分子印迹聚合物在物质分析中的应用研究进展

18.04.20241关于分子印迹聚合物在物质分析中的应用研究进展18.04.20242什么是分子印迹聚合物？

受到抗体的启发，人们开始想到合成某些类似抗体具有高选择性的分离基质分子印迹（molecularimprinting)是近年来基于分子识别理论而迅速发展起来的一个新的研究领域。因此分子印迹技术也被称为制造“塑料抗体”的技术。第2页,共21页，2024年2月25日，星期天18.04.20243分子印迹聚合物（MIP)

的特点预定性：人们可以根据不同的目的制备不同的MIP实用性：它与天然的识别系统如酶和底物,抗体和抗原相比，具有抗恶劣环境的能力，表现出高度稳定性和长的使用寿命，且制备简单。识别性：MIP是根据印迹分子定做的，它具有特殊的分子结构和官能团，能选择性地识别印迹分子第3页,共21页，2024年2月25日，星期天18.04.20244分子印迹聚合物原理将模板分子从高聚物中解离出来功能单体通过与模板分子相互作用聚集在模板分子周围形成某种可逆的复合物功能单体与过量交联剂在致孔剂存在下发生共聚生成高聚物第4页,共21页，2024年2月25日，星期天18.04.20245分子印迹聚合物原理图第5页,共21页，2024年2月25日，星期天18.04.20246分子印迹聚合物的制备原位聚合法:原位聚合采用印迹分子,功能单体,交联剂及致孔剂在柱内直接聚合成整体柱.这是较简便的方法.溶液聚合方法:用光照或加热的方式引发自由基进行溶液聚合,聚合后将形成的块状聚合物研磨成一定大小的无定型的颗粒.这种方法操作简单,但比较费时.第6页,共21页，2024年2月25日，星期天18.04.20247悬浮聚合法Matsui将印迹分子及单体溶于氯仿,加入有聚乙烯醇的水溶液,用悬浮聚合的方法合成了球形印迹聚合物表面印迹法Prasad用对氨基苯甲酸,二氯乙烷,和硅胶反应,在印记分子存在的条件下,合成了硅胶表面键合印记固定相,用于进行药物及血液样品的净化及β-内酰氨抗生素的富集.第7页,共21页，2024年2月25日，星期天18.04.20248分子印迹聚合物在物质分析中的应用在生物样品分析上的应用:生物样品中某种成分的测定在疾病诊断,药物动力学分析,法医学,动物食品检验等领域得到广泛的应用.在生物样品分析中,许多内源性的物质的存在使得样品的净化成为不可缺少步骤.而分子印记固相提取显示了巨大的优越性.Sellergren采用分子印记固定相选择性地富集尿样中的喷他脒,用PH为9的流动相除去尿样中的碱性化合物,然后以 PH为3的流动相洗脱待测物,直接进行紫外定量检测.第8页,共21页，2024年2月25日，星期天18.04.20249生物模拟传感器

近来，生物传感器技术的发展极为迅速。但是，用于生物传感器的生物分子却因为性能不稳定易被破坏，且种类太少而不能满足实际应用的需要。由于分子印迹聚合物具有可设计性，种类极其丰富，且坚固耐用，有很强的抗酸、碱能力，环境适应性很强，故科学家们设法用MIPS来替代生物分子以适应生物传感器技术发展的要求。自分子印迹技术用于膜传感器以来，MIPS在生物传感器上的应用就一直是研究热点，尤其是近两年来，该技术发展极为迅速，Malitesta,Haupt,Yano,Ansel等人在这一方面都作了广泛的研究。98年在波士顿召开的有关化学传感器的国际性会议对分子印迹技术在生物传感器中的应用的现状和未来作了全面而系统的探讨，为分子印迹技术和传感器技术的发展开辟了新的道路.第9页,共21页，2024年2月25日，星期天18.04.202410痕量物质的富集

人们早就认识到，模板分子难以100%的从MIPS上洗脱掉，一般总留有少量的残余物(约5%)。过去，人们认为这些残余物深陷于聚合物网络之中而无法去除，但最近的一些研究工作表明事实并非如此，这些经多次反复洗脱而没有除去的模板分子会慢慢地从MIPS上“泄漏”掉.利用这一性质，将MIPS用作固相萃取剂去富集低浓度的分析物质会起到惊人的效果。Anderson等采用这一方法富集人体血浆中的Sameridine药物达到了很好的效果。在分析研究中，毫摩尔水平以下的痕量物质，经这一方法预富集处理后，便可以在气相色谱上很容易地检测出来.第10页,共21页，2024年2月25日，星期天18.04.202411亲和分离目前M工Ps应用最多的领域是亲和分离。结构相似的化合物的分离，尤其是药物的手性拆分是当前分子印迹技术研究中最为活跃的部分，因为拆分合成药物一直是制药工业中的一大难题，分子印迹聚合物能够识别分子结构上极其细微的差别，在分离异构体上有其独到之处，可用于除去含量很少的对映体异构物，且具有可设计性，适用范围广，成为最有前途的分离手段。第11页,共21页，2024年2月25日，星期天18.04.202412分子印迹固相提取在环境样品分析中应用一些极性强的农药在疏水性的C18键合固定相上不能与极性干扰物分离,此时分子印记固定相就能够将干扰物与待测物分开.我国的科研工作者使用五羟黄酮印迹聚合物提取银杏叶中药用黄酮,在仔细选择净化剂后,干扰剂可以被除去,提供了提取银杏叶中药用黄酮的可能性.

第12页,共21页，2024年2月25日，星期天18.04.202413展望纵观分子印迹聚合物研究发展和成就,从作为液相固定相材料,选择性催化剂到人造受体,化学传感器应用,反映了分子印记技术是集高分子合成,物化分子设计,分析分离测试,生物和医学等众多相关学科相互渗透的边缘学科.尽管发展很快,但仍存在许多需要进一步解决的问题.首先是分子印记过程和分子识别过程的机理和表征问题.其次,目前所使用的功能单体,交联剂和聚合法都有较大的局限性.第13页,共21页，2024年2月25日，星期天

Thankyou第14页,共21页，2024年2月25日，星期天18.04.202415模板分子

根据所要识别分离的化合物的结构和性质，模板分子可以是低分子化合物、低聚物、金属离子或金属络合物，也可以是分子聚集体。应用较多的模板分子有糖类及其衍生物、氨基酸及其衍生物、药物、激素、杀虫剂,染料等酶或辅酶、核酸、肽、蛋白质等应用较少

第15页,共21页，2024年2月25日，星期天18.04.202416功能单体功能单体选取的原则是:单体的一端能和聚合物结合，而另一端能和模板分子结合。与聚合物的结合应足够强，以使除去模板后孔穴内结合基团能稳定存在。与模板的结合力则要适中，因为结合力过大模板分子将难以洗脱，过小则孔穴对模板分子的选择性不高。其中应用最广泛的是甲基丙烯酸(MAA)，它分子内除具有一个碳碳双键外，还有一个羧基，可以以离子键与氨基发生作用，也可和酞胺、氨基甲酸酌和梭基化合物产生氢键作用。因此，当模板分子中含有氨基、脂肪醇、脂肪胺等基团时，MAA是非常合适的功能单体。带有双键的酰胺类和吡啶类也是性能优异的功能单体，如丙烯酰胺、乙烯基吡啶等。这些化合物可以和交联单体发生共聚使N原子“挂在”聚合物链上，“悬挂”的N原子便可以和带有一COOH或一OH的模板分子以氢键结合。最近以丙烯酰胺为功能单体的分子印迹聚合物已有报道，其特点是在极性溶剂中也有较强的氢键作用，这是许多功能单体所不具备的.第16页,共21页，2024年2月25日，星期天第17页,共21页，2024年2月25日，星期天18.04.202418交联剂无机聚合物在固体材料(如硅胶)表面进行修饰是获得母体材料的一种行之有效的方法。这类母体材料的选择性取决于孔穴的形状和孔穴内功能基团的排列，而与母体本身关系不大.通常用自组装体系进行无机固体表面的修饰，即首先在硅胶或载体玻璃上吸附一层硅烷和修饰过的模板馄合物，并用化学方法结合成硅氧烷，然后用溶剂溶解除去模板。这样在硅烷分子的网络内就留下了孔穴。这样的材料优先吸附模板分子，但对模板分子的类似物也有较强的吸附作用。无机载体也可以是金、二氧化锡等。有机聚合物起初，聚合物母体基本上都采用多孔的有机聚合物，现在也有采用无机载体和生物高分子的，但目前大量的工作仍集中在有机聚合物上。有机聚合物母体可以是缩聚物，也可以是加成聚合物。在实际中应用较多的是交联的烯类聚合物，这些聚合物一般是无规网络结构，内部有模板印迹的孔穴，而在这种模板印迹的孔穴内有空间排列固定的结合基团。第18页,共21页，2024年2月25日，星期天18.04.202419致孔剂为了提高MIPS的吸附能力，MIPS的制备过程中除了模板分子、功能单体、交联单体和溶剂或分散剂外，还常加入致孔剂。常用的致孔剂有惰性溶液如甲苯,液体石蜡、单分散聚苯乙烯种子胶粒等。第19页,共