分子印迹技术在环境科学领域中的应用研究.docVIP

分子印迹技术在环境科学领域中的应用研究 　　分子印迹技术(MIT)是一门新兴的边缘科学技术,它的产生与发展将为环境科学的发展开辟又一领域。近年来,关于MIT的报道越来越多,国外已有学者开始研究MIT在环境科学领域的应用,国内对MIT在环境科学领域的应用研究还处于起步阶段。本文综述了现阶段国内外关于MIT在环境科学领域中的应用。 　　1　MIT的产生与发展 　　MIT的出现源于免疫学的发展。早在20世纪40年代,Pauling[1]在研究抗体抗原的相互作用时提出了以抗原为模板合成抗体的理论,这是对MIT最初的描述。1949年Dickey首先提出了“分子印迹”的概念[2],但在很长时间内没有引起世人的重视,直到1972年由德国HeinrichHeine大学的Wulff等[3]首次报道人工合成有机分子印迹聚合物(MIPs)之后,这项技术才逐渐为人们所认识;1993年瑞典Lund大学的Vlatakis等[4]在《Nature》上发表有关茶碱MIPs的研究报道后,使其成为化学和生物学交叉的新兴领域之一,这项技术才在近十几年内得到了蓬勃发展。1997年在瑞典Lund大学成立了国际性的分子印迹协会(SMI),目前有100个以上的学术机构和企事业团体在从事MIT的研究及开发工作,主要集中在瑞典、美国、德国、日本、英国、法国、中国等十多个国家。MIPs的早期应用研究主要集中在手性物质拆分和底物选择性分离、固相萃取、化学和生物传感器、模拟抗体、不对称催化和酶模拟催化及药物、毒素、杀虫剂、食物组分等的检测上,最近对MIPs的研究还涉及到一些新的应用领域,特别是在仿生传感器、毛细管电色谱、低浓度分析物的富集、控制化学反应过程、副产物的提纯等方面发展较快。 　　2　MIT的基本原理及特点 　　MIT是指为获得在空间和结合位点上与某一分子(模板分子或称印迹分子)完全匹配的聚合物的制备技术。MIT一般包括3个步骤[5]:(1)在一定溶剂(也称致孔剂)中,模板分子(印迹分子,TM)与具有适当功能基的功能单体(FM)依靠官能团之间的共价或非共价作用形成单体-模板分子复合物;(2)加入交联剂,通过引发剂引发进行光或热聚合,使单体-模板分子复合物与交联剂通过自由基共聚合在模板分子周围形成高交联的刚性聚合物;(3)将聚合物中的模板分子洗脱或解离出来,这样在聚合物中便留下了一个与模板分子在空间结构上完全匹配、并含有与模板分子特异性结合的功能基的立体空穴。这个立体空穴的空间结构和功能单体的种类是由模板分子的结构和性质决定的。由于用不同的模板分子制备的MIPs具有不同的结构和性质,一种MIPs只能与一种分子结合,也即MIPs对该模板分子具有选择性结合作用。这便赋予该聚合物特异的“记忆”功能,即类似生物自然的识别系统。MIPs具有亲和性和选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广等特点。 　　3　MIT在环境科学领域的应用 　　3.1　MIT在固相萃取中的应用 　　由于MIT的出现,可以用固相萃取(试样富集)代替溶剂萃取,并且可利用MIPs选择性富集目标分析物。MIPs既可以在有机溶剂中使用,在优化条件下又可在水溶液中使用,与其他萃取过程相比,具有独特的优点。另外,由于MIPs的良好特性,它在极端环境(有机溶剂、强酸、强碱、高温、高压等)的分离过程中将显现出不可比拟的优势。MIPs的选择性和亲和性强,用作固相萃取剂,可克服环境试样体系复杂、预处理手续繁杂等不利因素,为试样的采集、富集和分析提供了方便,特别对于痕量分析具有重要作用。在环境检测中,如环境中广泛存在的除草剂、雌性激素、杀虫剂等痕量物质经MIPs吸附富集处理后,可提高对这些物质的检测灵敏度。Stanker等研制的MIPs可以从牛肝中富集除草剂莠去津,使高效液相色谱的精度得到提高,检出限达到5times;10-3mg/L[6]。Immer[7]利用特丁津MIPs对环境水和底泥试样中的微量三嗪类农药进行选择性富集,除扑灭津外(回收率为53%),所有的三嗪类化合物回收率都高于80%,检出限0.05～0.20mu;g/L。Bjarnason等[8]合成了以阿特拉津为模板的MIPs对氯代三嗪类除草剂进行富集提取,富集因子高达100,提取率为74%～77%。Matsui等[9]用悬浮聚合的方法制得的球形MIPs,用于从水中提取除草剂中的西吗三嗪,回收率达91%。Bastide等[10]以4-乙烯基吡啶或2-乙烯基吡啶为功能单体、二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂、除草剂为印迹分子制得MIPs,表现出对印迹分子和其他5种磺酰脲类除草剂较好的识别特性,该MIPs对这5种除草剂的吸附量达到0.08～0.1mg/g。Bae等[11]制备了印迹离子交换树脂,用在