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中药材提取分离新方法——分子印迹技术 中国药科大学
1、概述
2、分子印迹技术的基本原理
3、分子印迹聚合物的制备
4、中药提取分离中的应用
5、分子印迹技术存在的问题
6、分子印迹技术发展趋势
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。
一、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(分子印迹聚合物)。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。
二、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:
1、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。
2、聚合加交联剂,使复合物通过聚合反应形成聚合物。
3、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、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。
优点是印迹分子与功能单体分子之间的作用力强, 印迹位点精密确定。
缺点是功能单体选择有限,印记分子结合和解离速度慢,难以达到热力学平衡,不适于快速识别。
2、非共价键法也称自组装法。印迹分子与功能单体通过氢键、金属配位键、偶极作用、离子化作用、范德华力等多种非共价键作用力生成分子自组装体。这种过程是模拟生物中多重分子间作用而具有立体效应。
优点是可使用多种功能单体,模板分子多样且易于用适宜的溶剂洗脱。
缺点是在聚合前,模板分子与单体可形成多种分子络合物,制备的MIP 结合位点不均匀,常导致非特异性结合。由于该法灵活方便,制备过程简单,使得此法比共价键法更适用。