關(guān)于分子印跡技術(shù)第1頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月1背景介紹

20世紀(jì)80年代Wulff首次合成（形成標(biāo)志）

Dickey專一性吸附（萌芽）20世紀(jì)40年代Pauling鎖匙理論（理論基礎(chǔ)）

80年代后

Mosbach茶堿分子印跡聚合物（發(fā)展）

1997年LundUniversity成立分子

印跡學(xué)會分子印跡技術(shù)（MIT）的發(fā)展第2頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月分子印跡技術(shù)環(huán)境

1背景介紹分子印跡技術(shù)用途廣泛監(jiān)測環(huán)境中的藥物殘留醫(yī)藥食品仿生軍事第3頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2分子印跡技術(shù)

分子印跡技術(shù)（MolecularImprintingTechnique，MIT）又稱分子烙印技術(shù)或分子模板技術(shù)，是近年來集高分子合成、分子設(shè)計(jì)、分子識別、仿生生物工程等眾多學(xué)科優(yōu)勢發(fā)展起來的一門新型的交叉學(xué)科。分子印跡技術(shù)來源于生物學(xué)中的免疫學(xué)，是通過想要選擇識別某一種物質(zhì)而進(jìn)行聚合反應(yīng)形成印跡聚合物的方法。

第4頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1分子印跡技術(shù)的基本原理

分子印跡技術(shù)基本原理：

(1)功能單體－印跡分子－結(jié)合

(2)交聯(lián)劑－固定

(3)脫去－印跡分子圖2.1分子印跡過程示意圖第5頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月預(yù)組織法（共價(jià)法）Wulff結(jié)合方式：可逆共價(jià)鍵優(yōu)點(diǎn)：空間精確固定排列缺點(diǎn)：識別能力不夠理想形成復(fù)合物的過程緩慢自組裝法（非共價(jià)法）Mosbach結(jié)合方式：非共價(jià)鍵優(yōu)點(diǎn)：簡單易行模板容易除去近似天然缺點(diǎn)：印跡過程的輪廓不清晰犧牲空間法（兩者兼?zhèn)洌￢ulfson

2.2分子印跡技術(shù)的分類分子印跡技術(shù)的分類主要是由其形成其聚合物的印跡分子與功能單體之間的結(jié)合位點(diǎn)的作用性能來決定的，一般可以分為以下三類：第6頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2分子印跡技術(shù)的分類表2.1共價(jià)型和非共價(jià)型常用的功能單體第7頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2分子印跡技術(shù)的分類圖2.2犧牲空間法示意圖第8頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3分子印跡效果評價(jià)

分子印跡聚合物的選擇識別性能優(yōu)劣可以通過印跡因子β來體現(xiàn).印跡因子β可以通過下列兩式計(jì)算，

Kd為靜態(tài)分配系數(shù)，ml/g；Cp為吸附平衡時(shí)EGCG在聚合物上的濃度，μmol/g；Cs為吸附平衡時(shí)溶液中EGCG的濃度，mmol/L；Kd,I為MIP對EGCG的靜態(tài)分配系數(shù)；Kd,N為相應(yīng)NIP對EGCG的靜態(tài)分配系數(shù)；β體現(xiàn)了印跡聚合物與空白聚合物在分子識別上的差異，β越大表明印跡效果越好。第9頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月

MIT之所以發(fā)展如此迅速，主要是因?yàn)樗腥筇攸c(diǎn)：

●預(yù)定性（predetermination）

根據(jù)不同的目的制備不同的MIPs，以滿足不同的需要。

●識別性（recognition）

MIPs是按照模版分子定做的，可以專一地識別印跡分子。

●實(shí)用性（practicability）

它可以與天然的生物分子識別系統(tǒng)相比擬，例如，酶和底物；抗原與抗體等。2.4分子印跡技術(shù)的特點(diǎn)第10頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月3分子印跡聚合物的制備

分子印跡聚合物是由印跡分子、功能基單體在交聯(lián)劑等物質(zhì)作用下形成作用位點(diǎn)，相互聚合，發(fā)生反應(yīng)，形成的一類具有特異選擇識別功能的物質(zhì)。圖3.1分子印跡聚合物制備過程示意圖第11頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1分子印跡聚合物的制備要素制備材料

模板分子

溶劑

功能單體交聯(lián)劑強(qiáng)極性基團(tuán)高效MIPs氫鍵基團(tuán)高選擇性MIPs促進(jìn)作用減小干擾共價(jià)鍵型含有乙烯基非共價(jià)型含有乙烯基和羧基

乙二醇二甲基丙烯酸酯第12頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2MIPs的聚合形式和方法聚合形式主要有熱化學(xué)聚合和光化學(xué)聚合兩種形式。分子印跡聚合物的制備方法：本位聚合原位聚合沉淀聚合懸浮聚合表面印跡電聚合第13頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2MIPs的鏈引發(fā)方式和聚合方法

鏈引發(fā)方式自由基引發(fā)（低溫光引發(fā)）引發(fā)劑偶氮二異丁腈(AIBN)

聚合方法大多采用封管聚合印跡分子、功能單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑按一定比例溶解在惰性溶劑中然后引發(fā)第14頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月通過非共價(jià)鍵將印跡分子固定。洗脫后留下的空腔有特定選擇性。第15頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月4分子印跡聚合物的應(yīng)用

分離領(lǐng)域

抗體與受體的模擬

仿生傳感器

模擬酶催化

其他應(yīng)用第16頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月固相萃取手性分離膜分離藥物分析血清中的茶堿、口香糖中的尼古丁、生物樣品中的三苯氧胺、尿樣中戊雙脒、牛肝中三嗪類除草劑的富集。氨基酸、糖類及藥物等物質(zhì)的手性分離。氨基酸及其衍生物、茶堿、莠滅凈、肽、阿特拉津、9-乙基腺嘌呤等。分子印跡聚合物對藥物具有特殊的選擇和識別能力，在藥物分析、手性藥物的分離、富集和提純方向也有廣泛應(yīng)用。4.1在分離領(lǐng)域的應(yīng)用分子印跡技術(shù)用于分離領(lǐng)域第17頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2抗體與受體的模擬抗體與受體的模擬主要體現(xiàn)在利用分子印跡技術(shù)以抗原為模板合成抗體，而所制備得到的分子印跡聚合物在性質(zhì)上等同于生物抗體，具有很高選擇性和特異識別性?？梢杂行У淖R別記憶氨基酸、多肽、糖類、藥物、蛋白質(zhì)等天然抗體的組分。第18頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3仿生傳感器生物或者化學(xué)的傳感器都是有轉(zhuǎn)換器和識別的元件組成的，轉(zhuǎn)換器會將各種參數(shù)的信號輸出，一般采用的轉(zhuǎn)換器是微電子轉(zhuǎn)換器。表4.1應(yīng)用于MIPs傳感器的分析和轉(zhuǎn)換器第19頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4模擬酶催化在生物中，酶以其高效性、專一性的特點(diǎn)在生命體中起到了至關(guān)重要的作用，這些酶都是大分子，在生命體中所含種類較多，但含量較低，存在提取困難且不易回收利用等缺點(diǎn)，利用這些人們根據(jù)分子印跡技術(shù)模擬酶做催化劑有效的解決了這些問題。表4.2MIPs用于模擬酶催化的應(yīng)用第20頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月4.5其他應(yīng)用

控制平衡轉(zhuǎn)移

分離副產(chǎn)物

組合化學(xué)庫的放映技術(shù)

……第21頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月5蛋白質(zhì)分子印跡技術(shù)分子印跡技術(shù)是在聚合物材料的合成過程中構(gòu)建與模板分子在大小、形狀和結(jié)構(gòu)功能上都互補(bǔ)的特異性結(jié)合位點(diǎn),這樣的材料對其模板具有選擇性結(jié)合能力。盡管小分子印跡技術(shù)近年來發(fā)展迅速,蛋白質(zhì)分子印跡卻由于蛋白質(zhì)的體積龐大、結(jié)構(gòu)靈活、構(gòu)象復(fù)雜成為既有意義又具挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。5.1蛋白質(zhì)分子印跡技術(shù)示意圖第22頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1蛋白質(zhì)分子印跡特點(diǎn)（1）蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)靈活、構(gòu)象復(fù)雜,極易受到溫度或環(huán)境的影響。從熱力學(xué)角度和實(shí)際操作過程而言都不易實(shí)現(xiàn)印跡。（2）小分子印跡通常采用交聯(lián)程度很高的材料來實(shí)現(xiàn),因高交聯(lián)度可保證單體材料結(jié)合于模板周圍形成牢固的識別位點(diǎn)。然而,高交聯(lián)度材料會阻止蛋白類大分子自由進(jìn)出聚合物網(wǎng)絡(luò)。（3）傳統(tǒng)小分子印跡材料往往在有機(jī)試劑中進(jìn)行聚合,而蛋白質(zhì)在有機(jī)試劑中溶解度低,并在有機(jī)試劑中可表現(xiàn)出與生理?xiàng)l件下完全不同的構(gòu)象,這種構(gòu)象的改變對蛋白質(zhì)的生物活性會產(chǎn)生很大的影響,極有可能在材料上留下錯(cuò)誤的“印跡”。（4）多數(shù)蛋白質(zhì)印跡材料的構(gòu)建是基于非共價(jià)印跡的原理,即材料和模板的結(jié)合是通過氫鍵、范德華力、離子相互作用和疏水作用實(shí)現(xiàn)的。第23頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2蛋白質(zhì)分子印跡材料制備

整體印跡(Bulkimprinting)

表面印跡(Surfaceimprinting)印跡膜材核-殼結(jié)構(gòu)微球/納米粒印跡納米粒

抗原決定簇印跡(Epitopeimprinting)第24頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月未來研究發(fā)展方向預(yù)測：（1）探討分子印跡技術(shù)的識別過程機(jī)理。（2）合成更多更有用的分子印跡聚合物。（3）分子印跡技術(shù)用于水溶液和極性溶劑。（4）工廠化、商業(yè)化。（5）分子印跡技術(shù)向核苷酸、多肽、蛋白質(zhì)等生物

大分子，甚至生物體活細(xì)胞進(jìn)軍。（6）將MIPs的特殊預(yù)定性用于催化合成領(lǐng)域。（7）將MIPs仿生傳感器做成分子探針。6分子印跡技術(shù)展望第25頁，課件共28頁，創(chuàng)作于2023年2月參考文獻(xiàn)[1]WulffG,SarhanA,ZabropckiK.EnzymeAnalogueBuiltpolymersandTheirUsefortheRsoultionofRacemates[J].TetrahedronLett,1973:4329-4332.[2]WulffG,GrobeEinslerR,VesperW,etal.EnzymeAnalogueBuiltPolymer[J].Macromolchem,1977,178:2817-2825.[3]KlausMosbach,AndreasLeonhardt.Enzyne-mimickingpolymersexhibitingspecificsubstratebindingandcatalyticfunctions[J].ReactivePolymers,IonExchangers,sorbents,1987,6(2-3):258-290.[4]PaulingLJ.ATheoryofthestructureandprocessofFormationAntibodies[J].AmChem.Soc,1940,62(3):2643-2657.[5]胡小剛,湯又文,黃招發(fā).阿司匹林分子印跡聚合物的制備及其分子識別性能研究[J].精細(xì)化工,2005,22(1):l-4.[6]姜忠義,賈琦鵬.分子印跡技術(shù)及其應(yīng)用[J].石油化工,2002,31(8):669-671.[7]張學(xué)煒,孫慧,等.分子印跡技術(shù)及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J].天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào),2002,9(3):23-28.[8]史瑞雪,郭成海,等.分子印跡技術(shù)研究進(jìn)展[J].化學(xué)進(jìn)展,2002,14(3):182-191.[9]小宮山真,竹內(nèi)俊文,務(wù)川高志,等.分子印跡學(xué)-從基礎(chǔ)到應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2006.[10]DaviesMatthewP,VerndeBiasi,DavidPerrett.Approachestotherational

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