面向硝化纤维素检测应用的分子印迹聚合物基传感器的制备表征及性能研究(2)
参考文献21
1 绪论
1.1 起源及概况
分子印迹技术[1-8]（MIT）是制备分子印迹聚合物（MIP）的一项新型技术。制备的MIP能对模板分子进行高灵敏度的检测和吸附。MIT起源于免疫学，源于Pauling制备了与抗原结构上匹配的抗体。自此以后，科学家们进行了多次探索，尝试模拟天然生物大分子之间的识别过程。20世纪40年代末，“分子印迹”这个概念得以问世。1972年wulff等人聚合得到对糖类具有高选择性的分子印迹聚合物，分子印迹方面才有了较大进展。1993年，Mosbach等人成功研制出茶碱的分子印迹聚合物，并在《nature》上发表了研究成果的详细报道。从此世界各国的学者都纷纷转向分子印迹技术的研究，这方面的论文发表量逐年增加。
通过分子印迹技术合成得到的分子印迹聚合物，不仅对目标分子具有高度的专一性和灵敏度，而且分子印迹聚合物的稳定性好，不会因受到阳光、酸碱等刺激而变性失活，可以重复使用。因此分子印迹聚合物在化学、中药提取、安检、污染物探测等方面有很多的应用。主要应用有：电化学型传感器[9]、仿生化学传感器[10]、药物分离[11]、固相萃取[12]等。
1.2 原理及分类
1.2.1 MIT的基本原理
MIT是先使模板分子与功能单体产生相互作用。然后加入引发剂共聚后，模板分子的官能团被交联的聚合网络“冻结”在特定位置。在共聚过程结束后，通过某种方法将模板分子从聚合物中除去。在MIP中会得到了许多的空腔。这些空腔在结构上与模板分子互补。通过此空腔，MIP能准确识别模板分子，从而对其特异性吸附。作为传感器中的识别材料，MIP已经获得了一致认可。与它们的生物副本相比，MIP不仅坚固，而且受温度、酸碱、压力等外界因素的影响小，制造成本低并且可重复使用。
1.2.2 MIT的分类
MIT主要分为有两类：共价键法以及非共价键法。
共价键法，也称为分子预组装法。这种方法由Wulff等创立。共价键法中，模板与单体通过共价键连接。由于模板与单体间的结合牢固，一般物理方法如搅拌、溶剂溶解等，无法破坏其相互作用的化学键。因此生成聚合物后，模板分子必须用化学方法除去。故共价键法具有结合位点准确、结构稳定、对模板分子结合力较强、专一性好的优点。它的缺点是模板分子难以除去，在聚合物中会残留部分的模板分子。而且模板分子与功能单体间具有强的化学键力，很难找到能达到此要求的模板以及与其匹配的单体。除此之外，MIP对目标分子的识别过程缓慢，制成传感器等器件时工作效率较低。正因为这个原因，共价键法应用的并不广泛。现已制成硼酸酯[13]、席夫碱[14]、氨基酸衍生物[15]、腺嘌呤等物质的MIP。
非共价键法，也称为分子自组装法[16]。这种方法由Mosbach[17]提出。非共价键法中，模板与单体依靠弱的相互作用力连接。这种作用主要包括螯合作用、离子键、氢键、范德华力等作用力。在交联剂作用下进行聚合过程，模板与单体间的作用因此固定下来。故模板被聚合物包覆在中间。通过电流、清洗等物理方法削弱乃至去除单体与模板间的作用，从而除去模板。因此在MIP中保留下的空腔，具有能对模板分子特异性识别的结构、大小及独特的作用位点，能够特异识别模板分子及其类似物。
非共价键法的优点是MIP容易合成，只需要将必需的原料混合在一起直接聚合。而且去除模板过程简单，不需要在严苛的条件进行。 MIP与模板的结合迅速，能快速进行识别分析，操作性上远远优于共价键法。这种方法中，单体与模板的作用不强，这将对印迹的效果产生很大的影响。非共价键作用中，氢键作用强、选择性好，并且氢键具有方向性；在一定距离内，氢键才能形成。氢键的这些特点有利于分子间的识别，因此氢键作用最为常见。非共价键法虽然简便但是印迹效果很明显，现已经广泛的应用在MIP的制备中。现已制备苏丹红染料[18] 、沙林酸[19]、烟酸[20]等物质的MIP。
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