分子印迹聚合物在分离领域的应用研究

韩霜

摘 要：因分子印迹技术具有预定性，较高的识别性和实用性等特点。而分子印迹聚合物相对于天然物质来讲，具有同样的识别能力，其更具有抗高温高压、抗强酸碱盐、抗恶劣环境的稳定性，而且所用物质可重复使用。因此该技术广泛的应用在医药、环境、食品、军事等领域。而在分离领域主要分为固相萃取、手性分离、膜分离以及药物分析几个方向。

关 键 词：分子印迹；固相萃取；应用；手性分离

中图分类号：TQ 028 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2016）03-0622-02

Abstract： The molecular imprinting technology has characteristics of preordainment， higher identifiability and practicability；molecular imprinting polymer has the same recognition ability with natural materials， and has more resistance to high temperature and high pressure， strong acid and alkali salt， and has good stability under the bad environment. So the technology has been widely applied in molecular recognition， segregation， macromolecular synthesis， simulation of engineering and other multi-disciplinary fields. In the separation field， its main application includes the solid phase extraction， chiral separation， membrane separation and drug analysis.

Key words： Molecular imprinting ； Solid phase extraction； Application； Chiral separation

分子印迹技术被人们描述为打开识别“分子钥匙”的人工“锁”技术，也有人将其称之为“分子烙印技术”， 分子印迹技术的基本原理是选择合适的功能单体与印迹分子相结合形成分子印迹聚合物，然后洗脱掉印迹分子，再利用分子印迹聚合物上的结合位点选择、识别、记忆目标分子。分子印迹技术具有很宽的应用范围，本文主要针对分子印迹聚合物在分离领域的应用进行了研究。

1 固相萃取

分子印迹技术在固相萃取的应用中是一种较为成熟的方法，也是在分离应用中很早就先提出来的一种方法。分子印迹技术目前既可在有机溶剂中发生聚合，又可以在水介质中发生聚合，因此此项技术拥有其独特的一些优势。经科学研究发现，他具有对目标分子选择识别能力强、回收率高、对环境无污染、富集能力强、溶剂用量少、操作简单、易于处理，加上本身这项技术就不需分离[1]等优点，广泛应用于食品、药品、环境等领域物质的分离[2]。

分子印迹技术应用在固相萃取中分离的对象主要是一些小分子物质、金属离子以及生物活性分子，如糖类、多肽、氨基酸、核苷酸、尼古丁、三嗪类、吲哚-3-乙醇、2-氨基吡啶、苯达松、它莫西芬、萘心安、沙玛尔丁、S-萘普生等[3]。

研究者以一种AIDS病毒的抑制药物作为生产印迹聚合物的印迹分子，成功生产出了喷他脒的分子印迹聚合物，并利用这种物质进行固相萃取的方法，成功富集并分离了痕量物质喷他脒。胡树国[4]等使用交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯、功能单体丙烯酰胺、模板分子扑热息痛聚合制备了分子印迹聚合物，成功分离了扑热息痛。郭洪声等用头孢氨苄为模板分子制备了固相萃取剂，可监测头孢氨苄在人体、尿液中的浓度。张立永等[5]以分子印迹技术成功制得了西咪替丁的印迹聚合物微球，固相萃取后得到，此聚合物微球西咪替丁具有优异的识别能力，即使有其他离子干扰时，仍表现出可较好的选择分离能力。日本学者制得的分子印迹聚合物微球，能在水中富集分离出西玛三嗪这种除草剂，其回收率达90%以上。

目前在固相萃取的应用中分子印迹技术已成为一个重要的分离方法，也是使用印迹材料的一个重要方向。分子印迹聚合物对目标分子具有较强的选择识别能力，因此其可用此方法来作为吸附剂。如：血清中的茶碱、口香糖中的尼古丁、生物样品中的三苯氧胺、尿样中戊双脒、牛肝中三嗪类除草剂的富集。而在对于复杂的物质中进行目标物质的分离、提纯以及富集方向提供了一个较大的发展平台，而目前对于痕量物质的分析检测正是学者们热力研究的一个方向。

2 手性分离

分子印迹技术已成功地用于氨基酸、糖类及药物等物质的手性分离。清华大学的学者们[6]以丙烯酰胺（AM， acrylamide）作为功能单体、以二甲基丙烯酸乙二醇酯（EDMA， ethylene glycol dimethacrylate）为交联剂、以氨基酸衍生物作为印迹分子，偶氮二异丁腈（AIBN， azd-bis-isobutyronitrile）作为引发剂、乙腈为溶剂，成功的证明了印迹聚合物具有特异选择性的特点，由此可知其可作用于物质分离方向，而一般常用于药物中的手性分离应用。

目前市场上的合成药物中，手性药物占40%，分子印迹技术已经在药物的手性拆分中得到广泛应用。随着深入研究，人们更加清楚的了解到，尽管分子式是相同的，可药物的有效成分、药效是截然不同的。手性物质中一种旋光体是药物，而另外一种则可能是有毒副作用的。在1992年，美国食品医药管理局（FDA）就明确要求凡是新的光学活性药物都必须把光学异构体分离出来，分别测定其药物动力学和毒理学的各项指标。这项要求就对于手性物质的拆分有了更高的要求。而针对一般的手性试剂价格昂贵的情况，运用分子印迹技术就完全能解决这个弊端，而且相对来讲，分子印迹技术还具有操作容易、价格低廉、机械性能好、可反复使用等优点。

3 膜分离

分子印迹技术还在膜分离方向有着较好的使用。利用分子印迹技术制备的聚合物分离膜有很高的选择性，并且有很高的收率，能够有效的抵抗恶劣环境，是膜仿生中一个突破性进展。

此种方法得到的膜具有相当好的稳定性和机械强度，且处理量高，容易放大，明显优于生物膜。Kobayashi等制备出了茶碱的分子印迹聚合物薄膜，这种薄膜是丙烯腈和丙烯酸的聚合物。研究发现在相转化过程中，分子印迹聚合物成功的识别了茶碱分子的形状，其吸附量远远大于咖啡因。除此之外，有科学家证明该薄膜对L异构体也有较强的选择性。更加充分有力的证明了分离膜的较高的特异识别选择性，成功开启了该领域的又一个分离方向。一般应用于膜分离的物质有氨基酸及其衍生物、茶碱、莠灭净、肽、阿特拉津、9-乙基腺嘌呤等。

4 药物分析

除了以上三个分离方向，利用分子印迹聚合物对药物具有特殊的选择和识别能力，在药物分析、手性药物的分离、富集和提纯方向也有广泛应用。Vlatakis等以甲基丙烯酸和双甲基丙烯酸亚乙酯这两种物质聚合得到的共聚物为印迹高聚物，分析血清中的药物浓度，准确的测量了人体血浆中药物分子的含量。而在此项分离技术中，分子印迹技术又可以分为以下几类药物分析方法：

（1）MIPs作为HPLC的固定相

利用此种方法，Matsui以金鸡纳生物碱类作印迹分子，成功分离了辛可尼丁、奎宁和奎尼丁。苏立强利用茶碱为印迹分子的固定相，成功分离和识别在茶碱和咖啡因混合物中的茶碱。孟子晖有效分离了辛可宁和辛可尼丁。雷建都利用S-萘普生作模板分离出布洛芬和酮洛芬。Walshe等[7]人采用N-丙烯酸基-丙氨酸和S-普萘洛尔的印迹聚合物填充的毛细管电泳实验成功得分离了普萘洛尔对映体。

（2）MIPs-Solid-phase extraction（SPE）

利用此项技术，郭洪声用头孢氨苄为模板分子，SPE分析技术监测头孢氨苄在人体、尿液中的浓度。同法可选择性地识别利凡诺、4-氨基吡啶、奎宁。也有外国的科学家利用此项技术， 成功分离和富集了肝脏中的克仑特罗。

SPE的优点是不需要大量的生物样品。若是可以找到合适的吸附剂，SPE将会是一种更加洁净和方便的方法。

（3）MIP-CEC

毛细管电色谱（capillary electrochromatogrph， CEC）是一种新型的分离技术，有效的改善了HPLC柱效较低的缺点。Nilsson等[8]应用此项技术分离了苯甲脒和喷他脒。这是有高效分离的新的有待发展的一种分离技术。

利用以上三种方法，分子印迹技术成功的在药物分析领域得到了较好的应用。

5 结束语

分子印迹技术的特点是分子印迹聚合物的制备简单、易于保存、具有较强的稳定性能、对于目标物质具有很高的选择识别能力，因而得到广泛的应用分子印迹聚合物在该领域都呈现出了良好的应用前景。但是此项技术还没有完全的成熟起来，人们对于分子印迹技术的认知也还停留在试验阶段，科研学者们仍在这条路上寻求新的发展，以满足生产生活的各项需求。

参考文献：

[1]Kim J B， Terabe S. Online sample preconcentration techniques in micellar electrokinetic chromatography[J]. Pharm Biomed Anal， 2003（30）： 1625-1643.

[2]李萍， 戎非， 朱馨乐， 等. 右旋临氯扁桃酸分子印迹聚合物的制备及结合特性研究[J].高分子学报， 2003， 5： 724-727.

[3]蒲家志， 汤又文， 胡小刚， 等. 药物利多卡因分子印迹聚合物的制备及识别特性[J]. 华西药学杂志，2004， 19（2）： 84-87.

[4]胡树国， 王善韦， 何锡文. 扑热息痛分子印迹聚合物应用于固相萃取的研究[J]. 化学学报，2004， 62 （9）： 864-868.

[5]张立永， 成国祥， 陆书来， 傅聪， 尹玉姬；悬浮聚合法制备西咪替丁印迹聚合物微球的分子选择性能[J]. 分析化学， 2003， 06：26-27.

[6]张秀莉. 三次采油用聚丙烯酰胺新引发体系研究化学及表征[J]. 化学工业与工程， 2001， 18（6）： 316-322.

[7]Cheng Z Y， Li Y Z. The role of molecular regular recognition in regulating catalytic activity of peroxidase-like polymers imprinted by a reductant substrate[J]. Journal of Molecular Catalysis A： Chemical， 2006， 256（1-2）： 9-15.

[8]Nilsson C， Bloch KM， Brockstedt S， et al. Tracking the neurodegeneration of parkinsonian disorders-a pilot study[J]. Neuroradiology， 2007， 49（2）： 111-119.