本文關(guān)鍵詞：納米結(jié)構(gòu)分子印跡聚合物及其在藥物分析中的應(yīng)用進(jìn)展，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第４０卷２０１２年９月

　　　　　　　　　

分析化學(xué)（ＦＥＮＸＩＨＵＡＸＵＥ）　　評(píng)述與進(jìn)展ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎａｌｔｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒ　　　�。�

第９期

　　　　　　　　　　　

１４６１－１４６８

：／ＤＯＩ１０．３７２４ＳＰ．Ｊ．１０９６．２０１２．１１４６５

納米結(jié)構(gòu)分子印跡聚合物及其在藥物分析中的應(yīng)用進(jìn)展

１１１，３

李潔１　劉鐵兵＊２　肖得力１�。模颍幔恚铮酰校椋澹颍颍濉　∴u雯月　何華＊

１

２（））中國(guó)藥科大學(xué)分析化學(xué)教研室，南京２浙江科技學(xué)院中德農(nóng)產(chǎn)品加工工業(yè)研究院，杭州３１０００９１００２３　�。�

３

（）藥物質(zhì)量與安全預(yù)警教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京２１０００９

摘　要　納米材料是納米技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，它具有許多傳統(tǒng)材料所不具備的獨(dú)特的理化性質(zhì)，因此有著制備具有分子識(shí)別功能的聚合物廣泛的應(yīng)用前景。分子印跡技術(shù)是一種通過(guò)模擬抗體－抗原相互作用原理，

的技術(shù)。以納米材料制備的分子印跡聚合物具有較高的結(jié)合容量，較大的選擇性和較快的結(jié)合動(dòng)力學(xué)特性，近年來(lái)備受關(guān)注。本文簡(jiǎn)單概述了零維、一維、二維納米結(jié)構(gòu)分子印跡聚合物的合成、表征方法及研究現(xiàn)狀，并對(duì)其在手性藥物分析、臨床藥物分析、傳感器及藥物殘留檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。關(guān)鍵詞　分子印跡聚合物；納米結(jié)構(gòu)；藥物分析；綜述

１　引　言

分子印跡技術(shù)是２這種技術(shù)的基本思想源于人們對(duì)抗體－抗０世紀(jì)出現(xiàn)的一種高選擇性分離技術(shù)，——分子印跡聚合物（原專一性的認(rèn)識(shí)，是利用具有分子識(shí)別能力的聚合物材料—分離、篩選、純化ＭＩＰ）特異識(shí)別性和廣泛實(shí)用性等特點(diǎn)，并具有抗惡劣環(huán)境的化合物的一種仿生技術(shù)。因其具有構(gòu)效預(yù)定性、

能力，表現(xiàn)出高度的穩(wěn)定性和長(zhǎng)的使用壽命，且制備過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低廉，在藥物分離、食品與環(huán)境檢測(cè)、

１～４］

，抗體或受體模擬、傳感器等諸多領(lǐng)域顯示出巨大潛力［成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。

［］

自１分子印跡技術(shù)的研究備受９７２年Ｗｕｌｆｆ研究組５首次報(bào)道制備出人工合成分子印跡聚合物后，［］

關(guān)注。隨著Ｗｕ尤其是１ｌｆｆ和Ｍｏｓｂａｃｈ等研究組在這一領(lǐng)域進(jìn)行了開(kāi)拓性研究，９９３年Ｖｌａｔａｋｉｓ等６

》在《上發(fā)表了有關(guān)茶堿分子印跡聚合物的研究報(bào)道后，分子印跡技術(shù)便得以蓬勃發(fā)展。目前，已Ｎａｔｕｒｅ

７，８］

。原位聚合、懸浮聚合、分散聚合、表面印跡等多種分子印跡聚合物的制備方法［經(jīng)設(shè)計(jì)出本體聚合、

（）然而，目前分子印跡聚合物的研究多涉及到本體或微米級(jí)的分離材料，存在以下不足：聚合物形態(tài)不１要得到小顆粒，需進(jìn)行粉碎、過(guò)篩等附加程序，使得產(chǎn)率大大降低，而在粉碎過(guò)程中，不可避免地會(huì)規(guī)則，

（）毀壞部分印跡位點(diǎn)；大量的印跡識(shí)別位點(diǎn)位于聚合物內(nèi)部，擴(kuò)散阻力大，模板分子擴(kuò)散到印跡材料內(nèi)２（）部的識(shí)別位點(diǎn)所需的平衡時(shí)間較長(zhǎng)，結(jié)合速率低，表現(xiàn)慢的結(jié)合動(dòng)力學(xué)特性；一些模板分子常常被包３不易洗脫，使這部分結(jié)合位點(diǎn)成為無(wú)效位點(diǎn)，常常表現(xiàn)出較高裹在高度交聯(lián)的分子印跡聚合物陣列中，

的選擇性和較低的結(jié)合容量。此外，殘留的模板分子在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生緩慢脫吸，限制了這類材料在

９］

。痕量分析中的應(yīng)用［

納米技術(shù)作為２其發(fā)展為解決傳統(tǒng)分子印跡研究遇到０世紀(jì)９０年代初迅速發(fā)展起來(lái)的新興科技，的困難帶來(lái)了希望。納米材料是以納米尺度的物質(zhì)單元為基礎(chǔ)，按一定規(guī)律構(gòu)筑或營(yíng)造一種新的體系。目前，零維、一維及二維的納米結(jié)構(gòu)已經(jīng)能夠方便地合成出來(lái)。利用這些無(wú)機(jī)納米結(jié)構(gòu)作為合成模板，已合成出了許多具有納米結(jié)構(gòu)尺寸的分子印跡聚合物。納米結(jié)構(gòu)的分子印跡聚合物不需研磨、篩分等工序；機(jī)械強(qiáng)度高，識(shí)別點(diǎn)不易破壞；具有極大的比表面積，模板分子幾乎可以完全除去，最大限度地提高了有效結(jié)合位點(diǎn)的比例；結(jié)合位點(diǎn)大多位于材料的表面或接近表面，表現(xiàn)出較高的結(jié)合容量，同時(shí)，

１０］

。因此，模板分子容易接近到材料的分子印跡位點(diǎn)，從而表現(xiàn)出較快的結(jié)合動(dòng)力學(xué)特性［具有廣泛的

應(yīng)用前景。本文總結(jié)了近年納米技術(shù)在分子印跡領(lǐng)域的研究及其在藥物分析中的應(yīng)用進(jìn)展。

０１１１２２８收稿；２０１２０４２３接受�。玻�

）、）本文系“新藥創(chuàng)制”重大專項(xiàng)（浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（和江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計(jì)Ｎｏ．２００９ＺＸ０９３０１００６Ｎｏ．Ｙ４１１０２３５－

＿）劃基金（資助項(xiàng)目Ｎｏｓ．ＣＸＺＺ１１０８１２

：ａｉｌｔｉｅｂｉｎｌｉｕ６３．ｃｏｍ；ｄｏｃｈｅｈｕａ６３．ｃｏｍ＊Ｅ－ｍ＠１＠１ｇ

　�。保矗叮�

分析化學(xué)第４０卷

２　納米結(jié)構(gòu)分子印跡技術(shù)

２．１　零維納米結(jié)構(gòu)分子印跡技術(shù)

納米材料按其空間維度受納米尺度的約束程度可以分為三類：零維，一維和二維納米材料。零維納同時(shí)也是構(gòu)筑低維納米材料的基礎(chǔ)，在納米技術(shù)中處于米結(jié)構(gòu)作為低維納米材料體系的重要組成部分，

舉足輕重的位置。聚合物微粒尺寸進(jìn)入納米量級(jí)后，其結(jié)構(gòu)和原子間相互作用發(fā)生了變化。一方面尺以及對(duì)材料的電子能級(jí)或能帶結(jié)構(gòu)的尺寸依賴性；另一方寸的減少會(huì)導(dǎo)致材料周期性邊界條件的破壞，

面粒子表面原子比例的增大，導(dǎo)致表面能和活性的增大，從而產(chǎn)生了小尺寸效應(yīng)、表面或界面效應(yīng)、量子宏觀量子隧道效應(yīng)等，在化學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)等性質(zhì)方面表現(xiàn)出特異性。尺寸效應(yīng)、

通過(guò)在形狀規(guī)則的納米粒子表面形成分子印跡薄層，可制備出高產(chǎn)率、窄分布的復(fù)合粒子。與傳統(tǒng)方法制備的分子印跡聚合物相比，該過(guò)程無(wú)需磨碎和篩分，因此避免了材料的浪費(fèi)及識(shí)別位點(diǎn)的破壞；同時(shí)，納米粒子具有較高的比表面積，使結(jié)合位點(diǎn)處于表面印跡薄層之中，可較大程度上減少“包埋”現(xiàn)提高其可接近性，加速識(shí)別的動(dòng)力學(xué)。象，

目前，已經(jīng)設(shè)計(jì)出懸浮聚合法、微乳液聚

１１～１７］

沉淀聚合法和核－殼聚合法等［多種合法、

方法來(lái)合成納米結(jié)構(gòu)分子印跡微球。其中沉淀聚合法是最簡(jiǎn)單的合成分散性能好、粒徑分布均勻聚合物微球的方法。沉淀聚合法合成分子印跡納米微球是在均相溶液中聚合的，且聚合反應(yīng)是在非常低的聚合單體濃度下中進(jìn)行，不需要加入表面活性劑或穩(wěn)定劑。沉淀的微粒干凈、表面無(wú)表面活性劑或穩(wěn)定因此常被用于納米結(jié)構(gòu)分子印跡劑的殘留，

聚合物的合成。微乳液聚合法在體系中引入了助表面活性劑的同時(shí)，采用了高速攪拌法、高壓均化法和超聲波分散法等微乳化工藝。由于微乳液聚合法中乳液具有高穩(wěn)定性、粒徑在克服常規(guī)聚合體大小均一以及速溶的特點(diǎn)，

系中存在的一些問(wèn)題如控制相對(duì)分子質(zhì)量及

］１８

。因此，其分布方面具有潛在的優(yōu)勢(shì)［非常適

用于一步合成分子印跡納米微球。核－殼聚合法由于其合成出的納米微球印跡層很薄且結(jié)合識(shí)別位點(diǎn)分布均勻，一些磁性物質(zhì)或熒光性物質(zhì)能夠組裝到核芯中，使印跡聚合物具有特殊的識(shí)別能力，具有廣泛的應(yīng)用前景。

［１５］

Ｗａｎｇ等通過(guò)沉淀聚合法合成了心鈉

　圖１　可逆加成－斷裂鏈轉(zhuǎn)移聚合法聯(lián)合點(diǎn)擊反應(yīng)合成核－殼結(jié)

素印跡聚合物納米微球，對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)基中和［１７］

人血漿中的心鈉素具有良好的識(shí)別和選擇作用。Ｃｈａｎｇ等

［１７］

構(gòu)２，４－二氯苯酚分子印跡微球

ｒａｆｔｉｎＦｉ．１�。樱悖瑁澹恚澹澹椋悖簦椋睿瑁澹妫洌椋悖瑁欤铩。洹。纭。玻矗纾穑纾纭。簟。铮颍铮瑁澹睿铮欤ǎ�，４ＣＰ）ｉｍｒｉｎｔｅｄｏｌｍｅｒｆｉｌｍｓｆｒｏｍｏｒｏｕｓ－ｐ－Ｄ　　　　ｐｐｙｐｓｉｌｉｃａｓｕｏｒｔｓｖｉａｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅａｄｄｉｔｉｏｎｆｒａｍｅｒｌａｔｉｏｎｃｈａｉｎｔｒａｎｓ　　　�。　。穑穑�

［１７］

ｏｌｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｆｅｒ（ＲＡＦＴ）ａｎｄｃｌｉｃｋｃｈｅｍｉｓｔｒ　　�。穑�

采用可逆加成－斷裂鏈轉(zhuǎn)移

聚合法聯(lián)合點(diǎn)擊反應(yīng)制備了對(duì)２，４－二氯苯酚具有高選擇性的核－殼結(jié)構(gòu)分子印跡納米微）。該聚合物微球具有較薄且均勻球（如圖１

，的印跡層（厚度為２．在２２７ｎｍ）５５℃下仍具有良好的熱穩(wěn)定性。該微球?qū)Γ�，４－二氯苯酚的選擇性遠(yuǎn)大于對(duì)與其結(jié)構(gòu)類似的４并且具有較快的結(jié)合動(dòng)力學(xué)。－單氯酚和兒茶酚的選擇性，

第９期李潔等：納米結(jié)構(gòu)分子印跡聚合物及其在藥物分析中的應(yīng)用進(jìn)展

　�。保矗叮�

２．２　一維納米結(jié)構(gòu)分子印跡技術(shù)

一維納米材料是指在兩維方向上為納米尺度，長(zhǎng)度為宏觀尺度的新型納米材料，如納米管、納米棒、（（納米線、納米纖維、納米帶等。一維納米材料是納米材料領(lǐng)域的前沿，，具有以下特性：表面光潔；１）２）（）（）沿軸向直徑均勻，直徑可控；易于收集；熱穩(wěn)定性好，分散性好。因此，已被廣泛應(yīng)用于分子印跡３４的研究中。

目前，除了乳液聚合法和沉淀聚合法外，常采用表面印跡法、電化學(xué)聚合法和模板法等方法制備一氨維納米結(jié)構(gòu)分子印跡聚合物。表面印跡通常是將納米材料表面通過(guò)修飾使其帶有活性基團(tuán)如烯鍵、基等，從而能與聚合物鍵合到一起。這種方法使得結(jié)合位點(diǎn)位于表面，利于模板的洗脫與分子的識(shí)別，

１９］

并且通過(guò)調(diào)節(jié)納米材料自身的性質(zhì)適應(yīng)需求。模板法［是２０世紀(jì)９０年代發(fā)展起來(lái)的一種前沿技術(shù)，

可合成納米結(jié)構(gòu)單元，包括一維納米線和納米管等，在納米結(jié)構(gòu)的制備中占有極其重要的地位。通過(guò)模

［２０］板法合成的納米線、納米管和納米管膜已經(jīng)在分子印跡領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。Ｃｈｏｏｎｇ等利用表

面印跡法以咖啡因?yàn)槟０搴铣闪朔肿佑≯E碳納米管陣列，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了電化學(xué)傳感器，其穩(wěn)定性

［１］

采用模板法利用２，與明顯優(yōu)于傳統(tǒng)分子印跡聚合物制備的傳感器。Ｘｉｅ等２４，６ＴＮＴ）－三硝基甲苯（

將ＴＮＴ固定在Ｓ合成了ＴＮＴ３ｉＯ２管之間酸堿配對(duì)作用，ｉＯ－氨丙基三乙氧基硅烷修飾的Ｓ２管的壁上，

印跡硅納米管。通過(guò)加入交聯(lián)劑正硅酸乙酯，利用３－氨丙基三乙氧基硅烷與正硅酸乙酯間凝膠化作合成了Ｍ用，ＩＰｓ膜修飾的ＳｉＯ２管。

，）碳納米管（作為一維納米結(jié)構(gòu)的代表，是由石墨片組成的圓柱形、中空ＣａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓＣＮＴｓ　結(jié)構(gòu)的納米材料，自１其很高的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度，以及獨(dú)特的電學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)９９１年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，

２２］

。近年來(lái)，性質(zhì)引起了越來(lái)越多的研究者的關(guān)注［其優(yōu)異的性能和較大的比表面積賦予了ＣＮＴｓ巨大

將賦予印跡聚合物較大的有效吸附面積，并且的潛在應(yīng)用價(jià)值。在ＣＮＴｓ表面接枝分子印跡聚合物，在機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性及導(dǎo)電性等方面都有很好的提高。目前，一些課題組已經(jīng)對(duì)以ＣＮＴｓ為載體合

［３］２３～２５］

。Ｐ成分子印跡聚合物進(jìn)行了相關(guān)研究［在乙烯基功能化的碳納米管表面合成了分子�。颍幔螅幔涞龋玻郏玻矗�

），／如圖２用于實(shí)際樣品中胰島素的痕量分析，檢出限為０．跡聚合物（０１８３ｎｍｏｌＬ。Ｘｉｎｇ等以色胺

為模板分子，對(duì)氨基苯甲酸為單體，通過(guò)電聚合法在透明質(zhì)酸修飾的碳納米管表面制備了分子印跡傳感

器，用以檢測(cè)實(shí)際樣品中的色胺。結(jié)果表明，透明質(zhì)酸修飾的碳納米管復(fù)合材料可以提高傳感器對(duì)電流的響應(yīng)，該傳感器能成功檢測(cè)奶酪和乳酸菌飲料中的色胺，其檢出限和回收率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)高效液相色譜法

。

２３］

圖２　分子印跡納米管合成示意圖［

３

ｒｏｔｏｃｏｌｓｒｅａｒａｔｉｏｎＦｉ．２�。樱悖瑁澹恚幔簦椋悖妫铮颍铮妫停祝茫危裕螅桑校悖铮恚铮螅椋簦澹病　　　　。汀。穑穑穑纾�

［］

當(dāng)一維納米結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)取向、長(zhǎng)度、形貌一致時(shí)，被稱為一維納米陣列。一維納米陣列結(jié)構(gòu)除了擁有納米基本單元的特性外，還有組合而引起的新效應(yīng)，如量子耦合效應(yīng)與協(xié)同效應(yīng)等。更重要的是，人

　�。保矗叮�

分析化學(xué)第４０卷

［６］們很容易通過(guò)光、電等外界作用實(shí)現(xiàn)對(duì)納米陣列的性能控制。Ｂ利用基于氧化鋁模板制作的ｅｒｔｉ等２

／分子印跡納米線陣列傳感器檢測(cè)兒茶酚，檢出限達(dá)到２比普通非納米結(jié)構(gòu)傳感器低一個(gè)數(shù)９ｎｍｏｌＬ，／。量級(jí)（２２８ｎｍｏｌＬ）

２．３　二維納米結(jié)構(gòu)分子印跡技術(shù)

二維納米材料是指在空間范圍僅有一維處于納米尺度范圍內(nèi)的納米材料，如具有層狀結(jié)構(gòu)的石墨烯、納米片、納米薄膜、納米墻等。自從將納米材料應(yīng)用于分子印跡的研究以來(lái)，人們對(duì)納米結(jié)構(gòu)分子印而二維納米材料的研究較少，目前僅有少量課題組跡技術(shù)的關(guān)注熱點(diǎn)主要集中在零維和一維納米材料，

［７］做了相關(guān)報(bào)道。Ｍ分別以Ｒ－普萘洛爾和Ｓ－普萘洛爾為模板合成了Ｔ經(jīng)紫外分ｉｚｕｔａｎｉ等２ｉＯ２納米膜，［８］

該膜對(duì)普萘洛爾異構(gòu)體的分離因子分別為２．通過(guò)電沉積法光光度法檢測(cè)，６１和２．４２。Ｓｕｅｏｓｈｉ等２ｙ

或Ｌ）與普通分子印跡膜相比，該納米印跡膜對(duì)制備了Ｎ－Ｄ（α－芐氧羰基－－谷氨酸分子印跡納米纖維膜，模板分子具有更高的選擇透過(guò)性

。

２７］

圖３　手性藥物分子印跡聚合物的合成示意圖［

Ｆｉ．３　Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｆｏｌｅｃｕｌａｒｍｒｉｎｔｉｎｎｄｅｂｉｎｄｉｎｆｈｉｒａｌｒｏｃｅｓｓｅｓ�。椤。铩。怼。椤。颉。铩。帷。悖纾穑纾纭。帷。�

７ｃｏｍｏｕｎｄ２ｐ

［］

２．４　納米結(jié)構(gòu)分子印跡聚合物的表征

理想的納米結(jié)構(gòu)分子印跡聚合物應(yīng)具有一定的剛性、柔韌性、力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性及親和位點(diǎn)可接、近等性質(zhì)。對(duì)其各項(xiàng)性能的表征，仍多沿用對(duì)傳統(tǒng)印跡聚合物的表征方法，如掃描電子顯微鏡（ＳＥＭ）、、核磁共振波譜（傅立葉變換紅外光譜（紫外光譜（和高效液相色譜（等。然ＮＭＲ）ＦＴＩＲ）ＵＶ）ＨＰＬＣ）而，為了更好地對(duì)印跡聚合物的表面形貌特征及尺寸進(jìn)行表征，近年來(lái)，一些課題組相繼采用了一些新的表征方法。

［９］

采用原子力顯微鏡技術(shù)（對(duì)合成的納米結(jié)構(gòu)分子印跡仿生薄膜進(jìn)行了形貌表Ｂｏｓｅｎ等２ＡＦＭ）ｙ

征，準(zhǔn)確測(cè)定了納米薄膜的厚度。與Ｓ能得到ＥＭ相比，ＡＦＭ可真實(shí)地得到樣品表面的形貌結(jié)構(gòu)圖像，

高分辨率的三維圖像，并能測(cè)量樣品的三維信息，可準(zhǔn)確地測(cè)出兩個(gè)位置的高度差。同時(shí)，由于ＡＦＭ圖像的縱向分辨率小于０．能區(qū)分原子級(jí)表面變化，計(jì)算出樣品表面的粗糙度等，因此非常適用０１ｎｍ，于納米結(jié)構(gòu)分子印跡聚合物的表征。

可通過(guò)對(duì)結(jié)晶度、晶粒尺度、晶體取向、晶格常數(shù)的測(cè)量來(lái)得到物體的結(jié)構(gòu)類Ｘ射線衍射法（ＸＲＤ）

［３０］

型，常被用于研究納米線陣列和薄膜的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。ＣｈａｎＲＤ法對(duì)制備的納米結(jié)構(gòu)分子印ｇ等利用Ｘ跡磁性微球的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)成功制備了磁性納米復(fù)合材料，而反應(yīng)前后Ｆｅ３Ｏ４的晶型并未發(fā)生變化。

）分析技術(shù)能給出樣品的元素組成、化學(xué)價(jià)態(tài)以及有關(guān)的電子結(jié)構(gòu)重要信Ｘ射線光電子能譜（ＸＰＳ

［１］

息。Ｇ就采用Ｘｕａｎ等３ＰＳ法對(duì)ＴＮＴ核－殼結(jié)構(gòu)分子印跡微球表面的羧基含量進(jìn)行了測(cè)定。

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