分子印跡是一種基于“鎖鑰原理”,通過模仿生物細胞中酶與底物間的特異性作用,人工合成具有特異選擇性材料的新興技術。目前被廣泛應用于傳感器的制作、催化劑合成以及固相萃取中。傳統的非共價印跡由于在預聚物形成過程中,目標分子與功能單體間主要作用力為較弱的超分子作用力(如氫鍵、疏水作用、π-π堆積等),模板利用率很低,因此合成過程中需要消耗大量的模板分子。對于一些溶解性能較差或極難獲得的化合物而言,印跡成本很高。
近年來,生物細胞內的“大分子擁擠”現象引起了科研人員的廣泛關注。研究認為,在酶和底物的結合過程中,細胞質中的一些分子,如多糖、蛋白質等的存在會造成空間“擁擠”效應,減少了酶與底物的自由度,從而促進了酶與底物的相互結合。利用這一原理,在印跡過程中降低模板消耗量,可得到較好的印跡效果,從而降低印跡成本。
中國科學院新疆理化技術研究所新疆特有藥用資源利用重點實驗室的科研人員以聚苯乙烯為擁擠試劑,利用原位聚合法成功合成了鞣花酸印跡整體柱并做了相關色譜評價。研究結果顯示,當極少量模板被利用時(模板:單體為1:120,通常為1:2~1:30),印跡整體柱獲得了很好的印跡效果(圖1);甚至當模板單體達到1:960,仍然具有印跡效果。科研人員進一步以本體聚合法合成了大量印跡聚合物,并對其應用前景做了相關探索。實驗表明,利用該技術可從復雜的石榴皮粗提物中一步分離出鞣花酸,且在保證純度的情況下,回收率達到了80% (圖2)。該技術模板消耗量極少,具有較好的應用前景。
相關研究已發表在Analytical and Bioanalytical Chemistry上。該研究工作得到中科院“百人計劃”、新疆高技術發展項目以及國家自然基金新疆聯合基金重點項目等支持。
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