高分子印迹技术

第2期化　　学　　世　　界　　　　　 105

分子印迹聚合物制备与应用

姜忠义

(天津大学化工学院,天津300072)

摘　要:分子印迹作为制备对某一特定的分子(印迹分子或模板分子)具有特异性识别的聚合物的过程,在分离分析、仿生传感器和模拟酶催化等方面具有重要的应用前景。介绍了分子印迹技术的基本原理、分子印迹聚合物的制备和特性、分子印迹技术的应用场合及发展趋势。关键词:分子印迹;分子印迹聚合物;原理;制备;应用中图分类号:TQ050.4+25　　　文献标识码:A文章编号:036726358(2003)0220105204

PreparationandApplicationsPolymers

2yi

(SchoollTechnology,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)

Abstract:roachtopreparepolymershavinghighaffinityandselectivitytowardstarget

molecule(immoleculeortemplatemolecule),molecularimprintingtechniquehaspromisingapplica2tionsinseparationandanalysis,biomimeticsensorandenzymaticcatalysis.Thefundamentalprincipleofmolecularimprintingtechnique,preparationandcharacteristicsofmolecularlyimprintedpolymersandap2plicationfieldsanddevelopmenttendencyofmolecularimprintingtechniquearebrieflydiscussed.Keywords:molecularimprinting;molecularlyimprintedpolymers;principle;preparation;application

　　受Fischer的酶2底物相互作用的“锁和钥匙”、

“专一Pauling的抗原2抗体作用学说以及Dickey的性吸附”理论的启发,Wulff[1]和Mosbach[2]等建立

了现代分子印迹技术。分子印迹技术以其简便、通用和高效等特点吸引了化学家的广泛兴趣,基于该技术制备的分子印迹聚合物亲和性和选择性高、稳定性好并在分离分析、仿生传感器和模拟酶催化等方面具有重要的应用前景[3]。1　分子印迹的基本原理

分子印迹技术是将要分离的目标分子与交联剂在聚合物单体溶液中进行聚合制备得到固体介质,然后通过物理或化学手段除去介质中的目标分子,便得到“印迹”下目标分子的空间结构的分子印迹聚合物(MIP)。

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)。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。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。

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

收稿日期:2001211226作者简介:姜忠义(1966～),男,博士,教授。研究方向:酶和蛋白质工程,膜和膜过程。

基金项目:国家自然科学基金资助项目(20176039),中石化科技发展基金,天津市科学基金重点项目,教育部科学技术重点项目,教育部骨干教师资助计划资助。

高分子印迹技术

106 　　化　　学　　世　　界2003年

甚远,因此共价法发展较为缓慢。

(2)非共价法(自组织法)。主要由Mosbach等人创立。在此方法中,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,以氢键应用最多。

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。2　分子印迹聚合物的制备和特性2.1　分子印迹聚合物的制备

分子印迹聚合物的制备通常包括以下步骤。(1)印迹分子与单体发生相互作用测,合理地设计、功能基的单体;

(2)聚合反应

,对单体进行聚合。、乳液聚合、表面印迹等。

(3)印迹分子的去除采用萃取、酸解等手段将占据在识别位点上的绝大部分印迹分子洗脱下来;

(4)后处理在适宜温度下对印迹分子聚合物进行成型加工和真空干燥等后处理。

上述步骤中,印迹分子既能参加聚合反应,又能在聚合反应后容易去除。能满足要求的化合物主要有糖类、氨基酸及其衍生物、蛋白质、核苷酸及衍生物、生物碱、羧酸、二醛、胆固醇、维生素、酶、抗原、神经递质、杀虫剂、除草剂、染料、药物等。

单体的选择主要由印迹分子决定,它首先必须能与印迹分子成键,且在反应中它与交联剂分子处于合适的位置才能使印迹分子恰好镶嵌于其中。常用的共价单体有:42乙烯苯硼酸、42乙烯苯甲醛、42乙烯苯胺、42乙烯苯酚等。常用非共价键单体:丙烯酸及其衍生物、亚甲基丁二酸、42乙烯基苯甲酸、22丙烯酰胺222甲基212丙磺酸、42N2丙烯酰基丙氨酸、乙烯基苯乙烯、丙烯酰胺。12乙烯基咪唑、乙烯基吡啶、2,62二丙烯酰胺吡啶、N2(42乙烯苄基)亚氨二乙酸铜等。

影响聚合反应的因素很多,如浓度、温度、光照、溶剂的种类及溶剂的极性等。一般来说,低温下单体

与印迹分子能形成更加有序、稳定的聚合物,且选择

性更好。由于非共价作用的强弱强烈地依赖于溶液的极性,故非共价方式一般在有机溶液 …… 此处隐藏：5202字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……