分子印跡技術(shù)及其在司法鑒定領(lǐng)域的應(yīng)用

王松才，李攻科

（1.中山大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，廣東 廣州510275；2.廣州市刑事科學(xué)技術(shù)研究所，廣東 廣州510030）

分子印跡技術(shù)及其在司法鑒定領(lǐng)域的應(yīng)用

王松才1，2，李攻科1

（1.中山大學(xué) 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，廣東 廣州510275；2.廣州市刑事科學(xué)技術(shù)研究所，廣東 廣州510030）

分子印跡技術(shù)（MIT）是制備對特定目標(biāo)分子具有分子識別功能聚合物（MIPs）的一門技術(shù)，由于MIPs具有的選擇性，被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。對MIT和MIPs進(jìn)行了介紹，并對其在司法鑒定領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

分子印跡技術(shù)；分子印跡聚合物；司法鑒定

1 分子印跡技術(shù)（MIT）簡介

分子印跡技術(shù)（MIT）是指制備對特定目標(biāo)分子具有選擇性識別功能的聚合物的技術(shù)。其制備過程可以簡單描述為：在適當(dāng)?shù)娜軇w系中使模板分子與功能單體通過可逆的共價作用或非共價作用形成模板-單體復(fù)合物；然后加入交聯(lián)劑并在合適的引發(fā)方式作用下，在模板-單體復(fù)合物周圍發(fā)生聚合反應(yīng)，生成高聚物；最后洗脫除去模板分子，從而在高聚物中形成與原模板分子在空間結(jié)構(gòu)上相匹配，可以與原模板分子進(jìn)行可逆專一結(jié)合的三維空穴。可見，采用不同的模板分子制備的分子印跡聚合物（MIPs）應(yīng)具有不同的三維空穴結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，會優(yōu)先與原模板分子結(jié)合，即MIPs對原模板分子具有了選擇性結(jié)合識別能力。正是由于特定的空穴結(jié)構(gòu)對模板分子的“記憶功能”，使MIPs對模板分子的親和力增強(qiáng)，表現(xiàn)出類似天然生物大分子（如酶、抗體等）的分子識別能力。MIPs依靠其自身的三維空穴的形狀、大小和化學(xué)功能團(tuán)的分布對模板分子進(jìn)行識別，理論上具有專一選擇性；相對于天然抗體，MIPs具有易于制備，可以實現(xiàn)快速制備的特點，而且熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性良好，價格便宜。當(dāng)然，MIPs也存在一些不足：包括產(chǎn)物結(jié)合位點不均勻，使用過程可能存在模板分子“滲漏”現(xiàn)象，其三維空穴可能因“坍塌”而改變；傳統(tǒng)方法需要先制得塊狀物，然后把塊狀物進(jìn)行粉碎、研磨、過篩，再選取合適尺寸微粒供使用，該過程不但費時，費力，產(chǎn)率低下，而且得到的顆粒也不規(guī)則，不均勻。因此，分子印跡聚合物的制備一直沒有得到人們的重視。1983年，Vlatkis等[1]在《Nature》雜志上發(fā)表了關(guān)于茶堿分子印跡聚合物的研究報告后，分子印跡技術(shù)得到了廣泛關(guān)注，并飛速發(fā)展。近年來，隨著高分子化學(xué)與物理，生物化學(xué)和分析化學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，分子印跡技術(shù)在印跡機(jī)理、印跡聚合物的制備、印跡技術(shù)的應(yīng)用及其熱力學(xué)、動力學(xué)等方面的理論研究取得了長足的進(jìn)展。如今，分子印跡技術(shù)已經(jīng)在各領(lǐng)域，包括色譜分離[2-4]，仿生化學(xué)傳感器[5-7]，催化技術(shù)[8]，固相萃取技術(shù)[9-12]，固相微萃取技術(shù)[13-15]，表面修飾磁攪拌子技術(shù)[16-18]，藥物緩釋與疾病診斷技術(shù)[19-20]等，得到廣泛的研究和應(yīng)用。其在司法鑒定領(lǐng)域的應(yīng)用也得到了法庭科學(xué)家的廣泛研究。

2 分子印跡技術(shù)在司法鑒定中的應(yīng)用研究

2.1 分子印跡技術(shù)在司法鑒定炸藥殘留物檢驗中的應(yīng)用研究

爆炸案件作為社會危害性最大的刑事案件之一，長期受到全球的高度關(guān)注，爆炸案件更是各國反恐怖襲擊工作的重點。通常，炸藥爆炸后，只有痕量的炸藥原體樣品殘留在爆炸現(xiàn)場，并且受到現(xiàn)場復(fù)雜基質(zhì)的嚴(yán)重干擾。因此，如何準(zhǔn)確、快速地從現(xiàn)場復(fù)雜基質(zhì)中分離、提取、檢測炸藥殘留物，確定爆炸的性質(zhì)，提供有價值的偵察方向，仍然是法庭科學(xué)化學(xué)家的一項挑戰(zhàn)。Sonia Lordel等[21]研究發(fā)現(xiàn)，以 2，4-DNT 為模板分子，PTMS為單體，TEOS為交聯(lián)劑，堿性水溶液為介質(zhì)，合成硝基芳香族炸藥的分子印跡聚合物修飾在硅膠微球上制備成 SPE萃取柱，對 2，4-DNT，2，4，6-TNT和2，6-DNT均有良好的選擇性。為了進(jìn)一步考察其實用性，作者通過用其處理被機(jī)油污染的樣品，并將其與Oasis HLB商品柱進(jìn)行比較，證明其性能優(yōu)于Oasis HLB商品柱。Gudrun Bunte等[22]采用紫外引發(fā)懸浮聚合方式，在石英晶體微量天平表面修飾TNT或DNT分子印跡聚合物，用于TNT等炸藥的現(xiàn)場快速檢測?？梢灶A(yù)見，MIPs修飾的各種傳感器技術(shù)在炸藥的快速檢測中將發(fā)揮越來越重要的作用。Dongxia Nie等[23]在納米金微粒修飾的玻璃碳電極表面通過自組裝方式再修飾上TNT的分子印跡聚合物，制備了TNT的電化學(xué)傳感器，對 TNT檢測的線性范圍從 4.0×10-8到 3.2×10-6mol/L，檢測限為1.3×10-8mol/L （S/N=3），該分子印跡檢測器被用于環(huán)境水樣中的微量TNT檢測并證實是一種快速靈敏的檢測方法。

2.2 分子印跡技術(shù)在司法鑒定毒品檢驗中的應(yīng)用研究

毒品犯罪與吸毒現(xiàn)象給國家、社會和個人造成了巨大的損害，這不僅包括吸毒者本身的損害，也包括了吸毒者由于吸食毒品而喪失了勞動能力對社會所造成的損失，社會為救治吸毒者和因吸毒而引發(fā)的其它傳染疾病等付出的巨額醫(yī)療費用，以及吸毒者因毒資需要而衍生出的各種侵財犯罪、性犯罪等。為了維護(hù)社會的穩(wěn)定，凈化社會環(huán)境，各國政府均付出了大量的人力物力，但至今仍未取得明顯成效。對毒品吸食者體內(nèi)毒品的準(zhǔn)確、快速檢測是法庭科學(xué)化學(xué)家另一項重要的日常任務(wù)。在司法鑒定領(lǐng)域，常見的生物檢材包括血液、尿液、唾液、毛發(fā)以及臟器等復(fù)雜樣品；關(guān)于檢材的前處理方法常用的有液液萃取、固相萃取和固相微萃取等。分子印跡技術(shù)在這方面的應(yīng)用研究同樣得到了人們的重視。Yeh等[24]用含有嗎啡模板分子的0.1M LiClO4溶液，通過電聚合反應(yīng)把PEDOT聚合到ITO電極上，制備了一種嗎啡分子印跡聚合物修飾的電極檢測器用于嗎啡的檢測，其檢測的線性范圍在0.1~1mM。Hsu等[25]以MAA為功能單體，EDMA為交聯(lián)劑，通過熱引發(fā)自由基共聚合反應(yīng)制備了一種嗎啡分子印跡聚合物，結(jié)合Fe3+和[Fe（CN）6]3-體系，采用比色法檢測嗎啡，其檢測限可以達(dá)到28.5ng/ml。Piletska等[26]設(shè)計和制備了基于分子印跡聚合物的四種毒品的復(fù)合傳感器，并提出應(yīng)用該技術(shù)制備便攜式毒品快速篩選檢測設(shè)備的設(shè)想。Hao等[27]以MAA為功能單體，EDMA為交聯(lián)劑，AIBN為引發(fā)劑，制備了一種基于表面等離子體共振光譜（SPR）的嗎啡分子印跡傳感器，其對嗎啡檢測的線性范圍在1ppb~1ppm間，最低檢測限達(dá)到10-10mol/L。Djavanshir Djozan等[28]以海洛因為模板分子，MAA為功能單體，EDMA為交聯(lián)劑，AIBN為引發(fā)劑，制備了一種海洛因分子印跡固相微萃取整體柱（MISPME），結(jié)合GC或GC/MS，用于水溶液中海洛因及其類似物6-單乙?？纱?，6-單乙酰嗎啡的萃取檢測，其檢測限分別為300，47和1ng/mL。所合成的固相微萃取纖維在300℃條件下穩(wěn)定性良好。 Valérie Thibert等[29]以可卡因為模板分子，MAA為功能單體，EDMA為交聯(lián)劑，通過光引發(fā)合成可卡因的分子印跡聚合物制備SPE柱，用于富集提取頭發(fā)中的可卡因和其酸性代謝產(chǎn)物苯甲酰愛康寧，然后用LC/MS檢測，兩者的最低檢測限均達(dá)到0.07ng/mg。常靖等[30]研究采用Sigma公司出品的分子印跡固相萃取商品柱（SupelMIP SPEAmphetamine，25mg/3mL）提取血液中的苯丙胺類毒品，結(jié)合GC/NPD或GC/MS法檢測，結(jié)果苯丙胺類毒品的回收率均在90%以上。

2.3 分子印跡技術(shù)在司法鑒定藥毒物檢測中的應(yīng)用研究

在司法鑒定中另一項具有挑戰(zhàn)性的工作是復(fù)雜基質(zhì)（生物樣品）中藥毒物（包括安眠藥、農(nóng)藥、鼠藥等）的篩選檢測，一方面司法鑒定科學(xué)家希望建立具有普適性的提取方法以適應(yīng)無目標(biāo)情況下的系統(tǒng)篩選需求；另一方面更需要有對特定目標(biāo)化合物選擇性強(qiáng)的具有針對性的前處理手段，以保證在目標(biāo)化合物明確的條件下高靈敏度、快速的檢測需求。分子印跡技術(shù)可以很好的滿足第二方面的需求。Marinah M.Ariffin等[31]研究制備了安定的分子印跡固相萃取柱，結(jié)合LC/MS法用于頭發(fā)中安定及其代謝產(chǎn)物和其它苯二氮卓類藥物的提取檢測，所合成的MISPE材料對安定的吸附能力達(dá)到每毫克MIPs可以吸附110ng安定，空白添加試驗對頭發(fā)中安定的提取回收率為93%（RSD=1.5%），方法的最低檢測限達(dá)到0.09ng/mg，定量分析下限為0.14 ng/mg。該方法經(jīng)與ELISA數(shù)據(jù)比較，結(jié)果非常吻合。在此基礎(chǔ)上，Robert A.Anderson等[32]系統(tǒng)研究比較了所合成的安定MISPE與傳統(tǒng)SPE方法對9種苯二氮類藥物的提取效果，并對10例實際案例頭發(fā)中苯二氮類藥物進(jìn)行分離提取檢測，結(jié)果表明MISPE在選擇性、回收率、方法檢測限等方面總體上優(yōu)于傳統(tǒng)的SPE方法。Guoyou Jin等[33]采用溶膠-凝膠法合成了三唑侖分子印跡硅膠微球并制備了MISPE柱，結(jié)合HPLC用于尿中三唑侖及其主要代謝產(chǎn)物α-羥基三唑侖的富集提取，其方法檢測限分別為30ng/mL和33ng/mL。A.Beltran等[34]以巴比妥為模板分子，BAP為功能單體，DVB-80為交聯(lián)劑，通過沉淀聚合法合成巴比妥的MIPs微球，制備MISPE柱，并采用一種串聯(lián)的處理方式萃取尿樣中的巴比妥類藥物，可以有效地排除雜質(zhì)的干擾，獲得良好的分析效果。

強(qiáng)極性水溶性毒物的提取凈化一直是毒物檢驗所要面臨的前處理難題之一，例如，有機(jī)磷農(nóng)藥作為乙酰膽堿酯酶的抑制劑，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用，也是司法鑒定中經(jīng)常遇到有機(jī)毒物，其中的部分農(nóng)藥即具有強(qiáng)極性、強(qiáng)水溶性的特點，Xiaolan Zhu等[35]合成了以久效磷為模板分子的分子印跡聚合物，制備了MISPE柱用于環(huán)境中水樣和泥土樣品中的久效磷、速滅磷、磷胺和氧樂果分離檢測，具有很好的選擇性，水中樣品回收率在77.5%~99.1%，泥土中樣品回收率在79.3%~93.5%之間，優(yōu)于液液提取和傳統(tǒng)的SPE方法。Georgios Theodoridis等[36]以天仙子胺為替代模板分子，MAA為功能單體，EDMA為交聯(lián)劑，合成了東莨菪堿的MIPs，制備MISPE柱用于人和牛尿、血清中東莨菪堿的提取分離，回收率達(dá)到79%。

3 展望

目前，分子印跡聚合物的分子識別能力在實際應(yīng)用中還無法與生物大分子（如酶等）相比，但是隨著分子印跡技術(shù)在印跡機(jī)理、印跡聚合物的制備與表征、印跡聚合物在各領(lǐng)域的應(yīng)用積累以及在熱力學(xué)、動力學(xué)等方面的理論研究的深入，分子印跡技術(shù)和印跡聚合物將進(jìn)一步與各種新興技術(shù)有機(jī)結(jié)合，并且進(jìn)一步走向成熟，被廣發(fā)應(yīng)用于包括司法鑒定在內(nèi)的各領(lǐng)域，在現(xiàn)場快速檢測技術(shù)方面更是有著廣泛的應(yīng)用前景，可以預(yù)見，分子印跡技術(shù)將成為司法鑒定領(lǐng)域法庭科學(xué)家手中強(qiáng)有力的檢測新技術(shù)。

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Molecular Imprinting Technology and its Application in Forensic Science

WANG Song-cai1，2，LI Gong-ke1

（1.School of Chemistry and Chemical Engineering，Sun Yat-sen University，Guangzhou 510275，China；2，Institute of Forensic Science，Guangzhou Public Security Bureau，Guangzhou 510030，China）

Molecular imprinting technology （MIT） is the technology preparing the molecular imprinting polymers （MIPs） that have the molecular recognition function for particular target compound.MIPs have been applied in different fields for their selectivity.This paper presents the MIT and MIPs and reviews its application in forensic science.

MIT； MIPs； forensic science

DF795.1

A

10.3969/j.issn.1671-2072.2013.02.013

1671-2072-（2013）02-0055-04

2012-09-06

王松才（1971—），男，高級工程師，碩士研究生，主要從事毒物、毒品和微量物證分析研究。E-mail：songcaiwang@126.com。

李攻科（1963—），女，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事分析化學(xué)的教學(xué)與研究工作。E-mail：cesgkl@sysu.edu.cn。

卓先義）

鑒定實踐Forensic Practice