分子印迹冰胶聚合物研究进展.pdf

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1、第43卷分析化学(FENXIHUAXUE)评述与进展第11期2015年11月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1777～1784DOI：10．11895／j．issn．0253~820．150356分子印迹冰胶聚合物研究进展王建王沁梅田莉莉杨晨于素华杨春(扬州大学化学化工学院，扬州225002)。(西安交通大学电气工程学院，西安710049)摘要冰胶是在低于体系凝固点以下，通过聚合或交联反应制备的疏松的、大孔状的凝胶，其在分析化学领域的应用，主要是将分子印迹技术的构效预知性、特异识别性与冰胶的多孔结构和高通量结合，构

2、成“分子印迹冰胶法”；分子印迹冰胶法在蛋白质分离纯化方面，对于保持蛋白质的生物活性，有独特的优势。冰胶通常制备成颗粒包埋型分子印迹冰胶填充柱或整体柱，也可制备成分子印迹选择性分离膜；所选的模板成分可以是无机离子、小分子或大分子，也可以是大分子上的某些片段；既可以是单分子(片段、离子)，也可以是多种分子(片段、离子)的混和物，即混和模板法；既可以直接是目标物本身，还可以是目标物质的结构类似物、同位素标记物及目标物质的片段，即虚拟模板法；甚至还可直接以复杂样品中的高丰度组分作为模板制备分子印迹冰胶，使高丰度组分被选择性吸附，从而使低丰度成分的信号增强，即待

3、定模板法。关键词冰胶；分子印迹；填充柱；整体柱；分离膜；模板分子；评述1引言在室温及以上温度下单体通过聚合制备出的多孔聚合物叫常规凝胶，如在0～_20℃下进行聚合反应，因温度低于溶剂的凝固点，此时含有单体或聚合物前体的半凝固反应体系发生聚合或交联，其产物在室温下解冻，除水后形成疏松的、大孔状的凝胶聚合物叫冰冻凝胶，简称冰胶(Cryoge1)；当以水为溶剂时，水既为分散剂，同时又充当致孔剂，通过相分离形成冰胶的超大孔结构，即水凝结成的冰晶生长并连为一体，形成完全相连的冰冻骨架，点缀于其中的富含反应物的液态有机微相，反应后形成孔壁，并保持双链结构；冰晶的形

4、状与尺寸决定了冰胶内部相连的大孔的形状与尺寸I2J。通过选择合适的模板、单体、交联剂分子，或通过不同方法在冰胶内部孔表面进行化学修饰或接枝改性，得到具有不同形貌、不同孔结构与不同识别功能的活性位点，在提高选择性的同时，兼顾增加吸附容量J。冰胶的弹性孔壁本身具有较好的力学稳定性，在多次压缩50％以上，或经多次干燥、溶涨后，冰胶的孔结构与性能均不变，极有利于干态储藏、再生和重复使用J。利用冰胶的温敏特性，改变温度，冰胶整体发生膨胀与收缩，冰胶内部的孔结构也会随之而变化，从而改善分子印迹冰胶整体柱的柱效，改善分离，。Bereli等于2008年开始了分子印迹冰

5、胶法(Molecularimprintingcryogel，MIC)的研究，它将冰胶的大孔结构和高通量特性与分子印迹技术的构效预知性和特异识别特性结合，构成了一种独特的亲合分离技术J，应用于从复杂环境水样及血液、尿液、发酵液、细胞破裂上清液等生物样品中快速、高选择性地进行手性识别、生物分离、去除重金属离子、定向解毒等，mJ，亲合性提取小分子、无机离子以及多肽、蛋白质、核酸等生物大分子，甚至可直接固定与分离病毒粒子、细胞器、细胞及微生物等¨。2结构与性质冰胶制备过程如图1所示。当以水为溶剂时，将模板物质、结构单体、功能单体、交联剂(或聚合物如聚乙烯醇(p

6、VA)与交联剂戊二醛(GA))加入水中，在0~C～-20~C时，由(NH4)2S08、KHS208等氧2015-04-29收稿；2015-07-26接受本文系国家自然科学基金项目(No．21375115)资助E-mail：cyang01@126．corn1778分析化学第43卷化剂与NaHSO，、N，N，N，N一四甲基乙二胺等还原剂组成的引发体系引㈤发低温自由基聚合反应，再经室温解冻并洗去模板分子后，得到具有合适空间结构的分子印迹冰胶。2．1单体与交联剂lStruc翌turalmonomerI目前，冰胶聚合物的结构单体主要为：甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA

7、)j、丙烯酰胺厂—潭_Functionalmonomer(AAM)、』)V，Ⅳ一二甲基丙烯酰胺————一聚合(DMAM)14J、N一异丙基丙烯酰胺(NI．厂——]—Polym—erizationICrosslinkerlO℃—．20℃PAm)15j、乙烯己内酰胺(VCL)16]、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)17]及2丙烯酰lTemplatemoleculel胺基一2一甲基丙烷磺酸(AMPS)等。部分+广——]结构单体如图2所示。因pHEMA有较好的lInitiatorl化学惰性、较高的机械强度、较好的化学稳图1分子印迹冰胶制备过程示意图定性和生物

8、稳定性，以及较好的生物相容Fig．1Aschematicrepresentationforpr