分子印迹技术演示ppt.ppt

分子印迹技术 组员 赵一纳骆荧裘倍蕾 分子印迹技术 分子印迹技术 MolecularImprintingTechnique MIT 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边缘学科分支 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 临床药物分析等得到日益广泛的研究和开发 有望在生物工程 临床医学 环境监测 食品工业等行业形成产业化规模的应用 原理 类型 特点 应用 CONTENTS 分子印迹技术 分子印迹的原理 分子印迹技术 又称分子烙印技术 是将模板分子 印迹分子 目标分子 与交联剂在聚合物单体溶液中进行聚合得到固体介质 然后通过物理或化学方法洗脱除去介质中的模板分子 得到 印迹 有目标分子空间结构和结合位点的MIPs 第一阶段 在功能单体和模板分子之间制备出共价的配合物或形成非共价的加成产物 功能单体和模板分子之间可通过共价联结或通过处于相近位置的非共价联结而相互结合 第二阶段 对这种单体 模板配合物进行聚合 配合物被冻结在高分子的三维网格内 而由功能单体所衍生的功能残基则按与模板互补方式而拓扑地布置于其中 分子印迹的原理 第三阶段 将模板分子从聚合物中除去 于是在高聚物内 原来由模板分子所占有的空间形成了一个遗留的空腔 在合适的条件下 这一空腔可以满意地 记住 模板的结构 尺寸以及其它的物化性质 并能有效而有选择性地去键合模板 或类似物 的分子 分子印迹的原理 分子印迹的类型 1 2 3 共价法 预组织法 preorganization 非共价法 自组织法 self assembling 结合法 又名半共价法 共价法 预组织法 preorganization 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 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 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 采用席夫碱的共价键作用也进行了广泛的研究 印迹分子与功能单体之间预先自组织排列 以非共价键形成多重作用位点 聚合后这种作用保存下来 常用的非共价作用有氢键 静电引力 金属螯合作用 电荷转移 疏水作用以及范德华力等 其中以氢键应用最多 非共价法 自组织法 self assembling 二种方法的优缺点比较 共价法 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 因此 共价法发展较为缓慢 非共价法 所用功能单体量相对于印迹分子大大过量 因而有相当多的结合基团呈无规则分布 但对分离过程影响不大 所以色谱固定相 膜等分离介质的制备可优先考虑非共价法 结合法 又名半共价法 将共价作用与非共价作用结合起来的分子印迹方法 即聚合时单体与印迹分子间作用力是共价键 而在对印迹分子的识别过程中 二者的作用是非共价的 例如 印迹分子胆固醇与单体4 乙烯基苯碳酸酯共价结合后 通过水解使共价结合部断裂形成酚羟基 在分子识别中通过氢键结合胆固醇 预定性 predetermination 识别性 recognition 实用性 practicability 1 2 3 可以根据不同的目的制备出不同的MIPs 以满足不同的需要 分子印迹技术的特点 MIPs是根据模板分子定做的 可专一地识别印迹分子 可以与天然的生物分子识别系统如酶与底物 抗体与抗原相比拟 但由于它是由化学合成的方法制备的 因此又有抗恶劣环境的能力 分子印迹技术的应用 手性分离膜分离 色谱分析 医药食品环境分析样品 固相萃取 电化学传感器压电传感器光学传感器 仿生传感器 4 模拟酶催化 水解反应转移反应异构化反应抗体与受体的模拟 展望及前景 尽管目前分子印迹技术发展的速度比较快 而且也得到比较广泛的应用 但仍然存在许多问题 首先是分子印迹过程和分子识别过程的机理和表征问题 结合位点的作用机理 聚合物的形态和传质机理是研究者们所关注的问题 其次 目前使用的功能单体 交联剂和聚合方法都有较大的局限性 尤其是功能单体的种类太少以至于不能满足某些分子识别的要求 第三 目前分子印迹聚合物大多只能在有机相中进行聚合和应用 而天然的分子识别系统大多是在水溶液中进行