核-壳型分子印迹聚合物的制备与应用

分子印迹聚合物是具有与模板分子形状、大小及官能团完全匹配的特异识别位点的高分子聚合物,能选择性识别、有效富集目标分析物(模板分子)并去除干扰物,已广泛应用于样品前处理、化学/生物传感、药物输送等领域.然而,在合成过程中,仍存在模板分子洗脱困难、有效识别位点少、结合容量低、传质速率慢等问题.核-壳型分子印迹聚合物即在核层颗粒表面进行分子印迹,即表面印迹,印迹位点仅存在于壳层结构中,利于模板分子洗脱及扩散,能够增加有效识别位点并提高印迹容量.依据核层材料的不同,本文详细介绍了以磁性材料及非磁性材料为核的核-壳型分子印迹聚合物的合成与应用,探讨了中空核-壳分子印迹聚合物的制备与发展,并对核-壳印迹聚合物的发展前景进行了展望.     

磁性胰蛋白酶分子印迹聚合物的制备及性能评价

以壳聚糖修饰的四氧化三铁为载体,利用壳聚糖表面的氨基与戊二醛结合,丙烯酰胺为功能单体和交联剂,胰蛋白酶为模板蛋白,制备了磁性胰蛋白酶分子印迹聚合物。通过静态平衡结合法研究了磁性分子印迹聚合物的吸附能力、选择性。结果表明,与磁性分子非印迹聚合物相比,磁性分子印迹聚合物对模板蛋白具有高选择性和高特异性吸附,最大吸附量为162.2mg·g-1;Scatchard分析表明,存在两类不同的吸附结合位点,其离解常数分别为96.5μg·mL-1(高结合位点)和2.41mg.mL-1(低结合位点)。     

基于N,O-双异丁烯酰乙醇胺为交联功能单体的苯磺隆分子印迹聚合物膜的制备及其性能研究

以苯磺隆为模板分子, N,O-双异丁烯酰乙醇胺为交联功能单体, 在尼龙-6膜上通过紫外光照引发合成了分子印迹聚合物膜, 并用扫描电镜对其表面形态进行了表征. 用紫外分光光谱法研究了模板分子与交联功能单体之间的相互作用. 印迹因子的测定和底物竞争渗透实验结果表明, 分子印迹聚合物膜对模板分子苯磺隆具有较高的选择性, 而非分子印迹聚合物膜没有选择性.     

软骨藻酸分子印迹聚合物的制备及其固相萃取应用

以贝毒-软骨藻酸的结构类似物1,3,5-戊烷三羧酸为模板分子,4-乙烯基吡啶为功能单体,乙二醇二甲基双丙烯酸酯为交联剂,合成了对软骨藻酸具有较好选择性的分子印迹聚合物。经索氏提取去除模板分子后,在聚合物内部形成了与模板分子1,3,5-戊烷三羧酸以及结构类似物软骨藻酸尺寸、形状以及活性基团互补的结合位点。通过静态平衡结合实验研究了该聚合物的结合能力和选择性能,与化学组成相同的相应非印迹聚合物相比,1,3,5-戊烷三羧酸的分子印迹聚合物对软骨藻酸具有较高的吸附性能和选择性。用150mg印迹聚合物填充于1.0mL玻璃注射器制成的分子印迹固相萃取柱,采用离线模式,并结合高效液相色谱实现紫贻贝和海水中软骨藻酸的分离与检测。对于加标2mg/L的紫贻贝和海水样品,回收率分别达到(93.4±4.9)%和(89.7±3.2)%(n=3)。     

表面分子印迹材料和技术在分离分析中的应用进展

复杂体系的高选择性分析对分离新材料和新方法提出了迫切需求。分子印迹聚合物（MIPs）以其特异性高、化学稳定性好、制备简单且成本低等优点,在高选择性分离分析中展现出巨大的应用前景。但以本体聚合为代表的传统合成方法获得的MIPs存在识别位点位于聚合物内部难以识别、模板分子洗脱不彻底、传质速率慢、结合容量低等问题。表面印迹技术制备的核-壳型表面分子印迹材料是解决上述难题的有效途径。通过核体和壳层结构的设计和构建,表面分子印迹材料还可具备多功能、多响应的特性,适于现代分离分析对快速、高效、高选择性的要求。该文主要综述了近几年表面分子印迹技术在样品前处理、化学/生物传感分析及靶向药物递送领域的应用进展。     

非诺贝特印迹聚合物的制备与性能研究

以非诺贝特(FNB)为模板分子,α-甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,采用本体聚合方法合成了FNB分子印迹聚合物(MIP)。IR和SEM表征的结果显示:FNB分子印迹聚合物中存在与模板分子相互作用的特征基团,与空白聚合物(NIP)的表面形态显著不同,说明MIP存在与模板分子相互识别的结合位点。采用静态平衡结合方法和Scatchard模型评价了FNB分子印迹聚合物的结合特性和识别机理,并考察了其选择性吸附能力。结果表明,FNB分子印迹聚合物存在能量相异的两类特异性结合位点,对FNB具有高选择吸附特性,饱和吸附量为6.363mg/g。     

克百威分子印迹聚合物的合成及其性能评价

以克百威为模板分子,甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)为交联剂,采用沉淀聚合的方法制备了克百威分子印迹聚合物。通过红外光谱分析得到模板和功能单体的最佳配比为n(carbofuran)∶n(MAA)=1∶6。印迹聚合物的红外光谱测定结果表明,聚合物中存在与模板分子相互作用的特征基团;从印迹聚合物的扫描电镜图观察到分子印迹聚合物(MIP)与空白聚合物(NIP)的表面形态不同,可推论MIP存在与模板分子相互识别的结合位点。通过静态平衡结合法研究了模板分子聚合物的吸附能力、结合动力学和选择特性。结果表明,与非印迹聚合物相比,印迹聚合物对克百威具有较强的吸附特性和很好的专一选择性,3h后基本达到最大吸附量。采用固相萃取柱预处理样品,用高效液相色谱法测定自来水中10、50、100mg/L克百威的加标回收率为94%～117%,相对标准偏差(n=3)为2.5%～4.7%。     

表面分子(离子)印迹硅胶/聚合物的制备及性能研究进展

分子印迹技术(MIT)是制备对模板分子具有专一识别能力聚合物的技术。目前,把识别位点建立在基质表面的表面印迹技术日益受到重视,它可以提高识别位点与印迹分子的结合速度,进一步加强印迹材料吸附分离效率,硅胶因其具有良好的机械稳定性和热稳定性,吸附选择性高等优点,作为表面印迹的基质显示出较大的优越性。本文详细综述了有机分子印迹硅胶/聚合物及金属离子印迹硅胶/聚合物的制备和性能的研究进展,并对印迹材料将来的应用进行了展望。     

碳量子点分子印迹荧光传感器检测多巴胺

以多巴胺作为模板分子,碳量子点作为荧光响应信号,通过自由基聚合制备对多巴胺具有特异性识别位点的荧光分子印迹聚合物。所制得的印迹聚合物对多巴胺最大吸附量为非印迹聚合物吸附量的2. 61倍。对检测过程中体系pH,振荡时间及水浴孵化时间对分子印迹荧光传感器荧光响应的影响进行探究。所建立的荧光传感器对多巴胺的选择性明显高于对其结构类似物、糖类、氨基酸及常见的离子,方法的线性范围在0. 02～0. 3 mg/L之间,相对标准偏差为0. 090%～1. 8%,检出限为0. 01 mg/L,实际样品的回收率为76. 7%～118. 4%,表明制备的多巴胺分子印迹荧光传感器可以用于复杂样品中多巴胺的定量分析。     

香豆素-3-羧酸分子印迹聚合物复合膜对底物的结合及渗透选择性质的研究

在光照和引发剂的作用下, 模板分子香豆素-3-羧酸、 功能单体丙烯酰胺和交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)或三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸(TRIM)在聚偏氟乙烯(PVDF)微孔滤膜表面聚合形成分子印迹聚合物复合膜. 用高效液相色谱仪测定了分别以TRIM和EDMA为交联剂制备的分子印迹聚合物膜在不同溶剂中对混合底物的结合和渗透选择性. 结果表明, 以TRIM为交联剂的印迹膜对模板分子具有更高的结合和渗透选择性. 另外, 以乙腈或乙腈/水作为溶剂对分子印迹膜所作的实验和讨论有助于为从复杂样品中分离模板分子奠定理论和实验基础.     

Surface-imprinted polymers in microfluidic devices

Molecularly imprinted polymers are generated by curing a cross-linked polymer in the presence of a template. During the curing process, noncovalent bonds form between the polymer and the template. The interaction sites for the noncovalent bonds become "frozen" in the cross-linking polymer and maintain their shape even after the template is removed. The resulting cavities reproduce the size and shape of the template and can selectively reincorporate the template when a mixture containing it flows over the imprinted surface. In the last few decades the field of molecular imprinting has evolved from being able to selectively capture only small molecules to dealing with all kinds of samples. Molecularly imprinted polymers (MIPs) have been generated for analytes as diverse as metal ions, drug molecules, environmental pollutants, proteins and viruses to entire cells. We review here the relatively new field of surface imprinting, which creates imprints of large, biologically relevant templates. The traditional bulk imprinting, where a template is simply added to a prepolymer before curing, cannot be applied if the analyte is too large to diffuse from the cured polymer. Special methods must be used to generate binding sites only on a surface. Those techniques have solved crucial problems in separation science as well as chemical and biochemical sensing. The implementation of imprinted polymers into microfluidic chips has greatly improved the applicability of microfluidics. We present the latest advances and different approaches of surface imprinting and their applications for microfluidic devices.     

Molecular Imprinting of Cyclodextrins Leading to Synthetic Antibodies

Molecularly imprinted cyclodextrins were applied to HPLC stationary phases forefficient recognition of nano-scaled guests in water. When cholesterol was usedas a template molecule, the imprinted polymer selectively retained this guest morestrongly and selectively than did non-imprinted polymer. The imprinting effect inthe retention behavior was consistent with previously reportedphysicochemical analyses.Immobilization of the imprinted cyclodextrin polymer on the surfaceof silica gel in water was also successful. The polymer-silica gel compositesobtained had sufficient physical strength, and were useful for HPLC stationary phases. Thesemolecularly imprinted polymers could recognize steroids, amino acid derivatives,dipeptides, and antibiotics. Moreover, we found that the enantio-selectivity towardthe template molecules was significantly promoted. This methodology has greatpotential for the recognition of large guest molecules in water, and can be analternative to affinity chromatography for the separation of bio-molecules.     

光接枝表面修饰法制备牛血红蛋白的分子印迹微球

聚苯乙烯球载体表面经引发转移终止剂修饰后, 采用光接枝表面印迹方法制备了以牛血红蛋白(BHb)为模板分子、丙烯酰胺为功能单体和N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂的分子印迹聚合物微球(MIP). 进一步采用红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)和元素分析对聚合物微球进行了表征, 证实了载体表面成功地接枝了分子印迹层, 并研究了其吸附性能和分子识别选择性能. 结果表明, 采用光接枝表面修饰法制备的分子印迹微球对模板分子有着很好的吸附容量和识别选择性.     

Preparation of bovine hemoglobin-imprinted polymer beads via the photografting surface-modified method

Molecularly imprinted polymers (MIPs), based on photografting surface-modified polystyrene beads as matrices, were prepared with acrylamide as the functional monomer, bovine hemoglobin as the template molecule and N, N′-methylene bisacrylamide as the crosslinker in a phosphate buffer. The results of IR, scanning electron microscope (SEM) and elemental analyses demonstrated the formation of a grafting polymer layer on the polystyrene-bead surface. Subsequent removal of the template left behind cavities on the surface of the polymer matrix with a shape and an arrangement of functional groups having complementary binding sites with the original template molecule. The adsorption studies showed that the imprinted polymers have a good adsorption capacity and specific recognition for bovine hemoglobin as the template molecule. Our results demonstrated that the polymer prepared via the photografting surface-modified method exhibited better selectivity for the template. Attempts to employ the new method in molecular imprinting techniques may introduce new applications for MIPs and facilitate probable protein separation and purification. __________ Translated from Chemical Journal of Chinese Universities, 2008, 29(1): 64–70     

Bioimprinted QCM sensors for virus detection—screening of plant sap

Surface imprinting techniques on polymer-coated quartz-crystal microbalances (QCM) have been used to detect tobacco mosaic viruses (TMV) in aqueous media. Molecularly imprinted polymers (MIP), tailor-made by self organisation of monomers around a template (TMV), were generated directly on the gold electrodes. Imprinted trenches on the polymer surface mimicking the shape and surface functionality of the virus serve as recognition sites for re-adsorption after washing out of the template. The sensors are applicable to TMV detection ranging from 100 ng mL^–1 to 1 mg mL^–1 within minutes. Furthermore, direct measurements without time-consuming sample preparation are possible in complex matrices such as tobacco plant sap.Dedicated to Professor Dr. W. Fresenius on the occasion of his 90th birthday     

基于银增强金标记物的阳极溶出伏安免疫分析用于补体第三成分的测定

分子印迹是制备对特定分子具有专一性结合能力的聚合物的技术,所制备的聚合物被称为分子印迹聚合物（Molecularly imprinted polymers,MIPs）,此类聚合物在分离提纯、模拟酶和传感器等方面均显示出广阔的应用前景,迄今,小分子化合物的印迹技术已经十分成熟。     

表面分子印迹聚合物纳米线用于蛋白质的特异性识别

手性配体交换色谱是拆分手性化合物,特别是氨基酸和羟基酸对映体的一种有效方法,通常以光活性氨基酸或其衍生物为手性选择子,可通过键合及涂渍制备手性固定相,也可作为流动相添加剂来实现手性配体交换色谱分离分析,配体交换键合固定相需要完成载体和手性选择子之间的偶联,键合量因受到载体和制备条件的影响而较难控制,且柱效较低。     

模板结构与分子印迹效果间关系的研究

以一些分子量和体积都较小的简单化合物作为模板分子,合成分子印迹聚合物 。通过总结43种化合物的分子印迹聚合物的色谱数据,来研究模板分子的分子量、 作用位点数目、分子刚性等因素与印迹效果的关系。根据免疫学中免疫原性的定义 ,我们提出“印迹原性”的概念,即,化合物能够产生印迹效应的性质称为印迹原 性;具有印迹原必的化合物称为印迹原;并讨论了具有较强选择性的印迹原的化学 基础。所得到的结论将有助于对分子印迹聚合物的识别机理的进一步理解,并且对 于根据模板分子性质预测MIP分子识别能力将具有一定的指导意义。