分子印迹
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。
分子印迹技术原理应用及前景展望
分子印迹技术原理应用及前景展望
1.模板引入：选择目标分子作为模板，在适当的条件下，与功能单体形成相互作用，形成模板-功能单体复合物。
2.共聚反应：在模板引入的基础上，添加交联剂和引发剂，进行聚合反应。
功能单体聚合并交联形成一个具有空腔结构的聚合物网络。
3.模板去除：将模板从聚合物网络中去除，得到具有模板空腔的分子印迹聚合物。
4.目标分子再吸附：将目标分子通过非共价作用重新吸附到分子印迹聚合物空腔中，形成具有高度选择性的模拟酶或传感器。
1.分子识别：利用分子印迹聚合物对目标分子进行识别和分离，如药物分析中的样品前处理、天然产物的提取分离等。
2.传感器制备：将具有选择性的分子印迹聚合物制备成传感器，用于检测环境中的目标分子，如水质、空气中的有害物质等。
3.模拟酶制备：通过分子印迹技术制备具有催化功能的分子印迹聚合物，用于模拟酶的催化反应，如酶的固定化、酶的稳定化等。
4.药物传递：利用分子印迹聚合物作为药物的载体，将药物稳定固定在聚合物中，实现药物的控释和传递。
分子印迹技术具有较高的选择性、灵敏度和稳定性，在生物医药、环境监测和食品安全等领域有重要的应用前景。
随着纳米技术和生物传感器的不断发展，分子印迹技术将更加精细化和高效化，在医学诊断、药物传递和环境监测等领域发挥更大作用。
同时，基于分子印迹材料的生物传感器、高通量分离技术等也将得到更广泛的应用。
分子印迹技术的回顾、现状与展望
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分子印迹技术的原理与应用
分子印迹技术的原理与应用分子印迹技术是一种重要的化学分析工具，旨在培育或制备具有特异性结合能力的高度选择性分子。
该技术在药物检测、生物检测和环境监测等领域得到了广泛的应用。
本文将探讨分子印迹技术的基本原理及其在不同领域中的应用。
一、分子印迹技术的基本原理分子印迹技术是一种基于生物学中抗体结合原理的化学分析方法，但是它使用人工合成的分子代替天然的抗体。
其基本原理是利用聚合物、功能材料或生物大分子作为母体，添加布满功能单体的“模板”分子进行聚合。
在反应结束后，去除模板分子，留下结构上对应的“印迹”位点。
从原液或标准答案中筛选出可高度特异性识别目标分子的“印迹聚合物”。
分子印迹聚合物是聚合物大分子，其分子结构中包含有针对目标分子的固定结构。
这些结构可以与目标分子发生特异性结合，并选择性地分离目标分子。
分子印迹技术主要包括三个阶段。
第一阶段是模板分子的选择和与该模板分子相应的交联单体的选择。
在这一阶段，分子印迹聚合物需要被打造成在相同条件下多次差不多的合成成果。
因此，在合成聚合物时，要列出药物、毒物或肽段分子的性质和性质之间的变异范围。
第二阶段是单体与模板的洗脱。
在这一阶段，可以使用地刺橙、导体薯等溶剂来洗脱模板分子。
这些溶剂通常是与水失去平衡，而且是不相容的。
第三阶段是印迹聚合物的筛选、制备和性能评估。
在此阶段，需要选择合适的试验条件，以确定印迹聚合物的最佳运行条件。
此过程中的关键是判断功能单体与可用的世界性的选择性。
另外，聚合物分离的纯度和分离结果的结果也需要考虑。
二、分子印迹技术在药物检测中的应用分子印迹技术主要被应用于药物检测和分析中。
在药物检测中，分子印迹技术可以被用来检测毒品、药物和化合物，从而帮助控制药品滥用和城市污染。
例如，根据分子印迹技术，可以开发出针对多种药物的检测系统。
三、分子印迹技术在生物检测中的应用在生物检测领域中，分子印迹技术可以被用来检测各种生物分子。
例如，它可以用于蛋白质、抗体、细胞和细胞表面物质的检测和分离。
分子印迹聚合物膜原版精品PPT课件
分子印迹基本趋向：
❖ 一、共价键法 主要由Wulff及其同事创立
❖ 二、非共价键法 主要由Monomer及其同事 创立
❖ 三、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）
共价键法（预组装法）
印迹分子与功能单体以可逆的共价键结合， 所采用的单体通常是低分子的化合物，此单 体与印迹分子形成的共价键键能适当，在聚 合时能牢固结合、聚合后又能完全脱除。 特点：空间位置固定准确，能够移走大量的 印迹分子。但是，对携带适当结合基团的化 合物选择性低。
四、目前，全世界至少有包括瑞典、日本、德国、美国、中
国在内的10多个国家、100个以上的学术机构和企事业单 位在从事这一技术的研究与开发。
分子印迹技术的原理与特点
定义：
分子印迹技术（MIT）是指为获得在空间结 构和 结合位点上与某一分子（印迹分子）完 全匹配的聚合物的实验制备技术。
原理步骤：
（1）在一定溶剂中，膜 板分子（Template Molecular，即印迹分子） 与功能单体（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
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
分子印迹技术及其应用
药物筛选：分子印迹技术 可以用于药物筛选和优化， 提高药物研发效率
生物材料：分子印迹技术 可以用于生物材料的制备， 如生物膜、生物支架等， 用于组织工程和再生医学。
环境监测
应用领域：环境监 测、水质监测、大
气监测等
技术原理：利用分 子印迹技术对污染 物进行识别和检测
优势：灵敏度高、 选择性好、操作简
得到结果
应用领域
生物医学：如疾 病诊断、药物筛 选、基因检测等
环境监测：如水 质、土壤、大气 等污染物检测
食品安全：如食 品添加剂、农药 残留、微生物检 测等
化学分析：如有 机化合物、无机 化合物、高分子 材料等分析鉴定
2
生物医学
疾病诊断：分子印迹技术 可以用于疾病的早期诊断 和筛查
生物传感器：分子印迹技 术可以用于生物传感器的 制备，实现生物分子的快 速检测
前景预测
技术发展：分子印迹 技术将不断发展，提 高其选择性和灵敏度
01
技术挑战：需要克服分 子印迹技术在制备、识 别等方面的技术挑战
03
02
应用领域：分子印迹技 术将在生物医学、环境 监测、食品安全等领域 得到更广泛的应用
04
市场前景：分子印迹技 术市场前景广阔，预计 未来几年市场规模将快 速增长
02
技术优化：改进分子印迹
技术，提高制备效率和稳
定性
03
应用拓展：将分子印迹技 术应用于生物医学、环境 监测等领域
04
智能化发展：结合人工智
能技术，实现分子印迹技
术的自动化和智能化
应用拓展
环境监测领域： 如水质、空气污
染监测等
生物技术领域： 如基因工程、生
物制药等
生物医学领域： 如疾病诊断、药
分子印迹技术
分子印迹技术自20世纪70年代以来发 展十分迅猛。特别是1993年Vlatakis在 《Nature》上发表有关茶碱分子的印迹聚 合物（Molecular Imprinted Polymers， MIPs）的报道后，每年公开发表的相关论 文数几乎直线上升。目前主要从事MIT研究 工作的国家有瑞典、日本、德国、美国、 英国、中国等十多个。国内主要研究单位 有大连化物所、南开大学、兰州化物所、 上海大学、军事科学院毒物所、湖南大学、 东南大学、防化研究院等。
茶碱又名二氧二甲基嘌呤具有强心、 扩张冠状动脉、松弛支气管平滑肌和兴奋 中枢神经系统等作用。主要用于治疗支气 管哮喘、肺气肿、支气管炎、心脏性呼吸 困难等疾病。
英晓光老师的研究方向
MIT之所以发展如此迅速，主要是因为 它有三大特点： ● 预定性（predetermination） ● 识别性（recognition） ● 实用性（practicability）
分子印迹聚合物： 分子印迹聚合物是一类内部具有固定 大小和形状的孔穴并具有确定排列功能基 团的交联高聚物。
模板分子（印迹分子），即待分离、待 识别物质的纯品。一般来说分子中含有强 极性基团的化合物可以制备高效能的MIPs。 目前用于分子印迹的分子很广泛，如药物 分子、氨基酸、碳水化合物等均已成功地 用于分子印迹聚合物的制备中。
分子印迹技术的出现是受免疫学启示的 结果。Pauling提出的抗原抗体理论认为， 当外来抗原进入生物体内时，体内蛋白质 或多肽链会以抗原为模版，通过分子自组 装和折叠形成抗体。这预示着生物体所释 放的物质与外来抗原之间有相应的作用基 团或结合位点，而且它们在空间位置上是 相互匹配的，这就是分子印迹技术的理论 基础。
分子印迹聚合物的 特点： 在分子印迹 技术中所用的聚 合物必须具有特 定的物理及化学 性质，并对一些 物理化学作用具 有一定抵抗能力。
分子印迹材料
分子印迹材料分子印迹技术是一种通过特定分子与功能单体相互作用形成复合物，再通过聚合反应形成空腔结构的方法，从而实现对特定分子的选择性识别和分离。
分子印迹材料是利用分子印迹技术制备而成的材料，具有高度的选择性和特异性，被广泛应用于化学分离、生物传感、药物释放等领域。
分子印迹材料的制备方法主要包括溶液聚合法、表面印迹法、磁性分子印迹法等。
其中，溶液聚合法是最常用的方法之一。
通过在溶液中加入功能单体、模板分子和交联剂，形成聚合物前体，再通过聚合反应形成分子印迹材料。
表面印迹法则是将功能单体直接固定在固体表面，再通过聚合反应形成分子印迹材料。
而磁性分子印迹法则是在分子印迹材料中引入磁性颗粒，使其具有磁性，便于后续的分离操作。
分子印迹材料具有许多优点。
首先，它具有高度的选择性和特异性，能够对目标分子进行准确识别和分离。
其次，制备方法简单灵活，可以根据不同的需求选择不同的制备方法和材料组分。
再次，分子印迹材料具有较好的稳定性和重复使用性，能够多次进行分离操作。
此外，分子印迹材料还具有良好的化学和热稳定性，适用于各种环境条件下的应用。
分子印迹材料在化学分离领域有着广泛的应用。
例如，可以用于生物样品前处理中的蛋白质、核酸等生物大分子的富集和分离。
在环境监测领域，可以用于水样中有机污染物的富集和检测。
在药物分析领域，可以用于药物的富集和分离。
此外，分子印迹材料还被广泛应用于生物传感、药物释放、化学传感等领域。
总的来说，分子印迹材料作为一种具有高选择性和特异性的材料，在化学分离、生物传感、药物释放等领域有着广泛的应用前景。
随着分子印迹技术的不断发展和完善，相信分子印迹材料在各个领域中将发挥越来越重要的作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
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091103111
王礼建
分子印迹技术
概述分子印迹技术又称分子烙印技术（Molecular Imprinting Technique）简称MIT。
是分子化学、生物化学和材料科学相互渗透与结合形成的一门新型的交叉学科，他是合成对某种特定分子具有特意选择性结合的高分子聚合物技术。
通常被人们描述为创造与识别“分子钥匙”的人工“锁”技术。
一、分子印迹的基本原理
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。
二、分子印迹聚合物的制备
(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。
分子印迹分为两类
(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。
优点：功能基团能获得较精确的空间构型。
缺点：识别过程慢，而且识别能力与生物识别相差较大。
(2) 非共价键法(自组装方式)：非共价键法是制备分子印迹聚合物最有效且最常用的方法。
这些非共价键包括静电引力(离子交换)、氢键、金属鳌合、电荷转移、疏水作用以及范德华力等。
其中最重要的类型是离子作用，其次是氢键作用。
优点：简单易行模板容易除去。
缺点：专一识别性不强。
三、分子印迹材料的特性
(1)预定性，即它可以根据不同的目的制备不同的MIPs，以满足各种不同的需要。
(2)识别性，即MIPS是按照模板分子定做的，可专一地识别印迹分子。
(3)实用性，由于它是由化学合成的方法制备的，因此据有天然分子识别系统所不具备的抗恶劣环境的能力，从而表现出高度的稳定性和长的使用寿命。
四、理想分子印迹材料应具有的性质
1、结构应具有一定的刚性以确保印迹空穴的空间构型和互补官能团的位置。
2、空间结构具有一定的柔韧性以确保亲和动力学能尽快达到平衡。
3、亲和位点容易接近。
4、机械稳定性以使分子印迹聚合物可以在高压下应用。
5、热稳定性。
五、分子印迹技术在分离中的应用
ＭＩＰ固相萃取：具有从复杂样品中选择性吸附目标分子或与其结构相近的某一族类合物的能力,非常适合用作固相萃取剂来分离富集复杂样品中的痕量被分析
物,克服医药、生物及环境样品体系复杂、预处理繁琐等不利因素,达到样品分离纯化的目的。
应用：水、土壤等环境样品中微量与痕量污染物及药物的检测,一般均包含分离与富集等前处理过程。
分子印迹膜分离技术
分子印迹膜是一种结合了微孔筛分作用和分子印迹特异性吸附能力的膜。
除了筛分作用外,由于膜对目标分子的特异性吸附，使扩散通道具有更高的扩散能力, 这些孔(通道)的表面或内部存在特异性的结合位点将有利于提高传输的选择性。
应用：以茶碱为模板分子的分子印迹膜对茶碱的吸附。
分子印迹膜实际应用仍受限制
首先,制备重现性好、高度交联的M IP,并要求即簿又稳定是非常困难的;
其次,即便横跨分子印迹膜的多孔传输主要或完全取决于印迹过程,此时选择性虽高,但会导致进入和穿透分子印迹膜的物质传输效率非常低,达不到实际应用的要求。
因此,必须对分子印迹膜制备方法进行改进和完善。
分子印迹分离技术在色谱中的应用
分子印迹聚合物可制备色谱固定相，尤其是制备手性固定相，可以用来制备高效液相色谱、毛细管电色谱和薄层色谱固定相，主要用于手性异构体的拆分。
分子印迹聚合物固定相的制备与普通色谱固定相的制备方法类似。
这是可以讲MIP 看成固定相功能分子，常用的聚合方法：本体聚合、表面聚合、悬浮聚合和原位聚合。
应用：手性分子分离。
六、分子印迹分离技术存在的问题
(1)在固相萃取中，目标分子与MIP结合位结合慢，特异性和非特异性吸附同时存在，引起峰展宽，拖尾而降低分离效率;
(2)印迹聚合物具有非均一结合位和可接近性，这导致了分离在非线性等温吸附线下进行;
(3)印迹聚合物的“印迹”容量低，因为一些结合位常被埋葬在聚合物的三维结构中而不能被利用;
(4)对于生物大分子的印迹技术尚需进一步改进，目前大多数功能单体只适用于小分子物质；
(5)大量的分子印迹聚合物局限在非极性环境中，应寻求一些实用于水溶液的功能单体。
展望
１、合成种类更多、性能更好的功能单体和交联剂,改善分子印迹聚合物的“印迹”容量和吸附行为.
２、分子印迹和识别过程将从有机相环境转向水相环境.
３、印迹技术将从氨基酸、药物等小分子、超分子逐渐过渡到核苷酸、多肽、蛋白质等生物大分子,甚至生物活体细胞.。