李穎：基于R AFT聚合法的分子印跡技術(shù)前景廣闊

李薇

分子印跡技術(shù)是一種新興的分子識(shí)別技術(shù)，其目的是制備對(duì)模板分子具有特異選擇性識(shí)別能力的聚合物，即分子印跡聚合物（MIPs）。分子印跡技術(shù)是應(yīng)用化學(xué)領(lǐng)域一種獨(dú)特復(fù)制記憶方法，可以被生動(dòng)的描述為制造識(shí)別“分子鑰匙”的“人工鎖”的技術(shù)。分子印跡聚合物具有預(yù)定性、識(shí)別性、選擇性等三大特性。

自2007年至今，應(yīng)用化學(xué)專家李穎便始終致力于革新基于RAFT（Reversible AdditionFragmentation Chain Transfer Polymerization）聚合法的分子印跡技術(shù)。RAFT概念最初由Rizzardo在1998年提出，現(xiàn)已有20年發(fā)展歷程。十余年來，李穎博士的研究推進(jìn)了RAFT方法在分子印跡技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用升級(jí)，在加快應(yīng)用化學(xué)學(xué)科進(jìn)步的同時(shí)，也為人類健康和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)了不容小覷的力量，創(chuàng)造了巨大的社會(huì)效益。

在哈爾濱工業(yè)大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間，李穎曾開展“多功能分子印跡聚合物的RAFT聚合制備及性能”的學(xué)術(shù)研究，此項(xiàng)研究將分子印跡技術(shù)與RAFT聚合方法相結(jié)合，在球形硅膠、磁性硅球、磁性熒光硅球及氧化石墨烯等不同載體表面接枝分子印跡聚合物膜，合成了具有強(qiáng)磁響應(yīng)性、熒光性和高傳質(zhì)速率等性能的多功能分子印跡聚合物。在該研究中積累的理論成果和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)不僅為李穎接下來的學(xué)術(shù)創(chuàng)新奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也為相關(guān)領(lǐng)域的研究拓展了思路。

2012年至2014年，擔(dān)任天津工業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系副教授的李穎，牽頭實(shí)施了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“飲用水中雌激素類內(nèi)分泌干擾物的分子印跡檢測(cè)技術(shù)研究”。這是應(yīng)用化學(xué)領(lǐng)域?qū)勾萍に仡悆?nèi)分泌干擾物危害的重大突破。雌激素類內(nèi)分泌干擾物是一種外源性干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)的化學(xué)物質(zhì)，可以通過攝入、積累等途徑對(duì)人類生殖系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等造成侵害。

李穎介紹稱：“我們生活在一個(gè)充滿化學(xué)的世界，毋庸置疑，化學(xué)專家肩上擔(dān)負(fù)著維護(hù)人們生命健康、造福社會(huì)的使命。對(duì)于將基于RAFT聚合法的分子印跡技術(shù)投入到飲用水中雌激素類內(nèi)分泌干擾物的檢測(cè)上，是我們團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備了很久的重點(diǎn)研究。”

在李穎的帶領(lǐng)和指導(dǎo)下，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地構(gòu)建了一種雌激素類內(nèi)分泌干擾物分子印跡電化學(xué)傳感器，對(duì)水環(huán)境中17β-雌二醇的最低檢測(cè)限為4.716×10-11mol/L，這極大擴(kuò)寬了分子印記技術(shù)在水工業(yè)上的應(yīng)用。李穎解說道：“我們將分子印跡技術(shù)與石墨烯材料相結(jié)合，以雌激素類內(nèi)分泌干擾物為模板分子，通過RAFT聚合方法，合成了石墨烯分子印跡聚合物雜化材料，再利用該雜化材料制作高選擇性、高靈敏度和快速響應(yīng)的分子印跡電化學(xué)傳感器。而后，我們利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，建立了“門”模型，從分子水平上探究分子印跡電化學(xué)傳感器的響應(yīng)機(jī)制。”

2014年，由于在“分子印跡聚合物設(shè)計(jì)、組裝及應(yīng)用”的研究中，李穎博士作為負(fù)責(zé)人以前沿的技術(shù)理念和學(xué)術(shù)論文成果榮獲黑龍江省高校科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和黑龍江科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，贏得業(yè)界矚目。

2015年，李穎作為第一完成人參與完成天津市科技計(jì)劃項(xiàng)目“構(gòu)建食品中鄰苯二甲酸酯的傳感檢測(cè)新平臺(tái)”。該項(xiàng)目利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，構(gòu)建了15種功能單體的功能單體信息庫，確定了分子印跡技術(shù)體系的最佳功能單體和最佳溶劑。其次，通過“門”模型研究了MIPs所帶有的印跡孔穴的結(jié)構(gòu)、大小與目標(biāo)分子的關(guān)系，從分子水平上驗(yàn)證了傳感器對(duì)目標(biāo)分子進(jìn)行特異性分子識(shí)別的響應(yīng)過程。值得關(guān)注的是，此傳感器識(shí)別元件的敏感材料就是利用RAFT聚合制備的石墨烯分子印跡雜化材料。

鄰苯二甲酸酯主要用于聚氯乙烯材料，起到增塑劑的作用。它被普遍應(yīng)用于玩具、食品包裝材料、醫(yī)用血袋和膠管、個(gè)人護(hù)理用品等數(shù)百種產(chǎn)品中，對(duì)人體健康有嚴(yán)重的危害，屬于2B類致癌物。李穎等人研發(fā)的傳感檢測(cè)新平臺(tái)對(duì)鄰苯二甲酸酯的響應(yīng)速度快、檢測(cè)靈敏度高、使用壽命長，檢測(cè)限度可達(dá)4.716×10-11mol/L。

在多年的項(xiàng)目研究過程中，李穎不斷擴(kuò)充自身的知識(shí)體系，培養(yǎng)了一大批具備較高科研能力的學(xué)生后輩。同時(shí)她也作為主要發(fā)明人，成功申請(qǐng)了包括“磁性功能化氧化石墨烯基分子印跡雜化材料的制備方法”在內(nèi)的4項(xiàng)專利。另外，她還持續(xù)在國際頂尖化學(xué)期刊上發(fā)表有關(guān)RAFT分子印跡技術(shù)的論文，為同行專家的研究提供了頗具價(jià)值的參考。據(jù)悉，刊登于Environmental Pollution的論文Synthesis of coreshell magnetic molecular imprinted polymer by the surface RAFT polymerization for the fast and selective removal of endocrine disrupting chemicals from aqueous solutions的引用量已經(jīng)達(dá)到161次。李穎及其團(tuán)隊(duì)通過RAFT聚合方法制備了具有強(qiáng)磁響應(yīng)性、預(yù)定性、識(shí)別性和實(shí)用性的磁性MIP微球，建立了水環(huán)境中EDCs的有效去除和快速分離的新技術(shù)，進(jìn)而形成了該論文，李穎是論文的第一作者。Environmental Pollution的影響力為5.291，能夠得到該期刊的青睞，足以說明李穎等人理論成果的開創(chuàng)性和突破性之高。

A grapheme oxide-based molecularly imprinted polymer platform for detecting endocrine disrupting chemicals是李穎作為第一作者的另一篇知名論文，發(fā)表于國際知名學(xué)術(shù)期刊CARBON（影響因子：7.082），目前其引用量已經(jīng)達(dá)到138次。

談起近年來對(duì)RAFT聚合法的關(guān)注，李穎指出：“RAFT具有諸多優(yōu)點(diǎn)，其中最為關(guān)鍵的就是適用的單體范圍廣，十分有利于含特殊官能團(tuán)烯類單體的聚合反應(yīng)。不需要使用昂貴的試劑（如TEMPO），也不會(huì)導(dǎo)致雜質(zhì)或殘存試劑（如ATRP中過渡金屬離子、聯(lián)吡啶等）難以從聚合產(chǎn)物中除去等問題。”同時(shí)，李穎也表示，未來在積極適應(yīng)市場需求的情況下，將和團(tuán)隊(duì)成員一起繼續(xù)推動(dòng)基于RAFT聚合法的分子印跡技術(shù)的深入研究。