《蛋白质与酶工程》课程论文--分子印迹技术的基本原理及应用

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1、《蛋白质与酶工程》课程论文分子印迹技术的基本原理及应用姓名：尹韵琦专业：2011级生物科学学号：20114083042日期：2013年6月摘要：分子印迹是制备具有分子特异识别功能聚合物的一种技术，近年来，这项技术取得了重大的突破和进展，影响到社会多方面的领域。本文介绍了分子印迹技术的基本原理，综述了该技术在环境领域、农药残留检测应用、食品安全检测、药学应用的研究进展。关键词:分子印迹技术，分子印迹聚合物，基本原理，研究进展绪论：分子印迹技术(molecularimprintingtechnique，MIT

2、)属于超分子化学范畴，是指以某一特定的目标分子为模板分子，制备对该分子具有特异选择性聚合物的过程，通常被描述为制备与识别“分子钥匙”的“人工锁”的技术。20世纪40年代Pauling在免疫学研究中提出抗体形成学说是分子印迹的起源，1949年Dickey制备硅胶吸附剂时提出“专一性吸附”理论是分子印迹的萌芽，1977年Wulff等依据印迹分子和功能单体之间共价键相互作用，首次合成的分子印迹聚合物(molecularimprintingpolymers，MIPs)是分子印迹技术形成的标志，特别是1993年Vl

3、atakis等在Nature上发表有关茶碱分子印迹聚合物的报道后，分子印迹聚合物以其通用性和惊人的立体专一识别性，越来越吸引科研工作者的兴趣。由于分子印迹聚合物具有亲和性并且选择性高，对外界恶劣环境(高温、高压、强酸、强碱、有机试剂等)耐受能力强，室温下贮存多年而识别能力无明显下降，稳定性好，使用寿命长，应用范围广等特点而逐渐受到人们青睐。近年来，分子印迹技术已广泛应用到环境保护、药物研发、生物技术、食品安全等领域，并将显示出广阔的应用前景。随着人们健康意识的增强，作为食品和环境中有机污染物之一的农药，其

4、残留越来越受到人们的关注。目前国内外要求食品和环境中农药残留限量越来越低，因此迫切需要开发一种选择性好、灵敏度高、操作简单快速、成本低、高效可靠的检测技术以适应今后农药残留检测技术的发展;而分子印迹技术的特点顺应了农药残留检测技术的发展趋势，在农药残留检测领域中将有广阔的应用前景。一、分子印迹技术的基本原理分子印迹技术是将模板分子(印迹分子、目标分子)与交联剂在聚合物单体溶液中进行聚合得到固体介质,然后通过物理或化学方法洗脱除去介质中的模板分子,得到“印迹”有目标分子空间结构和结合位点的MIPs.可以设想

5、:一系列功能单体在溶液中与模板分子相遇,它们之间可以通过氢键、静电作用、疏水作用以及其它非共价的相互作用,使这些功能分子彼此间以与模板分子结构相互补的有序状态而排布起来[1]:在功能单体和模板分子之间制备出共价的配合物或形成非共价的加成产物;对这种单体-模板配合物进行聚合;将模板分子从聚合物中除去.在第一步中,功能单体和模板分子之间可通过共价联结或通过处于相近位置的非共价联结而相互结合.第二步,配合物被冻结在高分子的三维网格内,而由功能单体所衍生的功能残基则按与模板互补方式而拓扑地布置于其中.在第三阶段,

6、将模板分子从聚合物中除去,于是在高聚物内,原来由模板分子所占有的空间形成了一个遗留的空腔.在合适的条件下,这一空腔可以满意地“记住”模板的结构﹑尺寸以及其它的物化性质,并能有效而有选择性地去键合模板(或类似物)的分子。二、分子印迹技术的特点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。1.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。2.实用性，即它可以与天然的生物分子识别系统如酶与底物、抗原与抗体、受体与激素相比拟，但由于它是由化学合成的方法制备的，因此又有

7、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。一、分子印迹技术的研究进展1.环境领域的研究进展分子印迹聚合物能够在复杂的体系中识别专门的化合物,具有很高的亲和性与选择性,并且具有抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长等特点,分子印迹技术在环境监测和废水处理领域的应用已经引起了环境工作者的广泛关注。2.MIT在环境分析中的应用1)MIPs用作样品检测传感器研究表明，MIPs可作为水质检测传感器的敏感元件，通过研制成各种类型的耐受性强、成本低廉的分子印迹传感器，以实现对水质

8、的快速定量检测[2]。利用MIPs制作的化学传感器主要有电化学传感器和光化学传感器两种类型。2)MIPs膜分离环境样品检测往往需要进行纯化与分离等预处理。MIPs膜分离技术是利用MIPs膜对某一分子的高度选择性,将其从基质中吸附并分离出来,作为固相萃取剂其可简化环境样品分析时复杂的预处理手续,极大地方便了样品的采集、富集和分析。MIPs膜可以对模板分子进行特异性吸附,具有通透量大、处理能力强的优点[3]。目前,MIPs膜的应用