分子印跡聚合物在分離領(lǐng)域的應(yīng)用研究

韓霜

摘 要：因分子印跡技術(shù)具有預(yù)定性，較高的識別性和實(shí)用性等特點(diǎn)。而分子印跡聚合物相對于天然物質(zhì)來講，具有同樣的識別能力，其更具有抗高溫高壓、抗強(qiáng)酸堿鹽、抗惡劣環(huán)境的穩(wěn)定性，而且所用物質(zhì)可重復(fù)使用。因此該技術(shù)廣泛的應(yīng)用在醫(yī)藥、環(huán)境、食品、軍事等領(lǐng)域。而在分離領(lǐng)域主要分為固相萃取、手性分離、膜分離以及藥物分析幾個(gè)方向。

關(guān) 鍵 詞：分子印跡；固相萃?。粦?yīng)用；手性分離

中圖分類號：TQ 028 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1671-0460（2016）03-0622-02

Abstract： The molecular imprinting technology has characteristics of preordainment， higher identifiability and practicability；molecular imprinting polymer has the same recognition ability with natural materials， and has more resistance to high temperature and high pressure， strong acid and alkali salt， and has good stability under the bad environment. So the technology has been widely applied in molecular recognition， segregation， macromolecular synthesis， simulation of engineering and other multi-disciplinary fields. In the separation field， its main application includes the solid phase extraction， chiral separation， membrane separation and drug analysis.

Key words： Molecular imprinting ； Solid phase extraction； Application； Chiral separation

分子印跡技術(shù)被人們描述為打開識別“分子鑰匙”的人工“鎖”技術(shù)，也有人將其稱之為“分子烙印技術(shù)”， 分子印跡技術(shù)的基本原理是選擇合適的功能單體與印跡分子相結(jié)合形成分子印跡聚合物，然后洗脫掉印跡分子，再利用分子印跡聚合物上的結(jié)合位點(diǎn)選擇、識別、記憶目標(biāo)分子。分子印跡技術(shù)具有很寬的應(yīng)用范圍，本文主要針對分子印跡聚合物在分離領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

1 固相萃取

分子印跡技術(shù)在固相萃取的應(yīng)用中是一種較為成熟的方法，也是在分離應(yīng)用中很早就先提出來的一種方法。分子印跡技術(shù)目前既可在有機(jī)溶劑中發(fā)生聚合，又可以在水介質(zhì)中發(fā)生聚合，因此此項(xiàng)技術(shù)擁有其獨(dú)特的一些優(yōu)勢。經(jīng)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，他具有對目標(biāo)分子選擇識別能力強(qiáng)、回收率高、對環(huán)境無污染、富集能力強(qiáng)、溶劑用量少、操作簡單、易于處理，加上本身這項(xiàng)技術(shù)就不需分離[1]等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于食品、藥品、環(huán)境等領(lǐng)域物質(zhì)的分離[2]。

分子印跡技術(shù)應(yīng)用在固相萃取中分離的對象主要是一些小分子物質(zhì)、金屬離子以及生物活性分子，如糖類、多肽、氨基酸、核苷酸、尼古丁、三嗪類、吲哚-3-乙醇、2-氨基吡啶、苯達(dá)松、它莫西芬、萘心安、沙瑪爾丁、S-萘普生等[3]。

研究者以一種AIDS病毒的抑制藥物作為生產(chǎn)印跡聚合物的印跡分子，成功生產(chǎn)出了噴他脒的分子印跡聚合物，并利用這種物質(zhì)進(jìn)行固相萃取的方法，成功富集并分離了痕量物質(zhì)噴他脒。胡樹國[4]等使用交聯(lián)劑乙二醇二甲基丙烯酸酯、功能單體丙烯酰胺、模板分子撲熱息痛聚合制備了分子印跡聚合物，成功分離了撲熱息痛。郭洪聲等用頭孢氨芐為模板分子制備了固相萃取劑，可監(jiān)測頭孢氨芐在人體、尿液中的濃度。張立永等[5]以分子印跡技術(shù)成功制得了西咪替丁的印跡聚合物微球，固相萃取后得到，此聚合物微球西咪替丁具有優(yōu)異的識別能力，即使有其他離子干擾時(shí)，仍表現(xiàn)出可較好的選擇分離能力。日本學(xué)者制得的分子印跡聚合物微球，能在水中富集分離出西瑪三嗪這種除草劑，其回收率達(dá)90%以上。

目前在固相萃取的應(yīng)用中分子印跡技術(shù)已成為一個(gè)重要的分離方法，也是使用印跡材料的一個(gè)重要方向。分子印跡聚合物對目標(biāo)分子具有較強(qiáng)的選擇識別能力，因此其可用此方法來作為吸附劑。如：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。而在對于復(fù)雜的物質(zhì)中進(jìn)行目標(biāo)物質(zhì)的分離、提純以及富集方向提供了一個(gè)較大的發(fā)展平臺，而目前對于痕量物質(zhì)的分析檢測正是學(xué)者們熱力研究的一個(gè)方向。

2 手性分離

分子印跡技術(shù)已成功地用于氨基酸、糖類及藥物等物質(zhì)的手性分離。清華大學(xué)的學(xué)者們[6]以丙烯酰胺（AM， acrylamide）作為功能單體、以二甲基丙烯酸乙二醇酯（EDMA， ethylene glycol dimethacrylate）為交聯(lián)劑、以氨基酸衍生物作為印跡分子，偶氮二異丁腈（AIBN， azd-bis-isobutyronitrile）作為引發(fā)劑、乙腈為溶劑，成功的證明了印跡聚合物具有特異選擇性的特點(diǎn)，由此可知其可作用于物質(zhì)分離方向，而一般常用于藥物中的手性分離應(yīng)用。

目前市場上的合成藥物中，手性藥物占40%，分子印跡技術(shù)已經(jīng)在藥物的手性拆分中得到廣泛應(yīng)用。隨著深入研究，人們更加清楚的了解到，盡管分子式是相同的，可藥物的有效成分、藥效是截然不同的。手性物質(zhì)中一種旋光體是藥物，而另外一種則可能是有毒副作用的。在1992年，美國食品醫(yī)藥管理局（FDA）就明確要求凡是新的光學(xué)活性藥物都必須把光學(xué)異構(gòu)體分離出來，分別測定其藥物動(dòng)力學(xué)和毒理學(xué)的各項(xiàng)指標(biāo)。這項(xiàng)要求就對于手性物質(zhì)的拆分有了更高的要求。而針對一般的手性試劑價(jià)格昂貴的情況，運(yùn)用分子印跡技術(shù)就完全能解決這個(gè)弊端，而且相對來講，分子印跡技術(shù)還具有操作容易、價(jià)格低廉、機(jī)械性能好、可反復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。

3 膜分離

分子印跡技術(shù)還在膜分離方向有著較好的使用。利用分子印跡技術(shù)制備的聚合物分離膜有很高的選擇性，并且有很高的收率，能夠有效的抵抗惡劣環(huán)境，是膜仿生中一個(gè)突破性進(jìn)展。

此種方法得到的膜具有相當(dāng)好的穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，且處理量高，容易放大，明顯優(yōu)于生物膜。Kobayashi等制備出了茶堿的分子印跡聚合物薄膜，這種薄膜是丙烯腈和丙烯酸的聚合物。研究發(fā)現(xiàn)在相轉(zhuǎn)化過程中，分子印跡聚合物成功的識別了茶堿分子的形狀，其吸附量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于咖啡因。除此之外，有科學(xué)家證明該薄膜對L異構(gòu)體也有較強(qiáng)的選擇性。更加充分有力的證明了分離膜的較高的特異識別選擇性，成功開啟了該領(lǐng)域的又一個(gè)分離方向。一般應(yīng)用于膜分離的物質(zhì)有氨基酸及其衍生物、茶堿、莠滅凈、肽、阿特拉津、9-乙基腺嘌呤等。

4 藥物分析

除了以上三個(gè)分離方向，利用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。Vlatakis等以甲基丙烯酸和雙甲基丙烯酸亞乙酯這兩種物質(zhì)聚合得到的共聚物為印跡高聚物，分析血清中的藥物濃度，準(zhǔn)確的測量了人體血漿中藥物分子的含量。而在此項(xiàng)分離技術(shù)中，分子印跡技術(shù)又可以分為以下幾類藥物分析方法：

（1）MIPs作為HPLC的固定相

利用此種方法，Matsui以金雞納生物堿類作印跡分子，成功分離了辛可尼丁、奎寧和奎尼丁。蘇立強(qiáng)利用茶堿為印跡分子的固定相，成功分離和識別在茶堿和咖啡因混合物中的茶堿。孟子暉有效分離了辛可寧和辛可尼丁。雷建都利用S-萘普生作模板分離出布洛芬和酮洛芬。Walshe等[7]人采用N-丙烯酸基-丙氨酸和S-普萘洛爾的印跡聚合物填充的毛細(xì)管電泳實(shí)驗(yàn)成功得分離了普萘洛爾對映體。

（2）MIPs-Solid-phase extraction（SPE）

利用此項(xiàng)技術(shù)，郭洪聲用頭孢氨芐為模板分子，SPE分析技術(shù)監(jiān)測頭孢氨芐在人體、尿液中的濃度。同法可選擇性地識別利凡諾、4-氨基吡啶、奎寧。也有外國的科學(xué)家利用此項(xiàng)技術(shù)， 成功分離和富集了肝臟中的克侖特羅。

SPE的優(yōu)點(diǎn)是不需要大量的生物樣品。若是可以找到合適的吸附劑，SPE將會(huì)是一種更加潔凈和方便的方法。

（3）MIP-CEC

毛細(xì)管電色譜（capillary electrochromatogrph， CEC）是一種新型的分離技術(shù)，有效的改善了HPLC柱效較低的缺點(diǎn)。Nilsson等[8]應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)分離了苯甲脒和噴他脒。這是有高效分離的新的有待發(fā)展的一種分離技術(shù)。

利用以上三種方法，分子印跡技術(shù)成功的在藥物分析領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用。

5 結(jié)束語

分子印跡技術(shù)的特點(diǎn)是分子印跡聚合物的制備簡單、易于保存、具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性能、對于目標(biāo)物質(zhì)具有很高的選擇識別能力，因而得到廣泛的應(yīng)用分子印跡聚合物在該領(lǐng)域都呈現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。但是此項(xiàng)技術(shù)還沒有完全的成熟起來，人們對于分子印跡技術(shù)的認(rèn)知也還停留在試驗(yàn)階段，科研學(xué)者們?nèi)栽谶@條路上尋求新的發(fā)展，以滿足生產(chǎn)生活的各項(xiàng)需求。

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