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分子印跡技術(shù)論文

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  分子印跡技術(shù)是將高分子科學(xué)、材料科學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)工程等有機(jī) 集成.下面小編整理了分子印跡技術(shù)論文,歡迎閱讀!

  分子印跡技術(shù)論文篇一

  淺析分子印跡技術(shù)的發(fā)展及在化工制藥篩選的應(yīng)用

  【摘要】本文概括的介紹了近年來(lái)關(guān)于分子印跡技術(shù)在生物大分子方面的發(fā)展、應(yīng)用和檢測(cè)情況,為生物材料領(lǐng)域研究工作提供了相關(guān)研究熱點(diǎn)。

  【關(guān)鍵詞】蛋白質(zhì);分子印跡;特異性識(shí)別

  1 引言

  在各種各樣的生物學(xué)過(guò)程中,蛋白與膜的作用通常是多位點(diǎn)的,多重位點(diǎn)作用與單重位點(diǎn)作用不同,蛋白質(zhì)與表面之間具有更大的接觸面積,有更高的親合力,能夠誘導(dǎo)膜表面組分分布形式改變,在醫(yī)藥、環(huán)境、發(fā)酵及食品加工等方面的生物傳感器研制至關(guān)重要。Langmuir單分子層膜的側(cè)向流動(dòng)對(duì)配體分子的自由重排起到很重要作用,單分子膜組分側(cè)向重排能夠更有利于隨后的蛋白結(jié)合[1]。單層膜的重排僅僅是模板和功能化單體之間的二維液相相互作用,但是卻能夠用作分子印跡材料[2]。從開(kāi)始利用到最近用合成物質(zhì)模仿分子識(shí)別的生物特性,科學(xué)家們投入 大量時(shí)間和精力,在諸多合成方法中分子印跡技術(shù)是最有前景的方法之一[3]。

  2 分子印跡技術(shù)

  分子印跡技術(shù)(molecular imprinting technique,MIT)也叫分子模板技術(shù),最初源于20世紀(jì)40年代的免疫學(xué),當(dāng)時(shí)Pauling首次提出抗體形成學(xué)說(shuō),為分子印跡理論的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)[4]。它通??擅枋鰹橹圃熳R(shí)別“分子鑰匙”的人工“鎖”的技術(shù)。1972年首次成功制備出MIP[5],使這方面的研究有了突破性進(jìn)展。然而它制備方法如整體聚合、乳液聚合、懸浮聚合等所制得的聚合物呈塊狀,顆粒較大,不易研磨過(guò)篩,由于聚合物的高度交聯(lián)結(jié)構(gòu),致使其內(nèi)部模板分子的洗脫比較困難[6]。同時(shí)因包埋于聚合物本體之中,都存在結(jié)合位點(diǎn)分布過(guò)深、不易洗脫、受位阻影響,這部分印跡空穴可接近性差,結(jié)合容量低等缺點(diǎn)。

  3 小分子印跡技術(shù)分類

  依據(jù)功能單體和模板分子的作用機(jī)理不同,分子印跡可分為共價(jià)印跡和非共價(jià)印跡以及半共價(jià)印跡法。前者是模板分子與功能單體先通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合繼而進(jìn)一步聚合進(jìn)行印跡的方法,此方法由Wulff課題組于1972年首次提吃并成功制備[7]。共價(jià)鍵作用的優(yōu)點(diǎn)是在聚合反應(yīng)中能獲得在空間上精確固定排列的結(jié)合基團(tuán),缺點(diǎn)是作用較強(qiáng),解離速度慢,難以達(dá)到熱力學(xué)平衡,識(shí)別能力與生物識(shí)別相差太遠(yuǎn),制備條件苛刻且價(jià)格昂貴。第二種方法是分子與單體之間通過(guò)氫鍵、離子鍵、 堆積、范德華力等形成預(yù)組織化合物,在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步聚合得到印跡聚合物。該方法優(yōu)點(diǎn)是制備過(guò)程簡(jiǎn)單,適用范圍廣泛,這一技術(shù)在生物傳感器、人工抗體模擬及色譜固相分離等方面有了新的發(fā)展。缺點(diǎn)是分子間作用力較弱,需加入過(guò)量的功能單體,降低萃取選擇性,印跡分子與單體的化學(xué)計(jì)量數(shù)比難以確定[8]。除了上述方法之外,分子印跡聚合物的制備方法還有親和印跡法、冷凍干燥法、抗原決定基法。

  4 生物大分子印跡技術(shù)

  對(duì)于蛋白表面印跡的制備可以利用空氣-水界面上的油脂分子聚集再通過(guò)對(duì)單層膜轉(zhuǎn)移和固定完成[12]。這種單層油脂印跡膜在能夠形成定向印跡點(diǎn),具備優(yōu)異的質(zhì)量傳輸能力。這種通過(guò)“剪裁”適宜的油脂分子單層膜具有高的蛋白親合性,并且能夠通過(guò)完整的表面印跡來(lái)實(shí)現(xiàn)信息儲(chǔ)存和生物傳感,美國(guó)的North Brunswisk公司,法國(guó)的Semorex公司等都已經(jīng)開(kāi)始商業(yè)化生產(chǎn)分子印跡模板[13,14]。

  由于生物大分子與生俱來(lái)的一些技術(shù)上的問(wèn)題使得這種分子印跡的使用和推廣比較困難,特別是蛋白通常不能夠溶解在有機(jī)溶液中(蛋白普遍溶解在條件溫和的含水溶液中)[15,16],故而蛋白質(zhì)的分子印跡研究還較少有成功的范例。由于傳統(tǒng)方法制作的印跡模板特別實(shí)在較為苛刻的條件下,因而阻礙生物大分子在其中的擴(kuò)散與出入。Takeuchi研究組[17]做了一系列的有關(guān)選擇性吸附的蛋白分子印跡實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)蛋白的親合性明顯提高,但是選擇性適中,例如維生素B�抗生素蛋白,蛋清溶菌酶�抗鼠溶菌酶。

  5 大分子印跡方法

  包埋法是制備蛋白質(zhì)分子印跡聚合物的主要方法。該法是將蛋白質(zhì)模板分子、功能單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑按一定比例溶解在溶劑中,通過(guò)脫氣除氧,經(jīng)引發(fā)聚合形成塊狀聚合物,然后將塊狀聚合物研磨、過(guò)篩,選擇一定粒徑范圍的聚合物,經(jīng)過(guò)洗脫除掉模板分子,隨后用作吸附實(shí)驗(yàn)的介質(zhì),但是模板分子形成的部分識(shí)別位點(diǎn)完全被包埋,空間位阻影響其吸附容量。為了克服包埋法的局限性,Mosbach等提出了表面印跡法[19]。該法在聚合溶液中引入基體,讓單體與模板的聚合發(fā)生在基體的表面,表面分子印跡技術(shù)在表面積很大的基體表面進(jìn)行印跡,與傳統(tǒng)的本體分子印跡聚合物相比,不僅克服空間位阻的影響,而且能產(chǎn)生更多易于接近的識(shí)別位點(diǎn)印跡位點(diǎn)存在于粒子的表面或接近表面,有利于蛋白質(zhì)向印跡孔穴擴(kuò)散,并且利于印跡分子的洗脫和目標(biāo)分子的再結(jié)合,提高模板分子的利用率因而增大了吸附容量,傳質(zhì)速度快,結(jié)合效率高,是一種理想的蛋白質(zhì)印跡的方法,成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。

  6 總結(jié)與展望

  分子印跡是集高分子合成、物化分子設(shè)計(jì)、分析、分離和測(cè)試,生物和醫(yī)學(xué)等眾多相關(guān)學(xué)科的優(yōu)勢(shì),相互滲透而發(fā)展起來(lái)的一種材料制備新技術(shù),許多熱力學(xué)和光譜分析技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到這方面研究上,期望能夠利用分子印跡技術(shù)進(jìn)一步說(shuō)明作用對(duì)蛋白和糖類化合物之間的相互作用。

  參考文獻(xiàn)

  [1] Hayward,J. A.; Chapman,D. Biomaterials 1984,5,135

  [2] 董文國(guó),張敏蓮,劉錚.化工進(jìn)展,2003,22,683

  [3] 史瑞雪,郭成海,皺小紅,等.化學(xué)進(jìn)展,2002,14,182

  [4] Wulff,G.; Sarhan,A.; Zabracki,K. Arp. Tetrahedron Letter 1973,23,329

  [5] 仰云峰,車愛(ài)馥,吳健,徐志康.化學(xué)通報(bào),2007,324

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  [8] Kee,E.; Christine,B.; Majors,R. E. LCGC 2001,19,942

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  作者簡(jiǎn)介

  鄭海富,江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院,工程師,研究生學(xué)歷,研究方向?yàn)槲锢砘瘜W(xué)。

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