分子印跡技術在環境科學領域中的應用分析

鹿利燕

（山西農業大學信息學院 山西 030800）

近年來，越來越多的高新技術與材料出現在我們的視野之中，不僅提高了許多產業的生產效率，同時還促進了許多產業的快速發展，其中分子印跡技術就是一種針對促進環境科學發展而新開發的一門邊緣科學技術，它的出現將會使環境科學的研究與發展向前邁出了一大步。目前，在許多期刊報紙上都能看到分子印跡技術的理論報告和在環境科學中的應用分析，一些西方國家在新興的科學技術方面始終走在前面，目前，海外的部分知名研究者已經開始對分子印跡技術在環境科學中的運用進行了研究，對于我國而言，在分子印跡技術的研究方面仍處于起步階段，對于分子印跡技術在環境科學中的應用也處在理論分析討論環節。

1 分子印跡技術的產生與發展

醫療科學領域中免疫學科的發展促進了分子印跡技術的產生。分子印跡技術在1949年首先由國外的醫學專家所提出，因受時代與科學發展的限制，這項技術并未引起人們的關注。隨著時間的推移，在1972年分子印跡技術登上了報刊，從此這項技術才逐漸被人們所認知，隨著關于茶堿的探究文章在刊物上發表，分子印跡技術發展為化學和生物學交合的全面地科學方向，這次報道為分子印跡技術在近幾十年的蓬勃發展奠定了重要的基礎。近些年來分子印跡技術的應用研究主要趨向于仿生傳感器的研究、毛細管電色譜研究、控制化學反映過程以及環境科學等領域。

2 分子印跡技術的基本原理及特點

分子印跡技術的詳細內容是制備在地點與結合位點上某個模板分子亦或印跡分子全部對應的聚合物的技藝，分子印跡技術分以下三步進行制備聚合物：（1）模板分子在特定的溶劑狀況下和具有特定功能基的功能單體利用其所具有的功能團間的共價亦或其他構成單體-模板分子聚合物；（2）在已經構成的聚合物溶劑中增添交聯劑，且利用諸多相關的引發劑作用，讓單體-模板分子復合物和交聯劑之間進行光或熱聚合反應，主要的反應機理是利用自由基讓交聯劑聚集在模板分子周邊，進而構成交聯性較強的剛性聚合物；（3）通過化學反應將已形成的聚合物中所含的模板分子進行洗脫或解析出來，對于已經洗脫或分離模板分子的聚合物來說其自身形成了一個與模板分子在空間結構上完全匹配的立體空穴，同時這個空穴具有特異性，只能針對指定的化學鍵進行結合。因此，聚合物所帶的立體空穴的空間結構類型與功能單體的識別模式完全取決于洗脫或解離出去的模板分子的架構特征和性質。依據理論得知，利用1種模板分子所制備的MI具有獨特的架構與屬性，以致每一種MI僅可以和1種分子融合，換言之，MI對此模板分子有選取性融合的性質。該項性質讓聚合物具有了“記憶”功用，近似于生物自然的辨別體系。依據聚合物的制備過程與原理可以看出MI具有較強的選取性和穩固性、優良的抗環境影響能力、運用時間長和運用范圍廣、親和性強等諸多優點。

3 分子印跡技術在環境科學領域中的運用

3.1 分子印跡技術在固相萃取中的運用

在分子印跡技術的作用下，傳統的溶劑萃取可以使用固相萃取進行代替，實現了技術上的突破，同時可以利用MI所具備的選擇性能進行富集目標分析物。MI所具備的優點決定了其不僅僅能在有機溶劑中進行使用，同時還可以在具有優化條件的水溶劑中使用，相對于其他傳統的萃取過程而言，MI具有特殊的運用優勢。由于MI本身具有優良的功能性質，以致起在部分具有強酸、強堿、有機溶劑和高溫等極端環境的分離過程中表現出了極其出色的能力。通過利用MI所具有的親和性以及選擇性，可實現固相萃取，這樣可以有效地避免繁雜、預處理手續復雜等不良要素對環境試樣產生的不良影響，為環境試樣的采集、整理和剖析提供了便利，對于痕量剖析有不容忽視的作用。在環境檢測中，經過MI吸附富集處理之后的除草劑、殺蟲劑等痕量物質，在檢測靈敏度上有著顯著的提高。根據實驗得知，MI可以從牛肝中富集除草劑的物質，能夠有效地提高高效液相色譜的精度。

3.2 分子印跡技術在色譜分析中的應用

利用MI所具備的選擇性可以實現膜分離技術，通過MI膜對某一分子的高度選擇性，可以將其從基質中吸附并分離出來。同時MI膜不僅具備對目標分子的吸附選擇性和容量，還具備處理量大、易放大等優良特點。

在現實生活中通常采用微濾、超濾、納濾或反滲透技術出去水中的雜質從而進行深度水處理，這種深度水處理的方式太過于死板，不具有靈活性，在除去水中雜質的同時，也除去了水中所具有的一些有益離子。MI膜在水處理中的應用不僅能夠有效地將水中含有的農藥殘留物等一些有害物質除去，同時還能將水中對人體有益的微量元素進行保留，MI膜的選擇性彌補了傳統處理水工藝的不靈活性。由此可知MI膜技術在飲用水雜物處置中有著廣泛的發展空間。

3.3 分子印跡技術在傳感器中的應用

MI內空穴的結構構造類似于酶的活動中心，因此其具有和酶一樣的催化功能。由于分子印跡具有的特定取向的功能位點，人們通過利用分子印跡所具有的這一優良特點加強了酶的活性；分子印跡對酶的活性控制也有著重要的影響；同時根據分子印跡相似于酶催化功能的特點，可以通過分子印跡方法獲取模擬酶對缺少天然酶催化的反應進行填補。

在科學技術發展的影響下，我們周圍出現了越來越多的人工合成的化學物質，這些合成物質中大多都包含著一些化學污染物，在使用過程中對于環境和人們的身體健康造成了一定的損害。這些物質在進入到環境中以后，難以在天然酶與微生物的影響下開始降解亦或降解速率很慢，如果長期受這些物質的影響將會對環境和人類以及生物造成非常不利的影響。通過利用分子印跡模擬酶的催化，可以加速降解速度，成為環境修復中的又一研究方向。

4 結語

伴隨科技的持續發展，許多新的技術逐漸取代了傳統工藝，極大地促進了工業生產效率及諸多科學難題的解決。分子印跡技術是近幾年逐漸興起的一門邊緣科學技術，在化學、生命科學、合成技術以及高新分析檢測技術的持續發展和健全，另外聯系當代學者對分子辨別機理、功能單體類型和分子印跡等在水相中的生產與功能的不斷深入研究，在很大程度上促進了分子印跡技術在環境科學中的應用，更是促進了分子印跡技術在環境監測中的應用分析，同時也有利于環境的自我修復，使得分子印跡技術在環境痕量物質剖析、人們平常飲用水的深層次探究、有害物質的在線監測技術以及多種污染物的同時監測等技術中的應用將會越來越廣泛。

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