分子印迹技术在环境科学领域中的应用分析

鹿利燕

（山西农业大学信息学院 山西 030800）

近年来，越来越多的高新技术与材料出现在我们的视野之中，不仅提高了许多产业的生产效率，同时还促进了许多产业的快速发展，其中分子印迹技术就是一种针对促进环境科学发展而新开发的一门边缘科学技术，它的出现将会使环境科学的研究与发展向前迈出了一大步。目前，在许多期刊报纸上都能看到分子印迹技术的理论报告和在环境科学中的应用分析，一些西方国家在新兴的科学技术方面始终走在前面，目前，海外的部分知名研究者已经开始对分子印迹技术在环境科学中的运用进行了研究，对于我国而言，在分子印迹技术的研究方面仍处于起步阶段，对于分子印迹技术在环境科学中的应用也处在理论分析讨论环节。

1 分子印迹技术的产生与发展

医疗科学领域中免疫学科的发展促进了分子印迹技术的产生。分子印迹技术在1949年首先由国外的医学专家所提出，因受时代与科学发展的限制，这项技术并未引起人们的关注。随着时间的推移，在1972年分子印迹技术登上了报刊，从此这项技术才逐渐被人们所认知，随着关于茶碱的探究文章在刊物上发表，分子印迹技术发展为化学和生物学交合的全面地科学方向，这次报道为分子印迹技术在近几十年的蓬勃发展奠定了重要的基础。近些年来分子印迹技术的应用研究主要趋向于仿生传感器的研究、毛细管电色谱研究、控制化学反映过程以及环境科学等领域。

2 分子印迹技术的基本原理及特点

分子印迹技术的详细内容是制备在地点与结合位点上某个模板分子亦或印迹分子全部对应的聚合物的技艺，分子印迹技术分以下三步进行制备聚合物：（1）模板分子在特定的溶剂状况下和具有特定功能基的功能单体利用其所具有的功能团间的共价亦或其他构成单体-模板分子聚合物；（2）在已经构成的聚合物溶剂中增添交联剂，且利用诸多相关的引发剂作用，让单体-模板分子复合物和交联剂之间进行光或热聚合反应，主要的反应机理是利用自由基让交联剂聚集在模板分子周边，进而构成交联性较强的刚性聚合物；（3）通过化学反应将已形成的聚合物中所含的模板分子进行洗脱或解析出来，对于已经洗脱或分离模板分子的聚合物来说其自身形成了一个与模板分子在空间结构上完全匹配的立体空穴，同时这个空穴具有特异性，只能针对指定的化学键进行结合。因此，聚合物所带的立体空穴的空间结构类型与功能单体的识别模式完全取决于洗脱或解离出去的模板分子的架构特征和性质。依据理论得知，利用1种模板分子所制备的MI具有独特的架构与属性，以致每一种MI仅可以和1种分子融合，换言之，MI对此模板分子有选取性融合的性质。该项性质让聚合物具有了“记忆”功用，近似于生物自然的辨别体系。依据聚合物的制备过程与原理可以看出MI具有较强的选取性和稳固性、优良的抗环境影响能力、运用时间长和运用范围广、亲和性强等诸多优点。

3 分子印迹技术在环境科学领域中的运用

3.1 分子印迹技术在固相萃取中的运用

在分子印迹技术的作用下，传统的溶剂萃取可以使用固相萃取进行代替，实现了技术上的突破，同时可以利用MI所具备的选择性能进行富集目标分析物。MI所具备的优点决定了其不仅仅能在有机溶剂中进行使用，同时还可以在具有优化条件的水溶剂中使用，相对于其他传统的萃取过程而言，MI具有特殊的运用优势。由于MI本身具有优良的功能性质，以致起在部分具有强酸、强碱、有机溶剂和高温等极端环境的分离过程中表现出了极其出色的能力。通过利用MI所具有的亲和性以及选择性，可实现固相萃取，这样可以有效地避免繁杂、预处理手续复杂等不良要素对环境试样产生的不良影响，为环境试样的采集、整理和剖析提供了便利，对于痕量剖析有不容忽视的作用。在环境检测中，经过MI吸附富集处理之后的除草剂、杀虫剂等痕量物质，在检测灵敏度上有着显著的提高。根据实验得知，MI可以从牛肝中富集除草剂的物质，能够有效地提高高效液相色谱的精度。

3.2 分子印迹技术在色谱分析中的应用

利用MI所具备的选择性可以实现膜分离技术，通过MI膜对某一分子的高度选择性，可以将其从基质中吸附并分离出来。同时MI膜不仅具备对目标分子的吸附选择性和容量，还具备处理量大、易放大等优良特点。

在现实生活中通常采用微滤、超滤、纳滤或反渗透技术出去水中的杂质从而进行深度水处理，这种深度水处理的方式太过于死板，不具有灵活性，在除去水中杂质的同时，也除去了水中所具有的一些有益离子。MI膜在水处理中的应用不仅能够有效地将水中含有的农药残留物等一些有害物质除去，同时还能将水中对人体有益的微量元素进行保留，MI膜的选择性弥补了传统处理水工艺的不灵活性。由此可知MI膜技术在饮用水杂物处置中有着广泛的发展空间。

3.3 分子印迹技术在传感器中的应用

MI内空穴的结构构造类似于酶的活动中心，因此其具有和酶一样的催化功能。由于分子印迹具有的特定取向的功能位点，人们通过利用分子印迹所具有的这一优良特点加强了酶的活性；分子印迹对酶的活性控制也有着重要的影响；同时根据分子印迹相似于酶催化功能的特点，可以通过分子印迹方法获取模拟酶对缺少天然酶催化的反应进行填补。

在科学技术发展的影响下，我们周围出现了越来越多的人工合成的化学物质，这些合成物质中大多都包含着一些化学污染物，在使用过程中对于环境和人们的身体健康造成了一定的损害。这些物质在进入到环境中以后，难以在天然酶与微生物的影响下开始降解亦或降解速率很慢，如果长期受这些物质的影响将会对环境和人类以及生物造成非常不利的影响。通过利用分子印迹模拟酶的催化，可以加速降解速度，成为环境修复中的又一研究方向。

4 结语

伴随科技的持续发展，许多新的技术逐渐取代了传统工艺，极大地促进了工业生产效率及诸多科学难题的解决。分子印迹技术是近几年逐渐兴起的一门边缘科学技术，在化学、生命科学、合成技术以及高新分析检测技术的持续发展和健全，另外联系当代学者对分子辨别机理、功能单体类型和分子印迹等在水相中的生产与功能的不断深入研究，在很大程度上促进了分子印迹技术在环境科学中的应用，更是促进了分子印迹技术在环境监测中的应用分析，同时也有利于环境的自我修复，使得分子印迹技术在环境痕量物质剖析、人们平常饮用水的深层次探究、有害物质的在线监测技术以及多种污染物的同时监测等技术中的应用将会越来越广泛。

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