第３０卷第１期 ２０１６年１月 天津化工 Ｖｏ１．３ＯＮｏ．１ Ｔｉａｎｊｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｊａｎ．２０１６ ·专论与综述· 分子印迹技术的研究进展 高磊 （天津工业大学环境与化学工程学院，天津３００３８７） 摘要：分子印迹技术是目前处于领先地位的一种分子识别技术，近些年来的发展日趋成熟，这种技 术能够使得高分子材料制备成具有特异识别的功能，而这种材料被称为分子印迹聚合物。这类聚 合物具备可识别性、可预定性和广泛实用性等优点，在很多领域中具有比较广泛的应用前景。本 文对分子印迹技术的发展历史、基本原理及应用现状进行详细介绍。 关键词：分子印迹技术；分子印迹聚合物；研究进展 ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００８－１２６７．２０１６．０１．００１ 中图分类号：ＴＱ２０３．３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８—１２６７（２０１６）０１—０００１—０３ 分子印迹技术（ＭＩＴ）是一种有效的在高度交 联，冈ｆＪ．陛的聚合物母体中引入特定分子结合位点的 子骨架。 该技术可以将功能单体和目标分子通过非共 价或者共价的方式共聚生成聚合物，可以通过溶剂 将目标分子洗脱，最终在聚合物中可以留下独特的 “记忆”空穴，此空穴在空间形状以及确定官能团上 可与原来目标分子完全相匹配，这样的空穴可以与 混合物中的目标分子进行可逆的特异性结合，该聚 合物称为分子印迹聚合物（ＭＩＰ）。在制备分子印迹 聚合物的过程中，不同的组分在聚合过程中分别发 挥着不同的功能，这些功能分别作用如表１所示。 表１ 分子印迹聚合物各合成组分的功能 组分 功能 技术“ 。利用分子印迹技术制备的高分子材料叫做 分子印迹聚合物（ＭＩＰ）。美国著名化学家莱纳斯· 卡尔·鲍林在２０世纪４Ｏ年代年曾经提出了以抗原 为模板合成抗体的理论，并引起了广泛的关注。虽 然后来经实验证明该理论是错误的，但是该理论的 提出仍为分子印迹技术的发明及发展起到了奠基 作用［２１。２０世纪７０年代，德国的ＷＵＬＦＦ课题组第一 次提出了分子印迹聚合物的概念 一。现代分子印 迹技术的建立主要归功于Ｗｕｌｆ和Ｍｔ￣ｓｂａｃｈ，他们的 开创性工作推动了分子印迹技术的高速发展。从 此以后各国科学家在分子印迹领域上的研究取得 了非凡的成就。分子印迹聚合物具有很多优良的 特征，比如特异识别性、可预定性及广泛实用性的 模板分子 被选择用来作为印迹的目标分子，印迹 聚合物将对其进行特异性识别，表现出 印迹原性 具有双键或特征官能团的可聚合单体， 能够与模板分子发生特定的作用 具有两个及两个以上双键的单体，可使 聚合物发生交联形成三维网络结构 引发聚合反应 诸多特点。分子印迹技术已经表现出良好的发展 前景，并可以广泛应用于诸多领域嘲。分子印迹技 术及分子印迹聚合物的研究目前已经成为国内外 研究的热点之一。 功能单体 交联剂 １分子印迹技术基本原理 ＭＩＴ为依靠两种或者两种以上的分子相互作用 在一起结合，构成了具有相对完整性、组织性的复 引发剂 溶剂（致孔剂） 反应溶剂，兼具致孔作用能使聚合物基 体中产生多孔结构 杂聚集体其具有一定确定性的宏观特性和微观结 构。ＭＩＴ是一种独特复制记忆方法，可以被生动的 描述为制造识别“分子钥匙”的“人工锁”的技术。 通过ＭＩＴ技术可以制备具有识别性及选择性的大分 ２．分子印迹技术的分类 根据功能单体与目标分子官能团之间的作用 力形式不同，当前ＭＩＴ最基本的技术方法分为：共 收稿日期：２０１５—０８—２７ ２ 天津化工 ２０１６年１月 价法、非共价法以及半共价法三类。 共价法亦称之为预组织法，这种方法是利用功 能单体与目标分子之间共价键相互作用结合的方 式，首先加入交联剂，在形成聚合物之后，再将共价 键断裂出去目标分子。此类聚合物的制备以及分 它具有较强的保留性，因此以分子印迹聚合物作为 固定相用于ＨＰＬＣ拆分手性化合物，不仅能够做到 完全分离对应体，还能预测脱洗顺序。至今，印迹 技术进行手性拆分范围已经扩大到薄层色谱、超临 界流体色谱等领域 ｏ．“］。 子识别过程的关键因素是功能单体与目标分子之 问的可逆共价键的相互转化 。所以利用共价法制 备印迹聚合物的方法相对复杂且成功率不高，目前 应用范围不广泛。 非共价法又可以称为自组织法。此方法的原 理为：首先，功能单体与目标分子之间依靠较弱的 非共价键、氢键、疏水作用、静电等作用进行自组 织，形成带有多重作用位点的分子复合物，之后经 过交联剂处理，除去目标分子，得到分子印迹聚合 物 。此方法相对简便在实际应用比较广泛。 半共价法是介于共价法与非共价法中间的一 种方法，它结合了共价法和非共价法的特点。简单 的说即在制备印迹聚合物时功能单体和目标分子 以共价键的方式结合，在洗脱目标分子之后，其所 形成的分子印迹聚合物则是以非共价作用来识别 目标分子 】。 ３分子印迹技术的应用 ３．１固相萃取技术 分子印迹固相萃取技术在现实应用中十分广 泛。简单说就是把分子印迹聚合物作为固相萃取 剂。此类分子印迹聚合物可以对目标分子的萃取 物能够进行特异性的识别。通过此方法可以解决 传统固相萃取存在的剂选择性差的问题。张高奎 课题组 ９１使用乙烯吡啶为功能单体，阿散酸为虚拟 模板分子，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，成功 合成出了对洛克沙胂具有高选择性的分子印迹聚 合物。实践表明通过分子印迹固相萃取柱回收洛 克沙胂，其回收率可以达到９５％以上。 ３．２手性药物拆分 分子印迹技术今年来在药物手性拆分方面的 应用越来越引起人们的关注。由于分子印迹聚合 物拥有十分突出的特异性识别能力，分子印迹聚合 物可以作为ＨＰＬＣ的固定相分离手性药物和非手性 药物。由于分子印迹聚合物和模板分子在几何形 状上存在互补关系，同时其在分子间存相互作用力 较强，所以与普通的手性固定相比较起来，用某一 种对映体作为模板分子制备的分子印迹聚合物对 ３．３环境样品分析 由于环境样品本身来源的特殊性，导致环境样 品的组成可能十分复杂，同时目标污染物浓度十分 低，所以在环境样品分析时所用的检测方法必须具 备良好的灵敏性。分析环境样品的过程中一般情 况下都要首先需要对环境样品种的目标污染物进 行分离富集。分子印迹聚技术便具备在复杂体系 中对目标化合物进行特异性识别的能力以及极高 的灵敏度，因此分子印迹聚合物可以将需要分析的 污染物从复杂的环境体系中分离出来；于此同时依 靠分子印迹的特异性，能够将需要分析的污染物从 低浓度的环境体系中吸附到聚合物中，表面其具有 较强的富集能力，在环境监测领域有很大的发展空 间【 １。 ３．４色谱分离 与传统固定相相比，分子印迹聚合物能够与模 板分子形成较强的作用力，延长模板分子的保留时 间。康敬万等制备了以２，４一二氯苯氧乙酸（２，４一Ｄ） 为模板的ＭＩＰｓ，用ＨＰＬＣ考察了其选择性 。 ４展望 近年来随着分子印迹技术不断发展其已经成 为国内外的研究热点之一。分子印迹技术具有以 下几个显著的特点：可识别性、可预定性和广泛实 用性。由此可见，人类社会进入新世纪以来，分子 印迹技术逐渐成熟，发展势头迅猛。我国在分子印 迹技术方面的研究起步较晚，到目前不过只有ｌ５年 的时间。而我国研究主要涉及领域为：仿生传感器 的研究、天然药物中有效成分的分离与提取、污染 物分析分离、手性药物的拆分等。分子印迹技术还 可以应用于色谱分离、固相萃取、药物分析、传感 器、模拟酶催化、膜分离等方面。但应该说明的是， 目前分子印迹技术存在一些不足和劣势，很多问题 需要进行深层次的研究和探索，主要包括：使用何 种办法可以使分子印迹技术的机理更加明确；为了 满足不同类型的分子印迹识别的需要，需要研究更 多功能单体和交联剂；如何加速分子印迹技术的商 高重复性 业化；如何使分子印迹技术向高选择性、
