分子印迹材料的先进制备技术与策略

分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymers, MIPs)是采用分子印迹技术(molecular imprinting technology, MIT)制备的,具有与模板分子在形状、大小及官能团方面完全匹配的特异识别位点的高分子聚合物,能选择性识别和富集目标分析物(模板分子),已广泛用于样品前处理、化学/生物传感等领域.然而,在MIPs制备和使用过程中,仍存在模板分子洗脱困难、有效识别位点少、结合容量低、传质速率慢、水相识别差等问题.通过借鉴融合其他领域的先进技术和策略, MIT发展迅速,各种新型的印迹技术和策略不断涌现,不仅有效解决了上述问题,而且推动了新型MIPs的发展并拓展了其应用范围.本文以MIPs在样品前处理、传感和刺激响应中的应用为导向,梳理了MIPs材料的先进制备技术(表面印迹和纳米印迹技术、可控/活性聚合技术、点击化学、固相合成技术等)、策略(多模板、多功能单体、虚拟模板、片段印迹、硼亲和印迹策略等)与刺激响应印迹(磁、温度、光和pH响应等),并对印迹技术和材料的发展进行了展望.     

完整糖蛋白为准模板的有机相中聚糖的硼亲和可控定向表面印迹

糖蛋白具有十分重要的生理功能和临床价值,对于糖蛋白的特异性识别具有重要的科学意义和应用价值.分子印迹技术是制备具有特异性分子识别的功能聚合物的重要方法,已经用于糖蛋白的识别.但是,在有机相中以蛋白质为模板的印迹方法容易导致模板蛋白质的变性,不易获得良好的分子识别性能,而以糖链为模板的印迹方法需要比较复杂的糖链制备过程.本文提出了直接以完整糖蛋白为准模板,在乙醇相中可控地印迹其糖链,用于制备能识别糖蛋白的分子印迹聚合物的方法.本文以碱性磷酸酶为目标蛋白,以硼亲和磁性纳米颗粒作为基础材料,通过硼亲和作用固定目标糖蛋白,利用原硅酸四乙酯-无水乙醇印迹体系,根据糖蛋白糖链的结构,无须优化,直接控制印迹时间,仅印迹糖链部分,得到磁性分子印迹纳米颗粒.所得磁性分子印迹纳米颗粒对目标糖蛋白具有良好的特异性识别能力,即使在复杂的实际样品中,也可以保持这种特性.本方法直接使用完整糖蛋白作为模板,无须通过酶切等烦琐步骤获得模板,方法效率高.本文方法在一定程度上克服了传统印迹方法中无法在有机相中印迹完整蛋白的局限,拓展了分子印迹技术的应用范围,在亲和分离与疾病诊断等重要领域中具有重要的应用潜力.     

封面说明

<正>分子印迹是重要仿生识别技术,用于制备抗体和酶的模拟物,所得分子印迹聚合物具有识别特定目标分子的能力.分子印迹材料是近20年来研究非常活跃的功能材料之一,已经广泛应用于分离、样品处理和传感等领域.特别是,分子印迹技术可以与其他的材料技术和纳米技术相结合,制备出各种各样的同时具有独     

基于分子印迹的蛋白质识别及应用研究进展

分子印迹是制备具有模拟抗体分子识别特性材料的技术,其制备方法简单、成本低、材料稳定性好,已广泛应用于固相萃取、色谱分离、模拟酶催化、生物化学传感器、药物递送等领域.分子印迹发展至今,小分子印迹技术发展迅速,而蛋白质分子印迹研究发展相对缓慢,这主要和蛋白质复杂的自然属性有关.虽然蛋白质分子印迹挑战巨大,但是在国内外科研工作者的不懈努力下,近年来蛋白质分子印迹已取得一定的研究进展,其中不乏一些成功的新型蛋白质印迹策略.这些性能优异、功能独特的新型蛋白质印迹材料,已成功应用于蛋白组学、疾病诊断/治疗、生物成像等领域,并表现出巨大的潜在应用价值.本文总结了近10年以来蛋白质分子印迹的新方法、新策略和潜在应用前景,分析了蛋白质分子印迹领域的发展现状及存在的挑战,并展望了该领域的机遇和前景.     

以多巴胺为功能单体的生物大分子印迹聚合物

分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymer, MIP)是指功能单体与模板分子组装后发生聚合,通过移除模板分子得到的聚合物.与天然抗体相比, MIP具有制备简单、成本低廉、稳定性好、可重复使用等优点,因此被广泛地用于分离富集、化学传感、药物运输及生物催化等领域.近年来,分子印迹技术的发展促进了以生物大分子特别是蛋白质为模板的印迹材料的设计、制备和应用研究.由于生物相容性好,聚合反应条件温和且容易调控,多巴胺被用作功能单体在固体基质表面通过自聚合反应印迹生物大分子.本文综述这类分子印迹聚合物的设计和制备方法,并介绍印迹材料的性能表征和应用;重点论述以蛋白质为模板的印迹聚合物,同时兼顾以其他生物大分子如多肽、低聚糖以及病毒、酵母细胞等直接作为模板的印迹聚合物的合成和表征;最后讨论该领域的未来发展趋势和存在的挑战.     

分子印迹:热点和趋势

<正>分子印迹是制备模拟抗体和酶的专一识别性能的重要仿生识别技术,发端于20世纪70年代初,并于90年代初展现出在仿生分子识别方面的巨大潜力而广受关注.分子印迹材料是近20年来研究非常活跃的功能材料之一,已经广泛应用于分离、样品处理和传感等领域.特别是,分子印迹技术可以和其他材料技术和纳     

抗原决定基印迹材料及其应用

基于抗体-抗原原理的蛋白质印迹材料对蛋白质的分离纯化、药物转运和细胞成像等具有十分重要的意义.其中抗原决定基印迹材料具有模板易得、构象稳定、空间位阻小等优点受到越来越多的关注和得到广泛的应用.本文重点综述了抗原决定基印迹材料的最新制备方法(包括抗原决定基本体印迹、抗原决定基接枝表面印迹、抗原决定基限域表面印迹、基于协同作用的抗原决定基表面印迹技术)以及在肽段、蛋白及细胞识别方面的应用.最后总结了抗原决定基印迹技术面临的主要问题和未来的发展方向.     

基于Pickering乳液的分子印迹技术

分子印迹是一门制备人工抗体材料的技术,已广泛应用于样品前处理、化学传感、污染物分离以及药物输送等领域.分子印迹技术的发展趋势是制备多功能分子印迹聚合物材料以及拓宽分子印迹聚合物材料的应用范围.由于在上述两方面均具有巨大的应用前景,基于Pickering乳液的分子印迹技术成为近年来分子印迹领域研究的热点.本文对近期基于Pickering乳液的分子印迹技术的相关工作进行了总结,概述了其在小分子、蛋白质以及细菌印迹聚合物制备中的研究进展,探讨了这种新型分子印迹技术的优点和局限性.此外,重点介绍了分子印迹颗粒稳定的Pickering乳液在颗粒多功能化、传感器制备、界面吸附以及界面催化等领域的应用现状和研究前景,展望了未来基于Pickering乳液的分子印迹技术的发展方向.     

表面具有非交联结构糖蛋白识别位点的分子印迹聚合物微球的可控制备

将原子转移自由基沉淀聚合技术、表面锚定糖蛋白策略及表面引发的可控自由基聚合方法相结合,发展了一种简便高效地制备表面具有(由亲水性聚合物刷形成的)非交联结构糖蛋白(卵清蛋白(OVA))识别位点的分子印迹聚合物(MIP)微球的新方法.对所得具有不同非交联印迹壳层厚度的MIP微球的形貌、化学结构、表面亲水性及模板吸附性能进行了系统研究.结果表明,该方法可高效制备在水溶液中对OVA具有优异识别性能的MIPs.随着MIP微球表面亲水性聚合物刷的引入,其表面亲水性与水相分散稳定性明显提高;同时亲水性聚合物刷的长度亦对MIPs的模板吸附性能有显著影响:只有当亲水性聚合物刷长度与OVA粒径加上微球表面修饰的苯硼酸基的总长度相近时, MIP微球对OVA的吸附容量与专一性吸附方能达到最优;此外,该MIP还具有良好的OVA选择性.     

制备蛋白A单分子膜层装配抗体构建肿瘤标志物检测芯片

免疫分析方法主要依赖于固定在固相基底上的抗体对相应抗原的特异性识别, 抗体在固相基底上固定后最大程度保持生物学活性是设计免疫分析方法的关键技术. 本研究利用在疏水性硅基底表面制备蛋白A单分子膜层可以特异结合抗体的Fc端, 进而实现对抗体的定向化装配, 进一步构建格式化阵列用于肿瘤标志物检测. 研究结果表明, 制备的蛋白A单分子膜层的厚度为1.8±0.6 nm, 抗体可以经蛋白A单分子膜层实现定向化装配, 由此设计的传感阵列检测肿瘤标志物甲胎蛋白(alpha-fetoprotein, AFP)可以实现1.0 ng/mL的灵敏度, 血清检测结果与电化学法(ECLIA)测定进行统计学检验没有显著性差异(P>0.05).     

引发转移终止剂修饰载体表面光接枝共聚制备分子印迹聚合物微球

以二乙烯苯(DVB)和对氯甲基苯乙烯(CMS)为单体通过沉淀聚合制备了聚苯乙烯微球载体, 表面经过引发转移终止剂(iniferter)修饰后, 采用光接枝表面印迹的方法制备了以D-扁桃酸(D-MDA)为模板分子的分子印迹微球(MIMs). 扫描电子显微镜(SEM)研究结果显示, 分子印迹微球具有良好的单分散性和球形度, 平均粒径为4.38 μm, 多分散系数为1.02. 采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、元素分析和热重分析对聚合物微球进行了表征, 结果显示聚合物反应完全并具有良好的热稳定性. 将分子印迹微球用作高效液相色谱固定相研究了其分子识别和选择性吸附性能. 结果表明, 采用光接枝法制备的表面分子印迹微球对模板分子及其手性对映体呈现出良好的分离能力, 在化学传感、色谱分析和固相萃取等领域具有广阔的应用前景.     

分子印迹表面增强拉曼散射传感器的构建与应用

分子印迹表面增强拉曼散射(MI-SERS)传感器,将具有构效预定性、识别特异性和应用普遍性的分子印迹聚合物(MIPs)作为识别元件,结合表面增强拉曼散射(SERS)光谱检测技术的指纹识别、无损、高灵敏和快速的优良特性,提高了传感器的分析性能,为复杂基质痕量分析提供了新方法. MI-SERS传感器凭借高效、精确、无损等成为新兴的研究热点,在环境监测、食品安全、生物医药等领域显示了广阔的发展前景.本文综述了MI-SERS传感器构建与应用的新进展.首先,介绍了基本的传感机理,以及根据使用场景、操作过程和检测模式进行的结构分类.然后,从MIPs制备策略和SERS基底改良入手,阐述了提高传感器性能的印迹策略和条件优化方法,并探讨了传感器的即时检验应用.最后,提出了MI-SERS传感器在稳定性、增强机理、普适性、绿色可持续性方面可能面临的挑战,展望了其构建和应用前景.     

光学纯机械面手性轮烷及面手性大环化合物合成研究进展

近年来,面手性逐渐引起了多个领域科学家的关注.面手性结构单元广泛存在于多种活性天然产物和药物分子中,如机械平面手性轮烷和平面手性大环化合物.这两类结构在分子机器、分子识别、不对称催化以及药物研发等多个领域展示出了重要的应用价值.然而,由于机械平面手性轮烷和平面手性大环化合物的结构复杂性,合成这两类化合物仍然面临着较大挑战,且合成方法相对较少.因此,研究高效制备上述两类面手性化合物的新策略是非常有价值的研究方向.目前,合成化学家已发展了手性色谱分离技术、手性源诱导、过渡金属或酶催化的不对称环化反应等制备面手性化合物的策略.本文综述了制备光学纯机械面手性轮烷和面手性大环两类结构的研究进展,旨在启发从事相关领域的合成化学家发展更多高效合成面手性结构的新策略,从而为高效构筑机械平面手性轮烷化合物和平面手性大环化合物提供借鉴.     

刺激-响应型蛋白质分子印迹材料的研究进展

蛋白质分子印迹技术在蛋白组学、生命科学、生物传感、药学研究及生物样品纯化等领域具有广泛的应用价值并备受关注.不过,由于其分子量较大,蛋白质分子印迹材料在应用中还存在蛋白质的传输扩散效率较低及吸附脱附较难等缺陷.而新出现的刺激-响应型蛋白质分子印迹材料可对外界刺激做出反应,并可进一步通过调控分子印迹材料与生物大分子之间的相互作用来实现目标蛋白质的高效快速捕获及释放,因此其具有重要的应用前景.本文综述了近20年来刺激-响应型蛋白质分子印迹材料的研究进展,并概述了其制备方法、聚合物单体种类、刺激-响应类型及机理,还进一步阐明了刺激-响应型蛋白质分子印迹技术的未来发展方向.     

胞内抗体肿瘤基因治疗

自杂交瘤和单克隆抗体技术问世以来,人们一直尝试将该技术用于肿瘤治疗．抗体工程的进展使得人们能够对抗体分子进行改造,研制具有高亲和力和特异结合力的基因工程抗体．同时人们对细胞内蛋白传导信号也有了更深入了解,从而可将基因工程抗体导向不同的亚细胞区室．上述两项重要进展的结合,派生出了一项全新的可阻断细胞内重要靶蛋白的胞内抗体（ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ ａｎｔｉｂｏｄｙ）技术．胞内抗体技术是指应用基因重组技术在非淋巴细胞内表达具有生物活性的抗体,并通过对抗体分子进行适当修饰,使之定向分布于细胞核、细胞…     

层层自组装纳米药物载体在癌症治疗中的研究进展

层层组装制备过程简单,适用基材广,可通过组装基元和超分子组装驱动力等参数的调控和组合,衍生出众多的超分子组装结构和功能,发展为最有潜力的表面可控制备、修饰技术.层层自组装技术近些年来在生物医学领域研究突出,本文主要概括了层层自组装纳米药物载体共载两种治疗制剂,以及不同响应型和靶向功能的纳米药物载体的构建及功能,并在此基础上探讨了其在抗癌治疗的发展前景.     

硅三环系列化合物中氮硅间键和硼三环中氮硼间键的本质的量化研究

硅三环系列(Silatrane)和硼三环(Boratrane)属于一类在结构和应用上都很有意义的三环化合物(图1)。许多实验事实都已证实了在硅三环系列的氮、硅间和硼三环中氮、硼间成键,因此硅、硼在该类化合物中的价态异于通常,这就使得这些键的本质与成因成了研究者注视的焦点。     

华东理工大学结构可控先进功能材料及其制备教育部重点实验室

正华东理工大学结构可控先进功能材料及其制备教育部重点实验室长期围绕国家、地方及行业对新型结构可控先进功能材料的重大需求,开展先进功能材料的理性分子设计、精准可控合成、理论模拟与界面分析、先进制备与高端应用技术等研究,形成了"结构可控光电功能分子材料""多相催     

基于纳米通道分析技术的电流检测系统

<正>纳米通道单分子检测技术受启发于Coulter计数法与单通道离子电流测量技术,自被提出以来得到了迅速的发展,受到了国内外广泛关注.作为一种研究单个分子行为的技术手段,纳米通道技术已经应用于研究DNA损伤、分析单个多肽结构及蛋白质构型、探测识别单个DNA与靶分子间相互作用、有机小分子化合物和水体中金属离子超灵敏检测等方面,通     

磷化硼的高温分解

磷化硼是有希望的高温半导体材料之一。因此,在其制备和半导体性质等方面的研究,吸引了许多研究工作者的注意。而高温时,此化合物的稳定性则很少有人研究。如所周知,磷化物受热时,一般由含磷高的磷化物分解为含磷低的、在高温时比较稳定的磷化物和磷蒸气。因此,我们测定了磷化硼受热分解的磷蒸气压,并初步研究了它的分解机理,借以了解磷