分子印跡技術的基本原理及其發(fā)展方向

李彩俠，馬宇亮，黃微薇

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分子印跡技術的基本原理及其發(fā)展方向

李彩俠，馬宇亮，黃微薇

分子識別在生物分離方面具有舉足輕重的作用．科學家為了能夠制備一種對特定分子具有鑒別能力的聚合物進行了各種嘗試，最終提出了“分子印跡”這一技術概念．分子印跡技術（Molecular Imprinting Technique，MIT）[1-2]從20世紀中后期開始快速發(fā)展，特別自1993年Mosbach等發(fā)表有關茶堿的分子印跡聚合物后，分子印跡技術因其通用性強、專一識別性高的特點，受到科學界的青睞[3-5]．

隨著分子科學技術的發(fā)展，分子印跡技術已經在固相物質萃取、生物藥品分析、色譜分離、污水處理等多個領域發(fā)揮作用，它是分子生物學和應用化學交叉的最新領域，應用前景非常廣闊．美國率先建立了分子印跡學會（Society of Molecular Imprinting，SMI），并且公開發(fā)表第一本關于分子印跡技術方面的論著．目前，德國、日本和澳大利亞等十多個國家，上百個學術機構都在從事MIPs的研發(fā)．我國這方面的研究雖然僅十幾年，但是在液固萃取、生物膜分離等方面已經取得了一些進步[6]．本文對分子印跡技術的應用原理、特點及其發(fā)展方向等進行簡要闡述，希望為生物化學工作者提供一定參考．

1分子印跡技術基本原理和特點

1.1分子印跡技術的原理將目標分子（也可稱為印跡分子或模板分子）和交聯劑共同在聚合物的單體液體里通過聚合獲得固體介質，之后運用化學、物理等方法去除介質中的模板分子，獲得“印跡”標有目標分子的空間結構與結合位點的分子印跡．具體過程為：第一步，印跡分子和其相匹配的單體分子在共價鍵等多種方式的作用下形成一個可以逆轉的復合物體；第二步，在復合物液體中加入適量的交聯劑，特定的環(huán)境下（光或熱）開始聚合反應，最后使復合物固定在產生的三維網狀結構的共聚物上；第三步，在有機流動相等條件下把印跡分子去除，最后就會在網狀結構中留有一個和印跡分子在空間上完全相匹配，而且還有可以與模板分子專一性重新結合的三維孔穴．三維孔穴可以識別性地再次與印跡分子相結合，對印跡分子有高度專一的識別作用．了解和掌握分子印跡技術的基本原理，才能在實踐工作中更好地運用該項技術．

1.2分子印跡技術的特點首先，分子印跡技術最大的特點是預定性，分子印跡技術能根據研究者不同的研究目的制備出相對應的MIps，以滿足科學研究者的不同需求．其次，分子印跡技術具有高度的識別專一性，MIPs是以模板分子為標準進行定做，因此只能識別印跡分子，具有高度的專一性．分子印跡實用性特別強，印跡分子技術可以和天然的生物分子相比擬，但是又因為其是根據化學原理制備的，所以又具有天然分子不具備的抗惡劣條件的能力．因此，印跡分子具有高度的穩(wěn)定性和超長的使用壽命．分子印跡技術正因為這三個突出特點，在科學界發(fā)揮越來越重要的作用．

2分子印跡技術的發(fā)展方向

近年來，分子印跡技術方面的研究多集中在實踐運用方面，對其理論的研究較少，但一項技術的發(fā)展離不開理論基礎．因此，分子印跡技術要想得到長遠的發(fā)展，還要做好理論研究．雖然現在我國也有一些這方面的研究，但是并沒有達到一定的高度，相反，這一技術在各個領域的理論研究和實踐研究都有待進一步加強．如功能單體、交聯度的選擇都有一定的局限性，特別是功能單體可供選擇的種類非常有限，不能滿足某些分子印跡的需要，而且制備技術有待進一步的研究開發(fā)，用來提高MIps的識別能力，增加結合量和結合位點的均勻性．由此可見，分子印跡技術理論的深入研究是該技術一個重要研究方向．

隨著科學的不斷發(fā)展，以及材料等領域工作者的介入，分子印跡聚合物材料的研究在不斷的深入，新方法、新材料將會推動分析印跡技術應用領域的不斷拓展，分子印跡技術將會有越來越廣闊的發(fā)展舞臺．

[1] Ye L，Cormack PeterA G，Mosbach K．Molecular imprinting on micro gel spheres[J]．Anal Chem Acta，2001，435：187-196

[2] Sellergren B．Direct drug determination by selective enrichment on an imp rinted polymer[J]．Anal Chem，1994，16 （9）：1578-1582

[3] 小宮山真．分子印跡學——從基礎到應用[M]．吳史康，汪鵬飛，譯．北京：科學出版社，2006：8-11

[4] 陳長寶，周杰，吳春輝．分子印跡技術研究進展[J]．化學研究與應用，2006，18（8）：896-902

[5] 閆有旺，于汝生．分子印跡技術及其應用[J]．化學教學， 2005（4）：28-30

[6] 蘭立新．分子印跡技術研究及其應用[J]．企業(yè)技術開發(fā)，2004，23（11）：3-5

作者單位：（黑龍江工業(yè)學院 環(huán)境工程系，黑龍江 雞西 158100）

基金項目：黑龍江省青年科學基金項目（QC2012C026）