分子印迹技术
分子印迹技术及其应用
分子印迹技术及其应用分子印迹技术是一种利用生物和化学原理，针对特定分子的选择性识别和分离技术。
通过分子印迹技术，可以制备出具有特定分子识别性的分子印迹材料，在分离、检测和定量领域具有广泛应用。
一、分子印迹技术的发展历程分子印迹技术自1970年代提出以来，经过几十年的发展和改进，现已成为一种成熟的技术。
其发展历程主要可以分为以下几个阶段：1. 初步探索阶段（1970年代-1980年代）：在这个阶段，科学家们尝试通过合成各种聚合物来制备分子印迹材料，并开始研究分子印迹材料的特异性和选择性。
2. 技术改进阶段（1990年代-2000年代）：在这个阶段，科学家们开始采用新的聚合物合成方法和控制技术，使得分子印迹材料的特异性和选择性得到了极大提高，并开始研究分子印迹材料在实际应用中的表现。
3. 微纳技术应用阶段（2010年代至今）：在这个阶段，科学家们开始利用微纳技术制备分子印迹材料，并尝试将其应用于各种领域，如生物医学、环境检测等。
二、分子印迹技术的原理和方法分子印迹技术的原理是基于模板分子与聚合物之间的非共价相互作用来制备分子印迹材料。
具体步骤如下：1. 模板分子选择：选择具有特定结构及性质的分子作为模板分子，并与功能单体一起共聚合或交联生成聚合物。
2. 聚合体制备：在模板分子的作用下，功能单体参与聚合或交联反应，在模板分子的“引导”下，其它单体则不参与反应，从而形成模板分子的“印迹”空腔，最终得到具有特异性的分子印迹材料。
3. 分子印迹材料性能评价：通过评价分子印迹材料在分离、检测和定量领域的特异性和选择性来判断其性能。
三、分子印迹技术的应用分子印迹技术在药物检测、环境监测和食品安全等领域有广泛应用。
1. 药物检测：利用分子印迹技术制备出特定药物印迹材料，在药物检测和分离中具有很高的选择性和灵敏度。
例如，根据药物的结构特点，可设计出具有选择性对某种药物进行分离的纯化工艺，从而控制药物的质量。
2. 环境监测：利用分子印迹技术制备出特定污染物印迹材料，在环境检测中具有很高的选择性和灵敏度。
什么是分子印迹技术
(1)在一定溶剂(也称致孔剂)中， 模板分子(即印迹分子)与功能 单体依靠官能团之间的共价或 非共价作用形成主客体配合物
(2)加入交联剂，通过引发剂引发 进行光或热聚合，使主客体配 合物与交联剂通过自由基共聚 合在模板分子周围形成高联的 刚性聚合物
(3)将聚合物中的印迹分子洗脱或 解离出来
这样在聚合物中便留下了与模板分 子大小和形状相匹配的立体孔穴，同 时孔穴中包含了精确排列的与模板分 子官能团互补的由功能单体提供的功 能基团，如果构建合适,这种分子印迹 聚合物就象锁一样对此钥匙具有选择 性。。这便赋予该聚合物特异的“记 忆”功能，即类似生物自然的识别系 统，这样的空穴将对模板分子及其类 似物具有选择识别特性。
目前,根据模板分子和聚合物单体之间形成多重 作用点方式的不同，分子印迹技术可以分为两类：
(1) 共价键法(预组装方式)
聚合前印迹分子与功能单体反应形成硼酸酷、西夫 碱、亚胺、缩醛等衍生物，通过交联剂聚合产生高分 子聚合物，用水解等方法除去印迹分子即得到共价结 合型分子印迹聚合物 。
天然杭体模拟
MI PS与印迹分子 之间作用的强度与选择 性在一定程度上可以和 抗原与抗体之间的作用 相媲美，因而可用于抗 体模拟,这种模拟抗体制 备简单、成本低，在高 温、酸碱及有机溶剂中 具有较好的稳定性，此 外还可以重复使用。
4.5 模拟酶催化
例如以毗哆醛为印 迹分子，用4一乙基咔哇 为单体制备出分子印迹 高聚物，它促进了氨基 酸衍生物的质子转移。
近年来，该技术已广泛应用于色谱分 离、抗体或受体模拟、生物传感器以及生 物酶模拟和催化合成等诸多领域，并由此 使其成为化学和生物学交叉的新兴领域之 一，得到世界注目并迅速发展。
当模板分子(印迹分子)与聚合物单体接触 时会形成多重作用点，通过聚合过程这种作用 就会被记忆下来，当模板分子除去后，聚合物 中就形成了与模板分子空间构型相匹配的具有 多重作用点的空穴，这样的空穴将对模板分子 及其类似物具有选择识别特性。
三种分子印迹的原理与应用
三种分子印迹的原理与应用1. 引言分子印迹技术是一种基于分子识别的方法，通过合成分子印迹聚合物（MIPs）来选择性识别目标分子。
根据不同的制备方法，可以分为三种分子印迹：非共价相互作用型、共价相互作用型和半共价相互作用型分子印迹。
2. 非共价相互作用型分子印迹非共价相互作用型分子印迹主要利用分子间的非共价相互作用（如氢键、范德华力等）来识别目标分子。
主要工艺包括自组装、缩合聚合法和前驱体中位取代法。
•自组装法：通过模板分子与功能单体形成一定的分子间作用力，进而在功能单体中自组装形成孔道结构来识别目标分子。
•缩合聚合法：通过在模板分子周围引入功能单体，通过缩合反应形成共价键，生成聚合物介孔结构，实现对目标分子的识别。
•前驱体中位取代法：通过将模板分子置于功能单体中间位置，然后利用引发剂诱导交联反应，形成孔道结构以识别目标分子。
3. 共价相互作用型分子印迹共价相互作用型分子印迹是利用目标分子与功能单体之间通过共价键形成的稳定连接来实现目标分子的选择性识别。
主要有两种方法：原位聚合法和后位聚合法。
•原位聚合法：在模板分子与功能单体经过共价键连接后，以功能单体为单体发起剂进行自由基聚合，最终形成孔道的聚合物结构来选择性识别目标分子。
•后位聚合法：首先将模板分子稳定连接在载体上，然后对功能单体进行自由基聚合反应，最终脱除模板分子，形成孔道结构用于识别目标分子。
4. 半共价相互作用型分子印迹半共价相互作用型分子印迹是利用目标分子与功能单体之间通过共价键和非共价键（如氢键）形成的半共价键连接来实现目标分子的选择性识别。
•比较常见的方法是利用共轭自由基诱导剂（CDRI）作为共价发起剂，引发功能单体的自由基聚合，最终形成聚合物介孔结构，实现对目标分子的识别。
5. 应用分子印迹技术在各个领域都有广泛的应用：•生物医学领域：可以用于药物分析、生物传感器等。
例如，可以使用分子印迹聚合物来选择性识别某种药物，从而实现药物检测和分离纯化。
分子印记技术及其应用
三、分子印迹材料的制备方法：
1. 预组装法，共价键法 1972年Wulff G研究小组首 次成功制备出分子印迹聚合物，使这方面的研究产 生了突破性进展。 2. 自组装法，非共价键法 80年代后非共价型膜板 聚合物开始出现，尤其是1993年Mosbach等人有 关茶碱分子印迹聚合物的研究报道，使这一技术有 了新的发展，并由此使其成为化学和生物交叉的新 兴领域之一。
3. 将共价作用与非共价作用相结合，应用于置备分 子印迹聚合物（MIPs）。
两种制备方法的比较
结合力
预组装法 可逆的共价 键结合，强 静电引力、 氢键、疏水 作用以及范 得华力等。 其中最重要 的类型是静 电引力 弱
单体
低分子的化 合物 多功能单体
空间结构
精确
反 物理萃取， 专一性不如 共价键法
原理步骤：
（1）在一定溶剂中，膜板分 子（即印迹分子）与含有合 适功能团的单（Functional Monomer）依靠官能团之间 的共价或非共价作用形成主 客体配合物
（3）将聚合物中的印 迹分子洗脱或解离出来。
分子印迹聚合物制备示意图
模板分子
模板分子需要根据所要识别分离的化合物的结构和 性质进行选择； 模板分子可以是低分子化合物、低聚物、金属离子 或金属络合物，也可以是分子聚集体。
Table 4
Enzyme2minic catalyzed reaction on MIPs 参考文献References 121 127 122 127 123 128 124 121 125 96,129
催化反应 Catalyzed reaction 苯甲酸酯的乙酰基转移 Acetyl transferof ethyl 4 氟 4 (对硝基苯基) 丁酮脱 HF benzoate fluorine2(p2nitrobenzyl) butanone HF 催化Diels2Alder 反应 氨基酸衍生物水解 Hydrolysisof an amino acidaction derivativ 2 苯乙酮和苯甲醛的缩合反应 Condensation re 改进固定化钌催化剂的活性和选择性 actoin of acetophenone and benzaldehyde 2 氨基酸的缩合反应 Condensation reaction of 纳米级催化材料的制备 Preparation of nmamino acid catalytic materials 控制枯草溶菌素的活性和选择性能 Controlling aldol condensation 醛醇缩合选择性反应 Selective catalysis of an tivity and selectivityof analysisn
什么是分子印迹技术
化学一班 杨楷 04081024
• 什么是分子印迹技术 • 分子印迹技术 的产生和发展 • 分子印迹的基本原理 • 分子印迹的步骤 • 分子印迹的分类 • 分子印迹技术的特点 • 分子印迹技术的应用
●展望
什么是分子印迹技术
分子印迹技术是二十世纪八十年 代迅速发展起来的一种化学分 析技术，属于泛分子化学研 究范畴，通常被人们描述 为创造与识别“分子钥 匙”的人工“锁”技术。
目前,根据模板分子和聚合物单体之间形成多重 作用点方式的不同，分子印迹技术可以分为两类：
(1) 共价键法(预组装方式)
聚合前印迹分子与功能单体反应形成硼酸酷、西夫 碱、亚胺、缩醛等衍生物，通过交联剂聚合产生高分 子聚合物，用水解等方法除去印迹分子即得到共价结 合型分子印迹聚合物 。
(2) 非共价键法(自组装方式)
(3)分子印迹和识别过程将从有机相转向水相。
(4)手性分离和固相萃取氨基酸手性药物将步入产业化 阶段。
((55))印印迹迹技技术术将将从从氨氨基基酸酸药药物物等等 小小分分子子超超分子过渡到核昔酸、 多多肤肤、、蛋蛋白质等生物大分子甚 至至生生物物活活体细胞。
((66))MMIIPPss用用于于辅辅助助合合成成和和仿仿生生传传 感感器器将将获获得较快发展。
可可以以预预计计随着化学、生物学、 材材料料学学和和现代分析技术的不断 发发展展，，分分子印迹技术将会在分 离离分分析析和和催化等诸多领域发挥 越越来来越越大大的作用。
4.2 色谱分离
MI PS 最广泛的应用之一是利用其 特异的识别功能去分离混合物，近年来， 引人瞩目的立体、特殊识别位选择性分 离已经完成。其适用的印迹分子范围广， 无论是小分子(如氨基酸、药品和碳氢化 合物等)还是大分子(如蛋白质等)已被应 用于各种印迹技术中
分子印迹技术名词解释
分子印迹技术名词解释「分子印迹技术」是由以色列免疫学家以色列赫尔穆特所提出的技术，称为分子印迹技术（MIPs）。
这种技术有助于研究团（组织）分子中的重要特征，以及其在生物体内的作用和它们之间的相互作用。
分子印迹技术是一种可编程的、可调节的、可选择性的分子模板，由一系列的聚合物材料组成。
聚合物材料的官能团与团簇中的分子结合，形成复杂的拓扑结构，使得分子可以被迅速地固定在不同的位置。
这些位置定义了MIPs所检测到的分子特征，是一种稳定、可控的反应环境。
分子印迹技术可用于研究各种分子特征，包括蛋白质、核酸、调节剂、修饰剂和其他生物体的细胞等等。
使用这种技术，研究者可以精确地控制分子特征，从而缩短实验时间，减少实验错误和误读，有助于研究者解决重大的生物学和医学问题。
分子印迹技术的一个重要应用是蛋白质研究。
蛋白质是生物体中最重要的物质，具有复杂的结构和功能。
使用MIPs技术，研究者可以控制环境条件，研究分子中的生物机制，如蛋白质的合成、结构变化及其功能。
此外，MIPs技术还可用于药物发现，以发现对蛋白质进行抑制或活化的生物活性分子。
MIPs技术还可用于研究其他类型的分子特征。
通过研究分子特征，可以了解生物体的行为和相互作用的机制，从而更有效地研究生物体的健康和疾病。
例如，MIPs技术可以用来研究神经元和细胞的行为，有助于研究神经系统的细胞交互作用和疾病的发病机制，并可以用来研究药物的药物作用。
此外，MIPs技术还可用于研究病毒和细菌。
分子印迹技术可以用来快速定位病毒和细菌感染的位置，有助于研究病毒和细菌的运动轨迹和其他影响感染的机制，同时也可以用来识别抗病毒治疗的新靶点。
总的来说，分子印迹技术是一种非常有用的技术，在研究生物体内分子特征的过程中可以发挥重要作用。
它可以帮助研究者准确地控制分子结构，以及分子特征和它们之间相互作用的机制，为研究药物作用和疾病发病机制等问题提供重要依据，对于后续科学研究具有重要意义。
分子印迹技术
分子印迹技术(molecular imprinting technology,MIT)是20世纪末出现的一种高选择性分离技术,这种技术的基本思想是源于人们对抗体-抗原专一性的认识,利用具有分子识别能力的聚合物材料——分子印迹聚合物(molecule imprinting polymer,MIP)来分离、筛选、纯化化合物的一种仿生技术。
因为制备的材料有着极高的选择性及卓越的分子识别性能,很快在固相萃取、人工酶学、手性拆分、生物传感器、不对称催化等方面得到了广泛的应用。
笔者现主要对MIT在中药提取分离中的应用作一概述。
1 分子印迹技术基本原理及聚合物的制备1.1 基本原理MIT是选用能与印迹分子产生特定相互作用的功能性单体,通过共价或非共价作用在溶剂中形成印迹分子-功能单体复合物,加入交联剂,在引发剂的引发下与带有特殊官能团的功能单体进行光或热的聚合,形成三维交联的聚合物网络,然后,用合适的溶剂除去印迹分子,在聚合物网络中形成空间和化学功能与印迹分子相匹配的空穴。
这种空穴与印迹分子结构完全一样,可对印迹分子或与之结构相似的分子实现特异性的识别。
1.2 分子印迹聚合物的制备分子印迹聚合物的制备过程可分为3步：第一步是印迹,将印迹分子和功能单体按比例混合,使其存在一定的分子间作用力；第二步是聚合,加交联剂,使复合物通过聚合反应形成聚合物；第三步是去除印迹分子,反复洗脱水解,使其形成具有一定空穴的分子印迹聚合物。
根据功能单体和印迹分子间作用力的差异,MIP可分为以下3类。
1.2.1 共价键法也称预先组织法。
印迹分子与功能单体通过可逆的共价键结合,加入交联剂共聚后,印迹分子通过化学方法从聚合物上断开,再用极性溶剂将印迹分子洗脱下来,使其形成具有高密度空腔的分子印迹聚合物。
其主要的反应类型有形成硼酸酯、西佛碱、缩醛(酮)、酯等。
共价键法的优点是空间位置固定,选择性高,峰展宽和脱尾少,常用于诸如糖类、氨基酸类、芳基酮类等多种化合物的特定性识别。
分子印迹技术
分子印迹技术分子印迹技术是近年来集高分子合成、分子设计、分子识别、仿生生物工程等众多学科优势发展起来的一门边缘学科分支。
基于该技术制备的分子印迹聚合物具有亲和性和选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广等特点。
因此，分子印迹技术在许多领域，如色谱分离、固相萃取、仿生传感、模拟酶催化、临床药物分析等得到日益广泛的研究和开发，有望在生物工程、临床医学、环境监测、食品工业等行业形成产业化规模的应用。
下面就介绍一下分子印迹技术的有关知识。
一、分子印迹技术理论分子印迹技术概念分子印迹技术(molecular imprinting technique, MIP)是指为获得在空间和结合位点上与某一分子(模板分子、印迹分子) 完全匹配的聚合物的实验制备技术。
实现分子印迹技术的步骤分子印迹技术是通过以下方法实现的:(1) 在适当的介质中，具有适当功能基的功能单体通过与模板分子间的相互作用聚集在模板分子周围，形成单体—模板分子复合物。
(2) 选择适当的交联剂，与功能单体在致孔剂的存在下互相交联起来形成聚合物, 从而使功能单体上的功能基在特定的空间取向上固定下来。
(3)通过一定的物理或化学方法把模板分子脱去。
这样就在高分子共聚物中留下一个与模板分子在空间结构上完全匹配, 并含有与模板分子专一结合的功能基的三维空穴。
这个三维空穴可以选择性地重新与模板分子结合, 即对模板分子具有专一性识别作用。
分子印迹技术的分类按照单体与模板分子结合方式的不同, 分子印迹技术可分为分子自组装和分子预组织两种基本方法。
分子自组装法(self-assembling)又称非共价法，是由瑞典的Mosbach及其同事在20世纪80年代后期创立的。
在此方法中，模板分子与功能单体之间自组织排列，以非共价键自发形成具有多重作用位点的单体—模板分子复合物, 经交联聚合后这种作用保存下来。
常用的非共价键作用有：氢键、静电引力、疏水作用力、电荷转移、金属配位键以及范德华力等，其中以氢键应用最多。