教授,博士生导师,从事有机分析及药物分析研究. 第23卷第1期 Vol.23 No.1分析科学学报J OU RNAL OF ANAL YTICAL SCIENCE 2007年2月Feb.2007文章编号:100626144(2007)0120061204 吡哌酸分子印迹聚合物的分子识别 曹玺珉,杜黎明3,张 敏 (山西师范大学分析测试中心,山西临汾041004) 摘 要:采用分子印迹技术合成了吡哌酸分子印迹聚合物。运用平衡结合实验研究了 聚合物的吸附特性和选择性识别能力。Scatchard 分析表明,在本文所研究的浓度范围 内,聚合物中形成了两类不同的结合位点。吡哌酸分子印迹聚合物对吡哌酸呈现较高 的选择识别特性,可作为固相萃取剂,在人血清吡哌酸的分析中对样品进行了有效的提 取和净化。 关键词:分子印迹技术;吡哌酸;分子印迹聚合物;分子识别;固相萃取 中图分类号:O657.32 文献标识码:A 分子印迹是制备对印迹分子具有预选性聚合物的技术,其关键是制备对印迹分子具有特异选择性且高度稳定的聚合物。这类聚合物具有识别性能好、选择性可预定、化学性质稳定、对环境耐受性强和制备相对简单等优点,在色谱分离、抗体仿生、固相提取等领域[1-4]都具有广阔的应用前景。 吡哌酸(Pipemidic Acid ,PIP )是一种广泛应用于临床的喹诺酮类抗菌素,存在刺激肠胃、损坏肾功能等毒副作用。因此,控制并检测其在人体中的含量,对达到最佳治疗效果及最小的毒副作用有着重要的意义。本文以吡哌酸为印迹分子,采用分子印迹技术合成了对吡哌酸有特效选择性吸附的分子印迹聚合物(Molecularly Imprinted Polymer ,M IP )。通过平衡结合实验对其吸附性能和选择性进行研究,结果表明,吡哌酸分子印迹聚合物对吡哌酸有较大的吸附性能和高度的选择性。将吡哌酸分子印迹聚合物作为固相吸附剂,从人血清中萃取提纯药物吡哌酸,获得比较满意的结果。 1 实验部分 1.1 主要仪器与试剂 UV 22201型紫外可见分光光度计(日本,岛津公司);LS 250B 型荧光分光光度计(美国,Perkin Elmer 公司);SHA 2B 型双功能水浴恒温振荡器(常州国华电器有限公司);3K 30型冷冻高速离心机(Sigma 公司)。 吡哌酸,依诺沙星,司帕沙星,羟氨苄西林(中国药品生物药品检定所);α2甲基丙烯酸(MAA ,分析纯)使用前重新蒸馏除去阻聚剂;42乙烯基吡啶(42V P ,Fluka 化学公司);偶氮二异丁腈(A IBN ,化学纯);乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA ,化学纯);乙腈为色谱纯,其余试剂均为分析纯。 1.2 吡哌酸分子印迹(MIP)聚合物的合成 称取0.3574g (1.0mmoL )PIP ,溶于20mL 乙腈和N ,N 2二甲基甲酰胺(DM F )混合溶剂中(8∶2,V /V ),加入0.5165g (6.0mmoL )功能单体MAA ,充分搅拌,再加入0.3154g (3.0mmoL )功能单体42V P ,置于振荡器中室温下振荡6h ,使MAA 、42V P 与PIP 充分作用,然后依次加入5.9466g (30.0mmoL )交联剂EGDMA 和40mg 引发剂A IBN ,转入50mL 安培瓶中,充分混匀,通氮气2min ,抽真空2min ,重复操作3次,在真空下封管,置于60℃恒温水浴中振荡24h ,得到疏松块状聚合物。将聚合物放入PVC 离心管中,加入8∶2(V /V )的0.02mol/L NaO H/甲醇溶液,超声洗脱5min ,高速离心分离,弃去离心液,反复操作,直至用紫外可见分光光度计检测不到离心液中的印迹分子,再用甲醇洗至中性,放入
生物分离的新技术——分子印迹 —创新论坛—工业生物技术专家报告会 2008级生命学院3班微生物与生化药学专业 2008001243 宋汉臣
目录 1分子印迹技术的原理与方法 (3) 1.1 MIP的制备过程 (3) 1.2制备MIP的方法 (3) 1.2.1预组装法——共价键作用 (4) 1.2.2自组装法——非共价作用 (4) 1.2.3 共价作用与非共价作用联合法 (5) 2 分子印迹技术在分离上的应用 (5) 2.1 MIP作为固定相的分离技术 (6) 2.1.1MIP作为固定相分离天然产物 (6) 2.1.2MIP作为固定相检测食品中药物的残留 (7) 2.2分子印迹膜(MIM)分离技术 (7) 3问题与展望 (8) 4 参考文献 (9)
摘要：分子印迹技术[1](Molecular Imprinting technique，MIT)是一种新的、很有发展潜力的分离技术。由于其具有选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广等优点，分子印迹聚合物已广泛应用于生物工程、临床医学、环境监测及食品工业等众多领域，在分离提纯、免疫分析、酶模型以及生物模拟传感器等许多方面显示出良好的应用前景，引起了人们的广泛关注，其有望在三聚氰胺的快速痕量检测上发挥作用。 关键字：分子印迹生物分离分子印迹聚合物
前言： 分子印迹技术最初出现源于 20世纪 40年代的免疫学，当时Pauling[3]首次提出抗体形成学说为分子印迹理论的产生奠定了基础， 1993年Mosbach等人有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道，使这一技术在生物传感器、人工抗体模拟及色谱固相分离等方面有了新的发展，得到世界注目并迅速发展。基于该技术制备的分子印迹聚合物具有亲和性和选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广等特点,因此分子印迹技术在许多领域，如色谱分离、固相萃取、仿生传感、模拟酶催化、临床药物分析、膜分离等领域得到日益广泛的研究和开发，有望在生物工程、临床医学、天然药物、食品工业、环境监测等行业形成产业规模化的应用。目前，全世界[3]至少有包括瑞典、日本、德国、美国、中国、澳大利亚、法国在内的 10多个国家、100个以上的学术机构和企事业团体在从事分子印迹聚合物的研究和开发。
分子印迹技术及其应用 材料，功能单体与模板分子形成稳定的复合物，以使交联聚合后把模板分子的结构固定在聚合物的母体中，产生识别位点。此外，功能单体的用量对聚合物的识别性能有较大的影响，但功能单体—模板分子比例过高时，所制备的聚合物具有更紧密的结构和更好的耐溶胀性能。因此，模板分子与功能单体的选择对于分子印迹聚合物的制备至关重要。 2.1模板分子的选择 印迹过程可以形成与模板分子形状及功能基排列互补的孔穴有关，因此研究模板的分子结构对MIP分子识别性能的影响具有重要意义。用小分子芳香族化合物，部分羟基数目及羟基位置不同的羟基苯甲酸化合物为模板分子，采用非共价印迹技术制备了相应的MIP，通过对比研究，探讨了模板分子中作用基团的数目及位置对非共价MIP分子识别能力影响的规律。模板分子中含有较多作用基团有利于得到对模板分子具有高印迹亲和力的印迹聚合物，即得到高印迹效率的MIP。当模板分子中作用基团间能形成分子内氢键时，印迹效率降低。这是由于印迹过程中模板分子的分子内氢键削弱了其与氢键型功能单体丙烯酰胺的结合，从而降低了模板分子的印迹效率。 孙宝维等就模板结构与分子印迹效果间关系提出：大多只有一个极性基团的化合物，与功能单体作用的数目较少，不易产生印迹效应；一般含多个极性基团，少数含一个极性基团并具有一个大的疏水结构的化合物在印迹过程中表现出协同效应；具有多个极性基团，而且同时具备部分刚性和柔性结构的化合物，可更好地与功能单体作用。 2.2功能单体的选择 在制备分子印迹聚合物过程中，选择合适功能单体种类及与模板分子的配比至关重要，下面
是几种筛选功能单体的方法。 （1）紫外光谱法 根据紫外光谱原理，当价电子与氢原子形成氢键后，电子的能量会发生变化。同时张力或偶极作用迫使分子轨道发生扭曲变形，电子跃迁概率发生变化，导致吸光度发生变化。因此，根据紫外光谱的变化，可推测模板分子与功能单体间相互作用强度和复合比例等有关信息。（2）核磁共振法 核磁共振光谱法（NMR）可以提供有关确切作用位点和作用强度的大量信息，是一种更具潜力且准确的筛选方法。模板分子与功能单体相互作用，分子间氢键对模板分子的活泼氢产生强烈束缚作用并使其屏蔽作用变小。通过核磁共振技术测定溶液中功能单体对活泼氢化学位移的影响，从而找出最佳的功能单体和最佳的配比。 （3）荧光光谱法 对于具有荧光性质的模板分子，荧光光谱法是选择功能单体的比较好的方法。荧光供体分子（模板分子）与荧光猝灭剂分子（功能单体）之间借助分子间力，彼此结合形成具有一定结构的不发荧光的基态复合物，而导致荧光强度减弱。即静态荧光猝灭现象。 （4）计算机模拟计算 随着计算机和量子化理论的发展，计算机模拟技术已经应用到分子印迹体系中。这种方法可以大大减少摸索实验的次数，也可以减少不必要的药品浪费。计算机模拟计算最常用半经验计算方法，大致过程为，第1步，用软件优化各种可能的模板分子、功能单体及其复合物的构象，选出最小能量构象。第2步，功能单体与模板分子的相互作用能利用下式计算：ΔE=E （模板分子和功能单体的复合物）-E（模板分子）-E（功能单体）。ΔE越大，说明模板分子与功能单体的作用越易形成氢键，且形成的氢键越牢固。 3分子印迹技术的膜和材料制备方面的应用
分子印迹聚合物的原理和作用方式 MIPs是以某种化合物的分子结构为模板合成的聚合物。在印迹分子存在的条件下,将带有特殊官能团的单体与大量的基质单体在适当的介质中进行模板聚合反应，两者之间发生相互作用，如共价和分子间作用力。由于印迹分子的存在,因此在聚合过程中,单体分子本身所带的官能团会根据与印迹分子相互作用的需要, 在分子印迹分子周围按一定的取向和排列形成分子聚合物，形成特定的空间构象，得到高度交联的聚合物。聚合结束后通过洗脱等方法除去聚合物上结合的印迹分子,聚合物主体上就形成了与印迹分子空间结构匹配的具有多重作用位点的“空穴”结构。这种具有“记忆”效应的印迹聚合物对印迹分子及其它与印迹分子结构相似的客体分子具有较高的特异性结合能力,类似于酶-底物的“钥匙-锁”相互作用,依赖于印迹聚合物和客体分子大小及形状的匹配。如图1所示： 根据模板分子和功能单体形成复合物时作用力的性质，分子印迹可分为共价型和非共价型两 种。两种印迹类型的印迹过程如图2所示。 共价键法在共价型印迹过程中,印迹分子与官能团单体以共价键形式结合而形成印迹分子的衍生物，该衍生物在交联剂的存在下连接到聚合物的基质上。在印迹聚合物形成后,再将与印迹分子连接的这些共价键打断，并将印迹分子洗脱出来，从而形成具有吸附活性的印迹聚合物。在共价键法中，所采用的单体通常为低分子化合物，在选择时应考虑该单体与印迹分子形成的共价键键能要适当，达到在聚合时能牢固结合，在聚合后又能完全脱除的目的；另外还要考虑该单体与客体印迹分子有良好的相互作用。目前，共价键结合作用包括硼酸酯、 西佛碱、缩醛(酮)、酯、螯合键作用等。 非共价键法把适当比例的印迹分子与官能团单体和交联剂混合，通过非共价键结合在一起制成非共价键印迹分子聚合物。这些非共价键包括离子键、氢键、偶极作用、疏水作用、静电作用以及范德华力等。由于这种方法与溶剂的极性密切有关，所以印迹高聚物的形成是在有机溶剂中完成的。在溶液中官能团单体与印迹分子的比例至少为4:1，以便尽可能多的非共价作用形成。这些与印迹分子相配位的官能团单体在溶液中与交联剂达到快速平衡，形成印迹聚合物将印迹分子包围，产生与印迹分子在形状、功能上互补的识别位点。在聚合物形成后再将印迹分子洗脱掉，所得的印迹聚合物就具有吸附活性。 共价型分子印迹中,单体与模板分子之间是通过化学键连在一起的,印迹过程复杂,形成的复合物也很稳定,必须采用化学方法除去模板分子。有限的可逆化学反应,限制了此法的应用性。与共价型印迹相比,非共价型印迹简单易行,模板分子易于除去,是目前广为流行的方法,其分子识别过程也更接近于那些天然的分子识别系统,如“抗体-抗原”和“酶-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,产生更好的印迹效果