分子印迹技术的基本原理及其发展方向

李彩侠，马宇亮，黄微薇



分子印迹技术的基本原理及其发展方向

李彩侠，马宇亮，黄微薇

分子识别在生物分离方面具有举足轻重的作用．科学家为了能够制备一种对特定分子具有鉴别能力的聚合物进行了各种尝试，最终提出了“分子印迹”这一技术概念．分子印迹技术（Molecular Imprinting Technique，MIT）[1-2]从20世纪中后期开始快速发展，特别自1993年Mosbach等发表有关茶碱的分子印迹聚合物后，分子印迹技术因其通用性强、专一识别性高的特点，受到科学界的青睐[3-5]．

随着分子科学技术的发展，分子印迹技术已经在固相物质萃取、生物药品分析、色谱分离、污水处理等多个领域发挥作用，它是分子生物学和应用化学交叉的最新领域，应用前景非常广阔．美国率先建立了分子印迹学会（Society of Molecular Imprinting，SMI），并且公开发表第一本关于分子印迹技术方面的论著．目前，德国、日本和澳大利亚等十多个国家，上百个学术机构都在从事MIPs的研发．我国这方面的研究虽然仅十几年，但是在液固萃取、生物膜分离等方面已经取得了一些进步[6]．本文对分子印迹技术的应用原理、特点及其发展方向等进行简要阐述，希望为生物化学工作者提供一定参考．

1分子印迹技术基本原理和特点

1.1分子印迹技术的原理将目标分子（也可称为印迹分子或模板分子）和交联剂共同在聚合物的单体液体里通过聚合获得固体介质，之后运用化学、物理等方法去除介质中的模板分子，获得“印迹”标有目标分子的空间结构与结合位点的分子印迹．具体过程为：第一步，印迹分子和其相匹配的单体分子在共价键等多种方式的作用下形成一个可以逆转的复合物体；第二步，在复合物液体中加入适量的交联剂，特定的环境下（光或热）开始聚合反应，最后使复合物固定在产生的三维网状结构的共聚物上；第三步，在有机流动相等条件下把印迹分子去除，最后就会在网状结构中留有一个和印迹分子在空间上完全相匹配，而且还有可以与模板分子专一性重新结合的三维孔穴．三维孔穴可以识别性地再次与印迹分子相结合，对印迹分子有高度专一的识别作用．了解和掌握分子印迹技术的基本原理，才能在实践工作中更好地运用该项技术．

1.2分子印迹技术的特点首先，分子印迹技术最大的特点是预定性，分子印迹技术能根据研究者不同的研究目的制备出相对应的MIps，以满足科学研究者的不同需求．其次，分子印迹技术具有高度的识别专一性，MIPs是以模板分子为标准进行定做，因此只能识别印迹分子，具有高度的专一性．分子印迹实用性特别强，印迹分子技术可以和天然的生物分子相比拟，但是又因为其是根据化学原理制备的，所以又具有天然分子不具备的抗恶劣条件的能力．因此，印迹分子具有高度的稳定性和超长的使用寿命．分子印迹技术正因为这三个突出特点，在科学界发挥越来越重要的作用．

2分子印迹技术的发展方向

近年来，分子印迹技术方面的研究多集中在实践运用方面，对其理论的研究较少，但一项技术的发展离不开理论基础．因此，分子印迹技术要想得到长远的发展，还要做好理论研究．虽然现在我国也有一些这方面的研究，但是并没有达到一定的高度，相反，这一技术在各个领域的理论研究和实践研究都有待进一步加强．如功能单体、交联度的选择都有一定的局限性，特别是功能单体可供选择的种类非常有限，不能满足某些分子印迹的需要，而且制备技术有待进一步的研究开发，用来提高MIps的识别能力，增加结合量和结合位点的均匀性．由此可见，分子印迹技术理论的深入研究是该技术一个重要研究方向．

随着科学的不断发展，以及材料等领域工作者的介入，分子印迹聚合物材料的研究在不断的深入，新方法、新材料将会推动分析印迹技术应用领域的不断拓展，分子印迹技术将会有越来越广阔的发展舞台．

[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] 小宫山真．分子印迹学——从基础到应用[M]．吴史康，汪鹏飞，译．北京：科学出版社，2006：8-11

[4] 陈长宝，周杰，吴春辉．分子印迹技术研究进展[J]．化学研究与应用，2006，18（8）：896-902

[5] 闫有旺，于汝生．分子印迹技术及其应用[J]．化学教学， 2005（4）：28-30

[6] 兰立新．分子印迹技术研究及其应用[J]．企业技术开发，2004，23（11）：3-5

作者单位：（黑龙江工业学院 环境工程系，黑龙江 鸡西 158100）

基金项目：黑龙江省青年科学基金项目（QC2012C026）