分子印迹聚合物的应用浅析

2022-09-12

1 分子印迹技术的发展

1.1 嵌段共聚物自组装技术与分子印迹技术的结合应用

嵌段共聚物自组装技术与分子印迹技术的结合应用:首先通过活性聚合制备得到两亲性嵌段共聚物, 其中, 某一段中含有与目标分子相互作用的团组, 其就可以实现与目标分子的自组装。紧接着通过两亲性嵌段共聚物在溶剂中的溶解性能, 选择相应的溶剂。一般相容好的就会分布于微球的表面, 溶性差的就会缩成球状。最后在加入交联剂以此来识别点固化, 在经过一系列的脱洗之后, 就会得到比较好识别的分子印迹聚合物。

1.2 活性自由基聚合与分子印迹技术的结合应用

该技术的应用性能在表面分子印迹中能够得以最大的体现, 虽然表面印迹具有独特的特点, 但是在具体的溶液中粒子的生成比较普遍, 因此为了避免出现凝胶以及粘连的现象, 学术界开始将引发剂在微球表面固定, 以此得到一个自由基, 并且经过紫外光制备出能够对溶解酵素特异识别作用的分子印迹微球。这样可以使得聚合物的表面光滑, 避免微小颗粒之间的粘连。

1.3 微流控技术与分子印迹的结合应用

通过该技术可以制备出规则形貌的球形分子印迹聚合物, 这是因为微通道反应器具有很强的可控制性, 其能够准确的通过调节反映的参数制备出不同的粒子, 进而得到不同形状、大小的单分散纳米微米微粒。

2 分子印迹技术所面临的挑战

2.1 模板的泄露问题

模板泄露就是残留在聚合物内部的目标分子在使用过程中泄露出来, 进而影响检测结果, 导致分析的质量受到影响。造成模板泄露的原因是由于分子印迹聚合物具有很高的交联度, 因此导致目标分子再洗脱时比较难, 尤其是很难将包埋在模板内部的分子洗脱出来, 虽然现阶段人们发展了很多种方法, 比如表面分子印迹技术、超临界流体萃取法等, 通过以上措施可以最大限度的将目标分子洗脱, 但是其仍然会残留一部分。针对以上问题, 现在可以采取虚拟模板分子印迹法, 通过该方法可以避免因为目标分子泄露而导致的洗脱不干净。

2.2 大分子蛋白质印迹问题

目前针对大分子蛋白质的印迹是目前分子印迹研究中的难题, 这是因为蛋白质分子的表面积比较大, 其参与的基团也比较多, 当其发生交叉反应时, 就会降低分子印迹聚合物的吸附性和选择性, 这样在一般的印迹环境下, 蛋白质的分子识别就是发生变性;由于蛋白质的体积比较大, 因此其在与聚合物内部的结合点进行结合时, 就会存在一定的困难, 这样就会造成蛋白质的洗脱困难, 同时蛋白质也很难在常规溶剂中溶解, 因此其印迹效果比较差。针对此问题, 我们一般采取广泛的解决方法是:通过抗原—抗体之间的作用实现对蛋白质印迹。通过采取抗原决定簇, 以一短肽链作为模板, 进行印迹。

2.3 水相中识别困难的问题

在分子聚合中水会对破坏模板分子单体间的氢键作用力, 因此在有机相中得到的分子印迹聚合物的识别能力就会变差, 而实践中很多目标分子需要在水相中去完成, 因此如何解决水对分子印迹聚合物的破坏是目前最主要的问题。针对此问题, 目前主要由以下两种方法:一是萃取法。首先对目标分子进行萃取, 通过萃取进入到有机相中, 在用分子印迹聚合物对有机相的目标分子进行萃取检测, 但是该种方法耗时比较长, 因此现在普遍采取另一方法, 通过分子印迹聚合物的溶剂记忆效应, 比如在甲醇—水体系中制备得到环丙沙星的印迹聚合物在获得了理想的印迹效果。

3 分子印迹聚合物的应用

3.1 固相萃取应用

由于MIP可以选择性地结合混合物中的某一种或某一组结构相似的化合物, 非常适用于分析前样品的富集, 因此近年来MIP在固相萃取中的应用与日俱增。传统的固相萃取是利用分析物和吸附剂间的相互作用如反相, 正相及离子交换进行萃取, 由于它们之间的作用力是非特异性的, 因而洗脱及萃取条件要根据样品的化学性质来仔细确定, 而采用MIP来进行周相萃取, 上述的问题就会得到简化。分子印迹固相萃取技术的操作模式一般可以分为以下两大类:在线模式 (on-line) 和离线模式 (off-line) 两种。

3.2 色谱固定相

MIP是制备色谱固定相, 尤其是制备手性固定相的强有力的技术。它作为色谱固定相已被成功应用于高效液相色谱, 薄层色谱, 毛细管电泳中。Li等人应用原位聚合法制得青藤碱的MD, 作为液相色谱固定相成功的分离了和它结构类似的化合物吗啡, 可待茵, 可待乙碱等。Mosbachl蹰用L苯丙氨酸作模板分子, 通过1HNMR实验发现在氯仿中模板分子和丙烯酸通过离子键和氢键发生了相互作用, 聚合物作为液相色谱固定相, 可以从苯丙氨酸的外消旋的混合物中分离出L—苯丙氨酸。

3.3 膜分离技术

与通常制备的棒状或球状MIP相比, MIP膜具有操作简便, 耗能小, 反应时间短, 干净无污染等特点, 同生物膜相比, 又具有耐恶劣环境, 稳定性高等优点。将分子印迹应用于膜分离的物质有氮基酸及其衍生物, 9-乙基腺嘌呤, 莠灭净, 甲氧苄胺嘧啶等。现在有研究人员已经设计合成了有立体选择性的分子印迹膜, 他们以 (S) .萘普生为模板分子, 4—乙烯吡啶为功能单体在聚丙烯膜上制备了MIP, 实验发现 (S) .萘酱生的渗透速率远远大于 (R) .萘普生, 选择性系数达到了1.6。

摘要：基于分子印迹聚合物所具备的特点其具有广泛的应用性, 本文主要是通过对分子印迹技术的发展, 分析分子印迹技术所面临的挑战, 从而阐述分子印迹聚合物的应用以及未来发展趋势。

关键词：分子印迹聚合物,结合应用,模板