仿生印跡親和分析技術研究進展

摘要 分子印跡是一種模擬生物分子特異性識別的仿生技術，通過制備分子印跡聚合物（MIPs），結合高特異性親和分析方法所構建的仿生印跡親和分析（Biomimetic imprinting affinity analysis， BIA）技術具有靈敏度高、耐受性強、專一性好以及成本低等優(yōu)勢，在食品安全檢測、藥物分析和環(huán)境污染監(jiān)測等領域展現(xiàn)出良好的發(fā)展?jié)摿Α１疚氖紫冉榻B了BIA 識別界面的構建方法，包括本體聚合、電聚合和表面印跡法等，總結了近年來MIPs 在放射標記親和分析、酶標記親和分析、熒光標記親和分析、化學發(fā)光親和分析和電化學免疫傳感等不同分析方法中的研究和應用進展，最后討論了該技術在實際應用中所面臨的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展趨勢。

關鍵詞 分子印跡；仿生；親和分析；評述

基于抗體和受體等的特異性識別作用建立的親和分析方法，具有特異性強、親和力和靈敏度高等優(yōu)點，在現(xiàn)場快速檢測領域得到了廣泛應用[1-2]。但是，傳統(tǒng)生物源識別元件的制備復雜、干擾因素多、穩(wěn)定性差、成本高，限制了這些方法的應用和發(fā)展[3]。設計和合成具有高特異性、高穩(wěn)定性及低成本的仿生識別元件已成為親和分析方法發(fā)展的新方向。

分子印跡技術是一種模擬抗體和酶專一識別性能的仿生分子識別技術。分子印跡聚合物（Molecularlyimprinted polymers， MIPs）也稱為仿生印跡抗體，是以目標物為模板進行聚合，洗去模板后得到的聚合物[4]。與天然抗體相比， MIPs 不僅對特定靶標表現(xiàn)出可構效預定和專一識別的特性，而且具有環(huán)境耐受性強、可重復使用、制備簡單、適用范圍廣和成本低等優(yōu)勢，是抗體或適配體（Aptamer， Apt）的理想替代物及親和分析的優(yōu)良識別元件[5]，基于此建立的仿生印跡親和分析（Biomimetic imprinting affinityanalysis， BIA）法具有特異性強、穩(wěn)定性高和靈敏度好等優(yōu)點，在食品和環(huán)境污染物分析、微生物檢測及臨床診斷等領域具有廣闊的應用前景[6]。本文介紹了BIA的構建原理及分類，概述了近年來其在環(huán)境檢測、食品安全檢測和臨床醫(yī)學檢測等領域的應用進展，并分析了BIA 目前面臨的挑戰(zhàn)及未來發(fā)展趨勢。

1 仿生印跡親和識別界面的構建

BIA 是以MIPs 界面為識別元件的分析方法，通常利用靶標與標記探針競爭結合MIPs 界面的特異性識別位點，根據(jù)檢測前后的信號變化實現(xiàn)目標分子的定性和定量檢測[7]，廣泛應用于食品安全檢測和藥物分析等領域[8]。

作為BIA 的識別元件， MIPs 界面的結構和性能是影響檢測分析的重要因素[9]，構建性能良好的MIPs 印跡界面是BIA 的關鍵。目前， MIPs 界面的構建方法主要有本體聚合、懸浮聚合、沉淀聚合和電聚合等[10]，其中，本體聚合法具有制備快速、操作簡便和所得印跡材料純度高等優(yōu)勢，應用最普遍。Torrini 等[11]采用本體聚合法，以去甲腎上腺素為功能單體，在酶標板內構建戈那瑞林MIPs 界面，此印跡界面結構穩(wěn)定，識別性能良好，檢出限低至0.277 μmol/L。但是，該方法不可避免地存在模板分子包埋過深的問題，難以洗脫。為了克服此缺陷，研究者開發(fā)了懸浮聚合和溶膠-凝膠等方法。Chen 等[12]以3-（甲基丙烯酰氧基）丙基三甲氧基硅烷為功能單體，利用表面活性劑介導的溶膠-凝膠法制備了一種新型磁性MIPs，同時借助外部磁場將其固定于微孔板表面，所構建的印跡界面對目標物表現(xiàn)出優(yōu)異的選擇性，檢出限為0.3 μg/mL。雖然這些方法制備的MIPs 形貌規(guī)整、粒徑均一，但仍未解決識別位點包埋過深和印跡效率低等問題。

探索新型仿生印跡界面的構建方法是解決上述問題的有效途徑。通過表面定向印跡技術將模板分子與功能單體引入基體材料表面，構建相應的結合位點，可有效避免MIPs 識別位點分布不均勻和模板難以洗脫等問題[13]。Bi 等[14]以96 孔酶標板為載體，采用硼親和表面定向印跡法構建了糖蛋白仿生印跡界面，具體過程見圖1。該研究利用席夫堿反應制備苯硼酸修飾的微孔板，通過硼親和作用將糖蛋白模板固定在微孔板表面，同時借助苯胺自聚在微孔板表面形成仿生印跡界面，制備的印跡薄膜界面具有均一性好和印跡效率高（印跡因子可達25）等特點，提高了MIPs 對糖蛋白的識別性能，有效解決了MIPs 包埋過深導致洗脫不完全的問題。