选择特殊符号
选择搜索类型
请输入搜索
化学家们利用一些天然化合物或合成化合物模拟生物体系进行分子识别研究，这种分子印迹技术合成的具有特异性识别和选择性吸附的聚合物称为分子印迹聚合物。
分子印迹技术是在仿生科学和模拟自然界中酶2底物及受体2抗体作用的基础之上发展来的一项技术。分子印迹是通过以下方法实现的:(1)使印迹分子与功能单体(functional monomer)之间通过共价键(covalent)或Π和非共价键(non-covalent)结合,形成主客体配合物(Host-gust complex)。(2)在配合物中加入交联剂(crosslinker),受引发
剂,热或光引发,印迹分子-单体配合物周围产生聚合反应。在此过程中,聚合物链通过自由基聚合将模板分子和单体配合物"捕获"到聚合物的立体结构中。(3)将聚合物中的印迹分子通过适当的方法洗脱(extraction)或解离(dissociation)出来,形成具有识别印迹分子的结合位点。
分子印迹聚合物的主要合成方法有:本体聚合法、沉淀聚合法、微乳液聚合法、悬浮聚合法、原位聚合法、多步溶胀聚合法以及原位电聚合法等。
molecular imprinted polymer(MIP)
通过分子印迹技术合成的对特定目标分子(模板分子)及其结构类似物具有特异性识别和选择性吸附的聚合物。
色谱分离、膜分离、固相萃取、药物控制释放、化学传感、环境检测等
1MIPs用作化学仿生传感器
化学或生物传感器是由分子识别元件和信号转换器所组成。近十几年来,生物传感器以其突出的灵敏度和特异性引起了广泛的关注,使传感技术的研究不断升温。分子印迹聚合物敏感材料与近年来研究较热的生物敏感材料相比,具有耐高温、高压、酸、碱和有机溶剂,不易被生物降解破坏,可多次重复使用,易于保存等优点。
1.1电化学传感器:
在电导传感器方面,Piletsky等将MIPs膜用于电导传感器,可用来定性检测核苷酸、氨基酸和除草剂。1年之后,通过改进,他们将atrazine的MIP膜制成电导传感器,检测溶液中除草剂atrazine的线性范围为0.01~0.05mg/L,响应时间为30min。而以苯基丙氨酸、6-氨基-1-丙基尿嘧啶、莠去津、唾液酸为印迹分子制备的MIPs膜电导传感器,其检测溶液中印迹分子的浓度为150μmolΠL。最近,他们通过进一步改进,制成了一种对atrazine敏感的传感器,其检测限可达到5nM,响应时间视其膜的厚度不同缩短到6~15min,其使用寿命长达6个月之久。
1.2光化学传感器:
Kriz等发展了一种基于分子印迹技术的光纤传感器。这种传感器具有手性识别能力,能识别荧光标记的氨基酸衍生物。其原理是当荧光标记的氨基酸结合到附着于石英窗上的MIPs时,荧光信号随其浓度而变。以D型的氨基酸衍生物作参比便实现了手性识别。其检测丹酰-L-苯基丙氨酸的浓度范围为0~30μg/ml。
Dickert等在多种以有机溶剂印迹过的MIPs中添加有机染料,使其成为光敏物质,然后制成光化学传感器,通过对光吸收量的变化来检测有机溶剂蒸汽,检测限达μg/ml数量级。2年后,他们又将MIPs与荧光光谱技术结合,发展了一种用于检测水中多环芳烃的灵敏的光化学传感器。
1.3 质量型传感器
目前研究报道的最多的是分子印迹技术与石英微量天平(quartzcrystalmicrobalance,QCM)及表面声波(surfaceacousticwave,SAW)结合的技术。将MIPs与QCM结合,可构成能够检测特定分子的MIPs质量敏感型传感器。Feng等以二氧化钛为印迹基质,研制MIPs修饰压电传感器,用于谷氨酸的测定,检测范围为10~200μmol/L。其它基于分子印迹膜的传感器还有MIPs椭圆偏光传感器(ellipsometry)、MIPs表面声波传感器(Surfaceacousticwave)、MIPs中红外消失波传感器(infraredevanescentwave)、MIPs体声波传感器(bulkacous-ticwave)等。
2 MIPs在化学模拟酶催化方面的应用
化学模拟酶催化剂与天然的生物酶催化剂相比,具有抗恶劣环境的能力,表现出高度的稳定性和长的使用寿命,因此分子印迹技术则是设计新型人工模拟酶材料的最有效手段之一,具有广泛的应用前景。该方法是将功能单体与某一待催化的反应物之间形成过渡态复合物,然后再在过渡态复合物的周围交联制得MIPs,洗去模板分子后,MIPs留下的识别位点能够与待催化反应的反应物之间重新形成过渡态,再与另一物质发生催化反应。由于与识别位点生成了活化能较低的过渡态,因而起到了催化的作用。但由于单体与反应物之间形成的过渡态复合物极不稳定,这给MIPs在该领域的应用受到了限制。MIPs在模拟酶催化方面的应用极具发展前景.
3MIPs在分离领域的应用
膜分离和固相萃取
色谱分离
在临床药物分析中的应用
由于许多药物都是具有手性活性的化合物,而MIPs正好可以为这些手性药物定做模板。因此,MIPs目前已广泛应用于临床药物的手性分离和分析。Mosbach等已用分子印迹聚合物提供的立体专一性进行了血清中药物水平测定,用茶碱或安定作模板分子,甲基丙烯酸作功能单体,在氯仿中聚合得到分子印迹聚合物,可用于放射配基结合测定人体血清的模板药物。用吗啡和内源性的神经肽为模板制备的以甲基丙烯酸为功能单体的印迹聚合物可以模拟生物体内鸦片受体的生物活性,对其聚合物的识别特性能通过放射配基结合分析,结果表明,在水缓冲溶液中也有很高的亲和性和选择性,这是一个突破性的进展。
聚合物和低分子量化合物不同，没有一个固定的分子量，而是不同分子量同系物的混合体系。
名称：聚合物分子量分布;molecular weight distribution of polymer
因此聚合物分子量是一个平均值，有一个分布的概念。这种分子量的不均一性，称作聚合物的多分散性。分子量分布与聚合物的物理机械性能和加工过程，如模塑、成膜、纺丝等都有密切的关系。因而研究分子量分布是控制和改进产品质量的一个重要因素。常用的研究方法有沉淀分级法、超速离心沉降法和凝胶渗透色谱法等。2100433B
聚合物分类
可以从不同的角度对聚合物进行分类，如从、加热行为、聚合物结构等。
⑴按分子主链的元素结构，可将聚合物分为碳链、杂链和元素有机三类。
碳链聚合物大分子主链完全由碳原子组成。绝大部分烯类和二烯类聚合物属于这一类，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。
杂链聚合物大分子主链中除碳原子外，还有氧、氮、硫等杂原子。如聚醚、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚硫橡胶等。工程塑料、合成纤维、耐热聚合物大多是杂链聚合物。
元素有机聚合物大分子主链中没有碳原子，主要由硅、硼、铝和氧、氮、硫、磷等原子组成，但侧基却由有机基团组成，如甲基、乙基、乙烯基等。有机硅橡胶就是典型的例子。
元素有机又称杂链的半有机高分子，如果主链和侧基均无碳原子，则成为无机高分子。
性质和用途分类
按材料的性质和用途分类，可将高聚物分为塑料、橡胶和纤维。
橡胶通常是一类线型柔顺高分子聚合物，分子间次价力小，具有典型的高弹性，在很小的作用力下，能产生很大的形变（500%～1000%），外力除去后，能恢复原状。因此，橡胶类用的聚合物要求完全无定型，玻璃化温度低，便于大分子的运动。经少量交联，可消除永久的残余形变。以天然橡胶为例，Tg低（—73℃），少量交联后，起始弹性模量小（<70N/cm2）。经拉伸后，诱导结晶，将使模量和强度增高。伸长率为400%，强度增至1 500N/cm；500%时为2 000N/cm。橡胶经适度交联（硫化）后形成的网络结构可防止大分子链相互滑移，增大弹性形变。交联度增大，弹性下降，弹性模量上升，高度交联可得到硬橡胶。天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶和乙丙橡胶是常用的品种。
纤维通常是线性结晶聚合物，平均分子量较橡胶和塑料低，纤维不易形变，伸长率小（<10%～50%），弹性模量（>3 5000N/cm2）和抗张强度（>35 000N/cm2）都很高。纤维用聚合物带有某些极性基团，以增加次价力，并且要有高的结晶能力。拉伸可提高结晶度。纤维的熔点应在200℃以上，以利于热水洗涤和熨烫，但不宜高于300℃，以便熔融纺丝。该聚合物应能溶于适当的溶剂中，以便溶液纺丝，但不应溶于干洗溶剂中。工业中常用的合成纤维有聚酰胺（如尼龙—66、尼龙—6等）、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯腈等。
塑料是以合成或天然聚合物为主要成分，辅以填充剂、增塑剂和其他助剂在一定温度和压力下加工成型的材料或制品。其中的聚合物常称做树脂，可为晶态和非晶态。塑料的行为介于纤维和橡胶之间，有很广的范围，软塑料接近橡胶，硬塑料接近纤维。软塑料的结晶度由中到高，Tm、Tg有很宽的范围，弹性模量（15 000～350000N/cm2）、抗张强度（1 500～7 000N/cm2）、伸长率（20%～800%）都从中到高。聚乙烯、聚丙烯和结晶度中等的尼龙—66均属于软塑料。硬塑料的特点是刚性大、难变形。弹性模量（70 000～350 000N/cm2）和抗张强度（3 000～8 500N/cm2）都很高，而断裂伸长率很低（0．5%～3%）。这类塑料用的聚合物都具有刚性链，属无定型。塑料按其受热行为也可分为热塑性塑料和热固性塑料。依塑料的状态又可细分为模塑塑料、层压塑料、泡沫塑料、人造革、塑料薄膜等。
形状分类
按几何形状可分为两种，即线型大分子和体型大分子。图1（a）所示为直链线型结构大分子有许多链节联成一个长链，其分子直径与长度比达1:1000以上，这样长而细的结构，如果没有外力拉伸是是不可能成直线状的，所以它通常是卷曲成不规则的团状如聚丙烯等；图1（b）所示为线型支链大分子，其线型大分子主链带有一些支链，支链的数量和长短可以不同，甚至支链上还有支链，如高压聚乙烯等；图1（c）所示的是体型结构大分子，特点是：大分子链之间以强的化学键相互交联，形成立体的网状结构。
高弹形变和黏弹性是聚合物特有的力学性能。这些特性均与大分子的多层次结构的大分子链的特殊运动方式以及聚合物的加工有密切的关系。聚合物的强度、硬度、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性、耐溶剂性以及电绝缘性、透光性、气密性等都是使用性能的重要指标。
聚合物分子量分布简介