分子印跡技術(shù)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

鹿利燕

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院 山西 030800）

近年來，越來越多的高新技術(shù)與材料出現(xiàn)在我們的視野之中，不僅提高了許多產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率，同時(shí)還促進(jìn)了許多產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其中分子印跡技術(shù)就是一種針對(duì)促進(jìn)環(huán)境科學(xué)發(fā)展而新開發(fā)的一門邊緣科學(xué)技術(shù)，它的出現(xiàn)將會(huì)使環(huán)境科學(xué)的研究與發(fā)展向前邁出了一大步。目前，在許多期刊報(bào)紙上都能看到分子印跡技術(shù)的理論報(bào)告和在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用分析，一些西方國(guó)家在新興的科學(xué)技術(shù)方面始終走在前面，目前，海外的部分知名研究者已經(jīng)開始對(duì)分子印跡技術(shù)在環(huán)境科學(xué)中的運(yùn)用進(jìn)行了研究，對(duì)于我國(guó)而言，在分子印跡技術(shù)的研究方面仍處于起步階段，對(duì)于分子印跡技術(shù)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用也處在理論分析討論環(huán)節(jié)。

1 分子印跡技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展

醫(yī)療科學(xué)領(lǐng)域中免疫學(xué)科的發(fā)展促進(jìn)了分子印跡技術(shù)的產(chǎn)生。分子印跡技術(shù)在1949年首先由國(guó)外的醫(yī)學(xué)專家所提出，因受時(shí)代與科學(xué)發(fā)展的限制，這項(xiàng)技術(shù)并未引起人們的關(guān)注。隨著時(shí)間的推移，在1972年分子印跡技術(shù)登上了報(bào)刊，從此這項(xiàng)技術(shù)才逐漸被人們所認(rèn)知，隨著關(guān)于茶堿的探究文章在刊物上發(fā)表，分子印跡技術(shù)發(fā)展為化學(xué)和生物學(xué)交合的全面地科學(xué)方向，這次報(bào)道為分子印跡技術(shù)在近幾十年的蓬勃發(fā)展奠定了重要的基礎(chǔ)。近些年來分子印跡技術(shù)的應(yīng)用研究主要趨向于仿生傳感器的研究、毛細(xì)管電色譜研究、控制化學(xué)反映過程以及環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域。

2 分子印跡技術(shù)的基本原理及特點(diǎn)

分子印跡技術(shù)的詳細(xì)內(nèi)容是制備在地點(diǎn)與結(jié)合位點(diǎn)上某個(gè)模板分子亦或印跡分子全部對(duì)應(yīng)的聚合物的技藝，分子印跡技術(shù)分以下三步進(jìn)行制備聚合物：（1）模板分子在特定的溶劑狀況下和具有特定功能基的功能單體利用其所具有的功能團(tuán)間的共價(jià)亦或其他構(gòu)成單體-模板分子聚合物；（2）在已經(jīng)構(gòu)成的聚合物溶劑中增添交聯(lián)劑，且利用諸多相關(guān)的引發(fā)劑作用，讓單體-模板分子復(fù)合物和交聯(lián)劑之間進(jìn)行光或熱聚合反應(yīng)，主要的反應(yīng)機(jī)理是利用自由基讓交聯(lián)劑聚集在模板分子周邊，進(jìn)而構(gòu)成交聯(lián)性較強(qiáng)的剛性聚合物；（3）通過化學(xué)反應(yīng)將已形成的聚合物中所含的模板分子進(jìn)行洗脫或解析出來，對(duì)于已經(jīng)洗脫或分離模板分子的聚合物來說其自身形成了一個(gè)與模板分子在空間結(jié)構(gòu)上完全匹配的立體空穴，同時(shí)這個(gè)空穴具有特異性，只能針對(duì)指定的化學(xué)鍵進(jìn)行結(jié)合。因此，聚合物所帶的立體空穴的空間結(jié)構(gòu)類型與功能單體的識(shí)別模式完全取決于洗脫或解離出去的模板分子的架構(gòu)特征和性質(zhì)。依據(jù)理論得知，利用1種模板分子所制備的MI具有獨(dú)特的架構(gòu)與屬性，以致每一種MI僅可以和1種分子融合，換言之，MI對(duì)此模板分子有選取性融合的性質(zhì)。該項(xiàng)性質(zhì)讓聚合物具有了“記憶”功用，近似于生物自然的辨別體系。依據(jù)聚合物的制備過程與原理可以看出MI具有較強(qiáng)的選取性和穩(wěn)固性、優(yōu)良的抗環(huán)境影響能力、運(yùn)用時(shí)間長(zhǎng)和運(yùn)用范圍廣、親和性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。

3 分子印跡技術(shù)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中的運(yùn)用

3.1 分子印跡技術(shù)在固相萃取中的運(yùn)用

在分子印跡技術(shù)的作用下，傳統(tǒng)的溶劑萃取可以使用固相萃取進(jìn)行代替，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的突破，同時(shí)可以利用MI所具備的選擇性能進(jìn)行富集目標(biāo)分析物。MI所具備的優(yōu)點(diǎn)決定了其不僅僅能在有機(jī)溶劑中進(jìn)行使用，同時(shí)還可以在具有優(yōu)化條件的水溶劑中使用，相對(duì)于其他傳統(tǒng)的萃取過程而言，MI具有特殊的運(yùn)用優(yōu)勢(shì)。由于MI本身具有優(yōu)良的功能性質(zhì)，以致起在部分具有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑和高溫等極端環(huán)境的分離過程中表現(xiàn)出了極其出色的能力。通過利用MI所具有的親和性以及選擇性，可實(shí)現(xiàn)固相萃取，這樣可以有效地避免繁雜、預(yù)處理手續(xù)復(fù)雜等不良要素對(duì)環(huán)境試樣產(chǎn)生的不良影響，為環(huán)境試樣的采集、整理和剖析提供了便利，對(duì)于痕量剖析有不容忽視的作用。在環(huán)境檢測(cè)中，經(jīng)過MI吸附富集處理之后的除草劑、殺蟲劑等痕量物質(zhì)，在檢測(cè)靈敏度上有著顯著的提高。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得知，MI可以從牛肝中富集除草劑的物質(zhì)，能夠有效地提高高效液相色譜的精度。

3.2 分子印跡技術(shù)在色譜分析中的應(yīng)用

利用MI所具備的選擇性可以實(shí)現(xiàn)膜分離技術(shù)，通過MI膜對(duì)某一分子的高度選擇性，可以將其從基質(zhì)中吸附并分離出來。同時(shí)MI膜不僅具備對(duì)目標(biāo)分子的吸附選擇性和容量，還具備處理量大、易放大等優(yōu)良特點(diǎn)。

在現(xiàn)實(shí)生活中通常采用微濾、超濾、納濾或反滲透技術(shù)出去水中的雜質(zhì)從而進(jìn)行深度水處理，這種深度水處理的方式太過于死板，不具有靈活性，在除去水中雜質(zhì)的同時(shí)，也除去了水中所具有的一些有益離子。MI膜在水處理中的應(yīng)用不僅能夠有效地將水中含有的農(nóng)藥殘留物等一些有害物質(zhì)除去，同時(shí)還能將水中對(duì)人體有益的微量元素進(jìn)行保留，MI膜的選擇性彌補(bǔ)了傳統(tǒng)處理水工藝的不靈活性。由此可知MI膜技術(shù)在飲用水雜物處置中有著廣泛的發(fā)展空間。

3.3 分子印跡技術(shù)在傳感器中的應(yīng)用

MI內(nèi)空穴的結(jié)構(gòu)構(gòu)造類似于酶的活動(dòng)中心，因此其具有和酶一樣的催化功能。由于分子印跡具有的特定取向的功能位點(diǎn)，人們通過利用分子印跡所具有的這一優(yōu)良特點(diǎn)加強(qiáng)了酶的活性；分子印跡對(duì)酶的活性控制也有著重要的影響；同時(shí)根據(jù)分子印跡相似于酶催化功能的特點(diǎn)，可以通過分子印跡方法獲取模擬酶對(duì)缺少天然酶催化的反應(yīng)進(jìn)行填補(bǔ)。

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的影響下，我們周圍出現(xiàn)了越來越多的人工合成的化學(xué)物質(zhì)，這些合成物質(zhì)中大多都包含著一些化學(xué)污染物，在使用過程中對(duì)于環(huán)境和人們的身體健康造成了一定的損害。這些物質(zhì)在進(jìn)入到環(huán)境中以后，難以在天然酶與微生物的影響下開始降解亦或降解速率很慢，如果長(zhǎng)期受這些物質(zhì)的影響將會(huì)對(duì)環(huán)境和人類以及生物造成非常不利的影響。通過利用分子印跡模擬酶的催化，可以加速降解速度，成為環(huán)境修復(fù)中的又一研究方向。

4 結(jié)語(yǔ)

伴隨科技的持續(xù)發(fā)展，許多新的技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)工藝，極大地促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)效率及諸多科學(xué)難題的解決。分子印跡技術(shù)是近幾年逐漸興起的一門邊緣科學(xué)技術(shù)，在化學(xué)、生命科學(xué)、合成技術(shù)以及高新分析檢測(cè)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和健全，另外聯(lián)系當(dāng)代學(xué)者對(duì)分子辨別機(jī)理、功能單體類型和分子印跡等在水相中的生產(chǎn)與功能的不斷深入研究，在很大程度上促進(jìn)了分子印跡技術(shù)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用，更是促進(jìn)了分子印跡技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用分析，同時(shí)也有利于環(huán)境的自我修復(fù)，使得分子印跡技術(shù)在環(huán)境痕量物質(zhì)剖析、人們平常飲用水的深層次探究、有害物質(zhì)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)以及多種污染物的同時(shí)監(jiān)測(cè)等技術(shù)中的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。

[1]劉曉鵬,王宗樺,李悠悠.分子印跡技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的研究進(jìn)展.能源環(huán)境保護(hù).化學(xué)教學(xué),2015,（14）.

[2]李學(xué)紅,楊奎,復(fù)興國(guó).用于農(nóng)藥殘留監(jiān)測(cè)的分子印跡技術(shù)研究進(jìn)展.衛(wèi)生研究,2014（34）.

[3]嚴(yán)守雷,羅國(guó)安,鄭琨,等.分子印跡毛細(xì)管整體柱液相色譜法測(cè)定咖啡因.分析化學(xué)學(xué)報(bào),2014（52）.

[4]譚天韋,雷建,吳明輝.分子印跡技術(shù)及應(yīng)用.精細(xì)與專用話學(xué)品,2012(18）.