液相色谱仪液体样品预处理技术--分子印迹法概念及作用
分子印迹属于超分子研究范畴。它是指制备对某一特定分子(模板分子或印迹分子)具有选择性的聚合物的过程。通常可描述为制造识别“分子钥匙”的人工“锁”技术。如在非共价型印迹中以感兴趣的目标分子充当模板,该分子通过氢键、静电作用、疏水作用等非共价键作用,对可聚合的功能单体进行组装,加入交联剂聚合,然后除去印迹分子,形成分子印迹聚合物。由于除去印迹分子以后在聚合物中留下了功能基团精确排布的孔穴,该孔穴与印迹分子的形状、大小、电荷分布具有互补性,使得分子印迹聚合物具有良好的选择性。分子印迹聚合物具有预定性、识别性和实用性三大特点,人们可以根据目的的不同、模板分子的不同制备不同的分子印迹聚合物,来满足各种不同的需要;它与天然的生物分子识别系统如酶与底物、抗原与抗体、受体以及激素相比,具有耐高温、高压,耐酸碱、耐有机溶剂,有较好的重复性,生产成本较低,易于实现大规模生产等优点。因此,近年来分子印迹技术发展非常迅速。
分子印迹聚合物的制备一般包括如下三个过程:
①模板分子与功能单体之间通过共价键或非共价键作用结合,形成主客体配合物;
②加入交联单体,在引发剂、热或光引发下,在模板分子——功能单体配合物周围发生聚合反应,聚合物链通过自由基聚合将模板分子和单体的配合物“捕获”到聚合物的立体结构中;
③将聚合物中的模板分子洗脱或解离出来,在聚合物中便留下许多与印迹分子形状相似的孔穴,且孔穴内功能基团在空间位置和结合位点上与印迹分子互补,可与印迹分子发生结合作用,从而实现分子识别。
分子印迹聚合物与模板分子之间的结合作用主要是孔穴内固定排列的结合基团与模板分子间的相互作用。在制备分子印迹聚合物的过程中,对结合基团有以下几个要求:
第一,模板分子与结合基团间要有足够强的键合作用,以便在聚合过程中把模板分子牢固地固定住在交联时把结合基团按确定的空间位置固定排列;
第二,生成聚合物后,模板分子要尽可能地完全去除,因为残留的模板分子会降低分子印迹聚合物的使用效率;
第三,结合基团与模板分子的相互作用要尽可能地快,以便用于快速色谱分离和催化,同时,还要具有很好的可逆性,这样才能多次反复使用。
结合基团和模板分子之间的结合作用主要有:
①共价键合作作用;
②π-π键作用;
③氢键作用;
④疏水/范德华力作用;
⑤(过渡)金属配基结合作用;
⑥冠醚与离子作用;
⑦离子键作用。
一种理想的分子印迹聚合物应具一下性质:
①聚合物的结构应具有一定的刚性以确保印迹孔穴的空间型和互补官能团的位置;
②其空间结构具有一定的柔韧性以确保亲和动力学能尽快达到平衡;
③亲和位点的可接近性;
④机械稳定性,以便分子印迹聚合物(MIP)可以在高压下应用;
⑤热稳定性。
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