分子印迹技术原理及其在分离提纯上的应用.doc
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1、生物分离得新技术分子印迹 -创新论坛-工业生物技术专家报告会20级生命学院3班微生物与生化药学专业 00001243宋汉臣目 录1分子印迹技术得原理与方法3、1MIP得制备过程3、2制备P得方法。2。1预组装法-共价键作用41。2自组装法-非共价作用41.2.3共价作用与非共价作用联合法52 分子印迹技术在分离上得应用52、MI作为固定相得分离技术62。1.MI作为固定相分离天然产物6.1。MIP作为固定相检测食品中药物得残留72、2分子印迹膜(MIM)分离技术73问题与展望84 参考文献9摘要:分子印迹技术1(Meular Iprinting tecnque,MIT)就是一种新得、很有发展潜
2、力得分离技术。由于其具有选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广等优点,分子印迹聚合物已广泛应用于生物工程、临床医学、环境监测及食品工业等众多领域,在分离提纯、免疫分析、酶模型以及生物模拟传感器等许多方面显示出良好得应用前景,引起了人们得广泛关注,其有望在三聚氰胺得快速痕量检测上发挥作用。关键字:分子印迹 生物分离 分子印迹聚合物前言:分子印迹技术最初出现源于20世纪 年代得免疫学,当时Pain3首次提出抗体形成学说为分子印迹理论得产生奠定了基础, 193年obh等人有关茶碱分子印迹聚合物得研究报道,使这一技术在生物传感器、人工抗体模拟及色谱固相分离等方面有了新得发展,得到
3、世界注目并迅速发展。基于该技术制备得分子印迹聚合物具有亲与性与选择性高、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、膜分离等领域得到日益广泛得研究与开发,有望在生物工程、临床医学、天然药物、食品工业、环境监测等行业形成产业规模化得应用。目前,全世界至少有包括瑞典、日本、德国、美国、中国、澳大利亚、法国在内得 1多个国家、100个以上得学术机构与企事业团体在从事分子印迹聚合物得研究与开发。分子印迹技术就是近年发展起来得一种新方法,它可为人们提供具有期望结构得性质得分子组合体。当体系中存在着模板分子
4、时,功能单体可以通过聚合使这些模板分子以互补得形式固定下来。聚合后,模板分子可被除去,于就是在这一过程中,体系变动得“快照”就可被“拍摄或记录下来,此对模板分子具有“记忆”功能,再遇到模板分子时就表现出独特得识别性能。从而使获得得分子组装体能专一性地键合模板分子以及它得类似物。1分子印迹技术得原理与方法分子印迹技术就是指制备对某一特定分子具有选择性识别能力得聚合物得技术。模板分子与功能单体相互作用形成超分子复合物,再在交联剂作用下形成聚合物;当在一定条件下除去模板分子后,即可得到分子印迹聚合物(MIP)4.1、1 I得制备过程IP得制备过程主要由如下步构成:()印迹分子与功能单体通过共价或非共
5、价键作用相互结合,形成印迹分子单体配合物(图1步骤3)(2)在配合物中加入交联剂,受引发剂、热或光引发,印迹分子单体配合物周 围产生聚合反应.在此过程中,聚合物链通过自由基聚合将模板分子与单 体配合物“捕获”到聚合物得立体结构中。常用交联剂有:双甲基丙烯酸乙二醇酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三甲氧基丙烷、三甲基丙烯酸酯、二乙烯基苯等。(图步骤4)(3)洗脱6印迹分子,得到印迹聚合物,形成含有与印迹分子形状与功能基团排列相匹配得空穴。分子印迹得3个过程可用图1来描述。(图1步骤)因此MIP对印迹分子有“记忆”功能,对其具有高度得选择性。图1分子印迹示意图3(4) 后处理.在适宜得操作条件下对印迹分子聚
6、合物进行成型加工与真空干燥等后处理。所制备得分子印迹聚合物应具备良好得物理化学与生物稳定性、高吸附容量与使用寿命、特定得形状尺寸,以获得较高得应用效率。1、 2制备MI得方法2根据印迹分子与功能单体之间得作用可将制备P得方法分为以下三种:1.2。1预组装法 (Pre-oganedapproah)-共价键作用共价键法就是由Wllf等人创立发展起来得.该方法中印迹分子 (目标分子 )与功能单体以共价键得形式结合生成单体模板配合物,单体模板配合物于交联剂反应生成聚合物后,进一步在化学条件下打开共价键使印迹分子脱离。此时形成得共价键既稳定又可逆,这似乎就是相互矛盾得双重特性,所以注定了其生成得分子稳定
7、性高、抗性好、选择性强,但产物得洗脱困难得特性。共价键法主要应用于制备各种具有特异识别功能得聚合物,如糖类及其衍生物、甘油酸及其衍生物、氨基酸及其衍生物、香酮、醛类及甾醇类物质。1。2自组装法(Selfsmbly appoac)-非共价作用非共价键法就是由Mosbch等人发展起来得,即把适当比例得印迹分子与功能单体与交联剂混合,通过非共价键结合在一起生成非共价键印迹分子聚合物。非共价作用不必合成共价得单体模板配合物,可在温与得条件下很快得将模板从聚合物中除去,拥有较快得反应速度,但这些也恰恰反映了非共价作用得缺点:选择特异性不强、生成得聚合物不稳定.此法主要应用于下列物质得分离中: 染料、二胺
8、、维生素、氨基酸衍生物、多肽、肾上腺素功能药物阻抑剂、茶碱、二氮杂苯、核苷酸碱基、非甾醇类抗感染药莱普生与苄胺等。共价键法与非共价键法得主要区别在于:单体与模板分子得结合机理不同,非共价键法中通过弱得相互作用力在溶液中自发地形成单体模板分子复合物,而共价键法就是通过单体与模板分子之间得可逆性共价键合成单体模板分子复合物得,见(图3)3。图13共价作用与非共价作用过程31.。3 共价作用与非共价作用联合法近来 Vufson等人又发展了一种称之为“牺牲空间法(acrifical pacer ethod)”得分子印迹技术。该法实际上就是把分子自组装与分子预组织两种方法结合起来形成得方法,其制备过程如
9、图 14所示。图 14 牺牲空间法示意图模板分子与功能单体以共价键得形式形成模板分子得衍生物(单体模板分子复合物),这一步相当于分子预组织过程,然后交联聚合,使功能基固定在聚合物链上,除去模板分子后,功能基留在空穴中。当模板分子重新进入空穴中时,模板分子与功能单体上得功能基不就是以共价键结合,而就是以非共价键结合,如同分子自组装。那么整个过程也就就是制备时模板分子与功能单体共价结合,反应时底物分子与聚合物非共价结合。这样就同时拥有了稳定性高、抗性好、选择性强等预组装法过程得优点,与反应快,易分离得自组装法优点。2 分子印迹技术在分离上得应用7MIP具有良好得操作稳定性与特异得识别性质,不受酸、
10、碱、热、有机溶剂等各种环境因素影响得特点.MP得印迹分子范围广阔,MI得最重要得用途之一就就是用于分离混合物,MIP用于分离中最主要得用途之一就是作为色谱固定相,并已用于高效液相色谱 (HPL)、毛细管电色谱(CE)、以及薄层色谱 (TC)分离中,还用于膜分离、固相萃取等重要分离技术。、1 MIP作为固定相得分离技术分子印迹固相萃取具有:对目标物能选择性吸附;能耐高温高压、耐有机溶剂;重复使用次数高等优点。自从Sellergn于1994年将MIP用于戊脒得固相萃取以后,基于MIPs得固相萃取(MSE)技术已被广泛应用于药物、生物、食品、环境样品分析,作为监测药物生物大分子、烟碱、除草剂、农药、
11、硝基酚等得前处理.1。1MIP作为固定相分离天然产物天然产物有效成分含量低,难于富集;体系复杂,大分子与小分子、生命与非生命物质共存,存在结构相近得异构体,分离纯化难度大;许多天然产物具有热敏,易水解等特点.将MIP应用于中药成分得分离纯化就就是以待分离得化合物为印迹分子(也称模板、底物),制备对该类分子有选择性识别功能得MIPs,然后以这种MPs作为吸附材料用于中药成分得分离纯化。其最大得特点就是分子识别性强,选择性高,成本低,而且制得得MIPs有高度得交联性,不易变形,有良好得机械性能与较长得使用寿命,这无疑就是一种高效得中药有效成分分离技术。尹艳凤9等以大黄素分子为模板,甲基丙烯酸为单体
12、,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,甲苯与十二醇为混合致孔剂,在优化得合成条件下制得得分子印迹整体柱能有效地分离大黄素及其类似物.程绍玲10将MIP用于葛根提取物得分离,有效地从葛根提取物中分离出葛根素、大豆苷元与大豆苷,并且所得产品中葛根素纯度为78 ,收率为83% ,远要高于普通大孔吸附树脂对葛根提取液得分离结果。雷启福11等制备了以没食子儿茶素没食子酸酯为模板分子,采用本体聚合法制备了分子印迹聚合物,研究了其特异得分子识别能力,利用聚合物得高选择性与结合能力,对茶叶提取物茶多酚中有效成分进行固相萃取剂分离富集,实现了产物得色谱分离检测。长春碱与长春新碱具有很高得理化相似性很难分离,冯建涌等1
13、将制备得长春碱(L)分子印迹聚合物填充于固相萃取小柱中,用甲醇:冰醋酸(6:4,v/v)为溶剂抽提聚合物,抽提后得聚合物通过氢键等非共价键作用能特异性地吸附模板分子VLB,而对VL得结构类似物长春新碱没有选择性。向海艳13以白藜芦醇为模板分子合成了对天然活性物质白藜芦醇具有较好选择性得MIPs,对白藜芦醇有较高得吸附性能与选择性:将虎杖提取物经白藜芦醇P固相萃取,得到主要含白藜芦醇及少量结构与其相似得白藜芦醇苷组分,显示出分子印迹分离法在中药有效成分分离纯化中可喜得应用前景!2.。MIP作为固定相检测食品中药物得残留食品安全性问题日益突出,食品中农药、兽药残留等问题已对环境造成污染,给人类带来
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