色譜學(xué)分子印跡技術(shù)綜述

摘要：與常規(guī)的分離或分析用的色譜固定相比較，分子印跡聚合物的突出特點(diǎn)是對被分離物或分析物具有高度的選擇性，同時(shí)還具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，能夠耐受高溫、高壓、酸堿、有機(jī)溶劑等，容易保存，制備簡單，易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化制備，因而得到比較廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵字：分子印跡；專一識別；色譜；整體柱

中圖分類號： O657.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 分子印跡技術(shù)概念與發(fā)展進(jìn)程

分子印跡技術(shù)（MIT） 也稱分子烙印，是將高分子科學(xué)、生物化學(xué)、材料科學(xué)、化學(xué)工程等學(xué)科有機(jī)結(jié)合在一起，以目標(biāo)分子為模板進(jìn)行合成，并獲得在空間結(jié)構(gòu)和結(jié)合位點(diǎn)上與模板分子匹配完全的聚合物，即分子印跡聚合物（MIPs） 的一種新型制備技術(shù)。

1949年，Dickey首先實(shí)現(xiàn)了染料分子在硅膠中的印跡并提出“分子印跡”的概念， 1972 年由Wulff 研究小組首次成功地制備出對糖類化合物有高選擇的共價(jià)型分子印跡聚合物。然后隨著在非共價(jià)與共價(jià)-非共價(jià)混合型分子印跡聚合物制備層面的創(chuàng)新性工作，特別是在1993年Mosbach等在《Nature》上發(fā)表關(guān)于茶堿分子印跡聚合物的報(bào)道以后，分子印跡技術(shù)得到迅速發(fā)展。

2分子印跡技術(shù)的基本原理

分子印跡技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程就是一個(gè)制備對目標(biāo)分子（亦稱做印跡分子或模板分子）具有特定性選擇的高分子聚合物的過程。該過程包括以下幾個(gè)步驟：

1．印跡分子和與之匹配的功能單體通過共價(jià)鍵或/和非共價(jià)鍵作用，形成可逆的復(fù)合物或化合物；

2．加入適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑，并在一定條件下（光或熱）發(fā)生聚合反應(yīng)，形成具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的共聚物，將該復(fù)合物或化合物固定在這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中；

3．在某種條件下（有機(jī)流動(dòng)相等）去除印跡分子，這樣就在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中留下一個(gè)與印跡分子在空間結(jié)構(gòu)上匹配完全，并且含有可與模板分子專一性重新結(jié)合的三維孔穴。

這個(gè)三維孔穴可以特異性地重新與印跡分子再結(jié)合，即對印跡分子具有專一性識別作用

3 分子印跡的基本形式

根據(jù)制備分子印跡聚合物過程中模板分子與功能單體之間作用力方式的不同，分子印跡技術(shù)可分為兩種方法——共價(jià)法和非共價(jià)法。

共價(jià)法又稱作預(yù)組裝法或預(yù)組織法，指的是在分子印跡聚合物形成以前，模板分子通過共價(jià)鍵和功能單體結(jié)合形成可以聚合的單體，然后和交聯(lián)劑在一定條件下聚合，聚合完成之后再通過化學(xué)的方法使共價(jià)鍵斷裂，用以除去印跡分子。

非共價(jià)法也被稱作自組裝法，指的是在聚合之前模板分子和功能單體在溶液之中通過靜電、氫鍵作用、疏水作用、金屬配位、范德華力等超分子作用用以自發(fā)形成的具有多重作用位點(diǎn)的主-客體配合物，之后通過和交聯(lián)劑的聚合反應(yīng)，將這些溶液狀態(tài)下的自組裝配合物的結(jié)構(gòu)固定下來，除去印跡分子之后就得到非共價(jià)型的印跡聚合物。

4 分子印跡整體柱的制備方法

整體柱亦稱作連續(xù)床、連續(xù)棒或者整體固定相，它與分子印跡技術(shù)相結(jié)合，綜合兩者的優(yōu)點(diǎn)即為分子印跡整體柱。原理是采用原位聚合的方法，在空的色譜柱管中灌注模板分子、功能單體、致孔劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑等混合溶液，經(jīng)過熱引發(fā)或光引發(fā)發(fā)生聚合反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后使用有機(jī)類溶劑洗去模板、未反應(yīng)完的功能單體、致孔劑和其它可溶性物質(zhì)，即得到了大孔的聚合物整體柱。

整體柱的液相流動(dòng)相通透性和它本身的孔結(jié)構(gòu)情況密切相關(guān)，整體柱中較大的孔越多，流動(dòng)相通過時(shí)的壓力就越小，可是當(dāng)大孔的孔徑大于50 nm時(shí)對基質(zhì)材料的表面積貢獻(xiàn)十分之小。對于色譜分離而言，要求固定相的表面積越大越好，因此為了獲得較大的表面積，同時(shí)希望基質(zhì)材料中孔徑介于2-50 nm 的中孔與小于2nm的小孔應(yīng)盡可能的多一些。為此我們必須兼顧大的比表面積和較低柱壓這兩個(gè)方面的需求。分子印跡整體柱中由于考慮了傳質(zhì)速度而特有存在著的大孔通道，使得流動(dòng)相直接通過并將傳統(tǒng)的緩慢擴(kuò)散傳質(zhì)代替以對流傳質(zhì)，這種改變使得樣品的傳質(zhì)阻力大大降低。

與傳統(tǒng)的填充柱相比，分子印跡整體柱具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：首先整體柱制備過程簡單操作方便，整體結(jié)構(gòu)性較好，色譜性能穩(wěn)定，將填料合成和柱裝填分兩步完成的傳統(tǒng)操作合二為一，避免了固定相合成、篩選、裝填等繁瑣步驟，提高了色譜柱性能的重現(xiàn)性，增強(qiáng)了柱體的穩(wěn)定性；其次提高色譜柱的空間利用率，整體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)避免了填料顆粒間的空白體積；其三，分子印跡整體柱內(nèi)部獨(dú)有的大孔結(jié)構(gòu)構(gòu)成了許多“通徑”，在分離過程中部分流動(dòng)相將直接流經(jīng)這些“通徑”，大幅度降低了流動(dòng)相通過色譜柱時(shí)產(chǎn)生的背壓，減少了柱內(nèi)聚合物被高壓沖塌的現(xiàn)象；最后一點(diǎn)，色譜柱內(nèi)傳質(zhì)的主要形式由傳統(tǒng)緩慢的擴(kuò)散傳質(zhì)改變?yōu)檎w柱內(nèi)的對流傳質(zhì)，大幅度提高了傳質(zhì)速度和效率。即便流速較高也不會(huì)影響到柱效，十分適合于實(shí)現(xiàn)生物大分子的快速分離，令一次分離過程能夠在幾分鐘甚至縮短至在幾十秒內(nèi)就可完成。

結(jié)語

分子印跡聚合物的最大特點(diǎn)就是具有高度的特異性選擇性能[3]。加之對印跡分子具有生物的專一識別性，并且與生物抗體相比具有穩(wěn)定性好、抗惡劣環(huán)境能力較強(qiáng)、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。目前，分子印跡聚合物已被應(yīng)用于手性化合物的拆分、生物傳感器、固相萃取技術(shù)、抗體模擬化、酶催化模擬以及控釋藥物等多個(gè)領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

[1] Dichey F H. The Preparation of Specific Adsobents . Acad. Sci ， USA ， 1949， 35： 277 - 299.

[2] Piletsky S A， Andersson H S， Nicholls I A. Combined hydrophobic and electrostatic interaction based recognition in molecularly imprinted polymers. Macromolecules， 1999， 32：633-636.

[3] Komiyama M， Takeuchi T， Mukawa T， et al. Molecularimprinting from fundamentals to applications[M].Weinheim： WILEY-VCH Verlag GmbHCo.KGaA，2003，1-8.