1、http:/www.hxtb.org 化学通报 2006年 第69卷 w095 分子印迹膜的制备及应用进展 郝明燕胡小玲*管萍 陈晓伟 杨峰 (西北工业大学理学院应用化学系 西安 710072) 摘 要 分子印迹膜是人工合成对印迹分子具有专一识别能力的新型分离膜。它是通过在膜制备过程中引入模板分子，使膜材料具有分子记忆与识别作用，形成具有特异性高效分离作用的分离膜。文中首先简要介绍了分子印迹技术及分子印迹膜，继而对分子印迹膜的制备方法进行了评述，并对现有的分子印迹膜的应用及研究方向进行了介绍和展望。 关键词 分子印迹 分离膜 制备 应用 Advancement in Preparation a
2、nd Application of Molecularly Imprinted Membrane Hao Mingyan, Hu Xiaoling*, Guan Ping, Chen Xiaowei, Yang Feng (Department of chemisty, College of science, Northwestern Polytechnical University , Xian 710072) Abstract Molecularly imprinted membrane (MIM), synthesized artificially, is a novel separat
3、ion technique, which has excellent ability to recognize the template molecules. By the addition of template molecule in the process of preparation, MIM is endowed with memory and recognition function and could be used to separate with high selectivity and efficiency. A brief introduction of molecula
4、r imprinting technology (MIT) and molecularly imprinted membrane is outlined. The method of preparation of MIM is reviewed in this paper. Problems existing in the process of preparation and the prospects of application are also introduced. Keywords Molecularly imprinting, Separation membrane, Prepar
5、ation, Application 近年来，人们对物质分离纯化的要求越来越高，为获得高纯度、高质量、低成本的生物产品，突破传统的分离方法，寻找一种既经济又有效的新型分离途径已成为迫切需要。 分子印迹技术(molecular imprinting technique，MIT)具有构效预定性、特异识别性、广泛实用性三大特点，近几年，该技术已融入化学、生物化学、药学等多个领域，并有望在生物工程、天然药物等行业形成产业化规模的应用。分子印迹技术作为新型的分离技术，在分离工程领域有着很大的发展潜力。运用此项技术，可制成具有分子记忆与识别特性的高效分离材料。现有的分子印迹聚合物材料，大都是在生成块状印迹
6、聚合物后,再经干燥、研磨、破碎、筛分得到一定粒度的印迹聚合物粒子后，以树脂、固定相的形式用于色谱分离、固相萃取。这种后续的研磨过程很容易破坏聚合物的结合位点，在操作时费时费力，聚合物粒度分布宽且粒子形态不规整。将分子印迹技术用于膜分离领域，制成分子印迹膜将兼具分子印迹与膜技术的特点，具有不需要研磨等繁琐的制备过程、扩散阻力小、可连续操作、易于放大应用等优点，并克服了膜技术中无法实现单个物质的选择性分离的缺点，实现将特定目标分子从其结构类似的混合物中分离的目的。目前，分子印迹膜的研究在国内外较为活跃并已取得了一定进展，本文综述了分子印迹膜的制备方法及其应用现状，并讨论了目前分子印迹膜制备中存在的
7、问题。 1 分子印迹技术 郝明燕 女，24岁，硕士生，从事膜科学技术研究。E-mail: ，*联系人 2006-04-19收稿，2006-07-19接受 http:/www.hxtb.org 化学通报 2006年 第69卷 w095 2 分子印迹技术是指为获得在空间和结合位点上与某一分子(模板分子、印迹分子)完全匹配的聚合物的制备技术，它主要是利用在聚合反应结束后，洗涤除去预先加入到聚合体系中的模板物质，从而在聚合物内部留下对模板分子具有记忆识别能力的空腔。 按照单体与模板分子结合方式的不同，分子印迹技术可分为预组织法和自组装法。预组织法(preorganization)又称共价法，由德国的W
8、ulff等1在20世纪70年代初创立。此方法中，模板分子(印迹分子)首先通过可逆共价键与单体结合形成单体模板分子复合物，然后交联聚合，聚合后再通过化学途径将共价键断裂而去除印迹分子。自组装法(self-assembling)又称非共价法，由瑞典的Mosbach等2在20世纪80年代后期创立。此方法中，模板分子(印迹分子)与功能单体之间自组装排列，以非共价键(氢键、静电引力、金属螯合作用、电荷转移、疏水作用及范德华力等)自发形成具有多重作用位点的单体模板分子复合物，经交联聚合后这种作用保存下来。比较而言，共价法在热力学上具有明显的优势，而非共价法则以动力学见长。同时，由于共价键所具有的方向性特征
9、，前者具有较强的分子识别能力，选择性和专一性都比较高，可用于催化、外消旋体的拆分研究等领域；而对一些强调速度的场合，如色谱分析、模拟酶的研究、传感材料的制备等，可逆性地结合、解离较快的后者显然更为适用3。 使用单一的作用方式制得的印迹聚合物的选择性较低，使用多种作用相互结合所制备的印迹聚合物具有高选择性和分离能力。Whitecomb等综合了共价和非共价印迹法的优点创建了一种新的分子印迹技术4。它是将模板分子同聚合物单体以共价键相结合，通过洗脱发生水解，得到分子印迹聚合物。利用这种聚合物制备的分子印迹膜，能够形成准确的分子印迹位点，在以后的分离过程中，功能单体则是以非共价键的方式同模板分子再结合
10、，因而这种膜制备方法既具有共价型印迹聚合物亲和专一性强的优点又具有非共价型印迹聚合物操作条件温和的优点。随后，Vulfson等5又发展了一种称之为“牺牲空间法(sacrificial spacer method)”的分子印迹技术。该法实际也是把自组装和预组织两种方法结合起来的综合方法。 2 分子印迹膜的制备方法 分子印迹膜就是应用分子印迹技术人工合成对印迹分子具有专一识别能力的新型分离膜。它是通过在膜制备过程中引入模板分子，使膜材料具有分子记忆与识别作用。目前常见的分子印迹膜主要有2种类型：分子印迹整体膜和分子印迹复合膜。分子印迹整体膜是以分子印迹聚合物自身作为支撑体，即在模板分子、功能单体、
11、引发剂和制孔剂的存在下制成铸膜液，成膜后再将模板分子洗脱，一般包括以下3个步骤：(1)在一定溶剂中，模板分子(即印迹分子)与功能单体依靠官能团之间的共价或非共价作用形成主客体配合物；(2)加入引发剂、交联剂，通过光或热引发进行聚合，使主客体配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)成膜后将膜中的印迹分子洗脱或解离出来。分子印迹复合膜一般是将已有的商业膜作为基膜，通过表面修饰作用形成具有分子印迹功能的皮层，由于具有超滤或微滤支撑层，因此可获得大通量和高选择性的分子印迹膜，这也是人们研究和关注的重点。具体步骤为：(1)选好基膜材料，将成膜浸入包含模板分子、功能单体、
12、交联剂和引发剂的溶液中；(2)将浸有反应物的膜，通过光或热引发进行表面印迹；(3)洗脱印迹分子。 对于任何种类的印迹膜，印迹分子去除步骤是不可缺少的，印迹分子洗脱效率太低，将会影响到印迹膜最终的分离识别能力。印迹膜的分离性能主要由模板分子与功能单体相互作用以后，再除去印迹分子所形成的印迹识别位点的数目决定，当膜制备过程结束后，印迹分子不能完全的洗脱除去，将会有大量的印迹识别位点被占用，这势必降低膜的分离传质效果。此外，用于制备印迹膜的http:/www.hxtb.org 化学通报 2006年 第69卷 w095 3 模板分子一般较为稀有珍贵，印迹过程结束后往往要回收再利用，如果模板分子的洗脱率
13、不高，将会增加印迹膜的制造成本，阻碍后续的工业化生产进程。 目前，常用的印迹分子洗脱办法为溶剂法。即在印迹膜形成后选择一种较易溶解模板分子的溶剂，将模板分子浸出。这一方法适用于非共价法制备的分子印迹膜，由于非共价法中模板分子与功能单体间多为可逆性结合，分子间作用力较小，结合、解离较快，可以通过溶解作用将模板分子浸出，这也是分子印迹膜制备过程中较多使用非共价法的原因。另外，对于用共价法制备的分子印迹膜，模板分子的去除相对来说较困难，常用化学方法除去模板分子，即在印迹膜形成后，用可与模板分子发生反应的另一种物质(其作用要强于模板分子与功能单体间的作用)将印迹分子“抢夺”过来。 常用的分子印迹膜的制
14、备方法有原位聚合、相转化、表面修饰和电化学聚合，前两种方法常用于制备分子印迹整体膜，表面修饰法可用于制备分子印迹复合膜，而电化学法多用于传感器敏感膜的制备。 2.1 原位聚合 将一定量的模板分子、功能单体、交联剂和/或添加剂溶于适当的溶剂中，再将混合液倾倒在具有一定间距的两块基板之间，然后通过整体交联聚合即得到具有一定厚度的分子印迹膜。这种制备方法过程简单，操作容易，但制成的膜较厚、易碎且孔隙率低。为保证良好的识别性能，分子印迹聚合物的交联度往往很高，高交联体系导致较大的传质阻力，形成的印迹膜通量都非常低，从而限制了其在实际中的应用。因而实际应用中往往要通过添加剂等手段提高分子印迹膜的机械稳定
15、性、孔隙率，改善其传质性能。 Sergeyeva6通过光引发聚合制备了除草剂莠去津(atrazine)的分子印迹膜。通过在聚合物中添加齐聚氨酯(oligourethane)来优化膜的机械强度和孔隙率。实验表明，齐聚氨酯的加入使包含莠去津特异吸附位点的印迹膜变得柔韧、多孔。该分子印迹膜的吸附容量达到12.5mg/g，是空白膜的20倍，这是迄今报道的最高分子印迹膜结合容量。 2.2 相转化 将一定量的模板分子、成膜材料共溶于适当溶剂中，将该铸膜液刮涂在适当的支撑体上，如玻璃或其它支撑物上，在一定温度下浸入含有非溶剂的凝固浴(或惰性气氛)中，得到聚合物膜后，采用适当方法洗脱除去模板分子，即得分子印迹
16、膜。此处的模板分子在膜制备过程中起到了“致孔剂”的作用，但普通的致孔剂在分离膜制备中往往是物理添加的，形成的膜孔仅在二维尺寸上具有分离拦截的作用，而模板分子是与功能单体结合(共价或非共价作用)形成结构、大小、空间位置等信息后，再通过物理或化学方法将其洗脱除去而形成印迹孔腔，当印迹膜用于分离含有模板分子的混合液时，所形成的“空腔”将只对印迹分子具有识别选择性。此方法中印迹孔腔由铸膜液配制过程中的交联聚合作用直接形成，所以交联剂用量是相转化法中需重点关注的问题。 Jiang等7用溶胶-凝胶相转化法制备了有机-无机杂化分子印迹膜，他以壳聚糖(CS)为功能单体，缩水甘油丙氧基三甲氧基硅烷(GPTMS)
17、为交联剂，混合搅拌后加入模板分子L-苯丙氨酸(L-Phe)在一定条件下反应得到铸膜液，室温下流延于干净玻璃板上，空气干燥成膜，用去离子水反复冲洗除去模板分子。研究发现，交联剂含量对印迹膜分离能力有明显的影响。当GPTMS含量渐增时，会产生两种影响作用：(1)壳聚糖中的氨基和羟基数目由于与GPTMS发生交联而急剧减少，这将不利于功能单体与模板分子形成结合位点，影响印迹过程的预组装；(2)交联剂含量的增加会产生更多的无序网络体系，高交联体系容易固定膜中的印迹位点，在手性识别环境中也不易被破坏，这又有利于膜的选择性。这两种影响对印迹膜分离性能产生相互制约的效果。通过实验，最终选用GPTMS含http
18、:/www.hxtb.org 化学通报 2006年 第69卷 w095 4 量为60(wt)%。 相转化法与原位聚合法相比，不同之处在于，相转化法是直接在聚合物材料中引入识别位点，无需自由基聚合，聚合物膜结构是在印迹分子存在下从其聚合物溶液中形成的，此外印迹过程不仅形成分子识别位点，还形成与识别空腔相连的渗入通道，通道的直径与空腔的大小相近，因此通道具有拦截非模板分子通过的作用。该技术的优点是可供选择的聚合物种类多，且当目标分子发生改变时，只需更换印迹分子即可获得新的分子识别材料，即易于再生。 2.3 表面修饰 膜的表面修饰，即在模板分子存在下，对商业膜进行表面修饰，实现分子印迹功能。具体可通
19、过光或热引发在膜表面接枝共聚。表面修饰法同以上各种印迹方法相比，具有印迹分子用量少、印迹位点的可及性高、可实现印迹膜的高通量等优点。 Donato8将商用聚丙烯膜浸入含有功能单体4-乙烯基吡啶(4-VPY)、交联剂丙烯酸乙二醇二甲基酯(EDMA)、模板分子S-萘普森(S-Nap)的甲苯溶液中，用DMPA为光引发剂在360nm紫外光引发下进行印迹聚合反应，之后用热甲醇冲洗印迹膜除去未反应单体，再用乙醇浸除模板分子，得到S-Nap印迹膜。分子印迹膜制备过程中，大孔基膜在光引发剂及单体溶液中浸泡的时间、紫外光照射强度与时间等都对印迹膜的形成有重要的影响。 Piletsky9将商业大孔材料用作基膜，以
20、苯甲酮作为光引发剂，通过光接枝作用，使膜在水中发生表面印迹聚合反应，构成对印迹分子的结合位点，成功制成除草剂(desmtryn)的分子印迹复合膜，它可有效分离模板分子和其他的三氮杂苯类除草剂，并具有较高的渗透性，成为当时水中制备分子印迹膜的最成功例子。 表面修饰法制备分子印迹膜时，形成的印迹孔腔并非仅存在于基膜表面，卢春阳等10制备出了以聚偏氟乙烯微孔滤膜为支撑膜的氟哌酸的分子印迹膜。通过扫描电镜观察膜的表面形貌，发现原有聚偏氟乙烯微孔滤膜的纤维结构消失，聚合物布满了支撑膜的纤维缝隙并在表面形成了均匀致密的聚合物膜，这说明了在聚偏氟乙烯微孔滤膜的表面和内部都发生了聚合反应。 2.4 电化学聚合
21、 除上述介绍的印迹膜制备方法外，电化学方法也可用于分子印迹膜的制备，此方法具有速度快、直接成膜等优点。这种方法非常适用于传感器敏感膜的制备。对分子印迹膜传感器而言，分子印迹膜与传感器界面间的接触是非常重要的。常用的成膜方法如压膜法、原位聚合法和旋涂等技术制成的膜，其厚度多在微米以上，且均匀性差，难以重复，极大地影响传感器的灵敏度。采用电化学法制备分子印迹膜为解决其与传感器界面接触的问题提供了简单有效的方法。 电化学聚合方法通常可分为三种：(1)循环伏安法；(2)恒电流法；(3)恒电位法。循环伏安法和恒电流法在制膜过程中对膜结构都有一定的损坏作用。其主要原因是这两种方法都会不同程度地导致膜的过度
22、氧化，使聚合物的共轭结构遭到破坏，从而破坏了膜的导电性。而恒电位法在制备过程中对膜的影响较小，且由于电位恒定，膜的掺杂度几乎是恒定的，膜的生长也更均匀。 左言军11,12采用电化学聚合法合成了对有机磷毒剂沙林具有特异识别的聚邻苯二胺(PPD)分子印迹纳米膜(iPPD)，作为化学传感器敏感膜。利用石英晶体微天平(QCM)证实了印迹效应的存在，并用循环伏安法(CV)、原子力显微镜(AFM)、X光衍射(XPS)对膜进行了系统的结构表征。结果表明，分子印迹膜的膜厚约20nm，膜的表面呈“石林”状，疏松多孔，具有良好的吸附性能，选择性高达2.2，该种分子印迹纳米膜在检测军用毒剂沙林中具有很好的应用前景。
23、 史瑞雪13也用恒电位法制备出了甲基膦酸二甲酯(DMMP)的分子印迹聚合物膜，用乙腈+1%水http:/www.hxtb.org 化学通报 2006年 第69卷 w095 5 作为溶剂，氟硼酸四乙胺(TEAF)为支持电解质，以3.5V电极电位聚合成膜，并用该分子印迹膜结合叉指电极构成的传感器对印迹分子进行了检测，得到了良好的选择性响应性能。 3 分子印迹膜分离过程识别机理 上节介绍的分子印迹膜常用的制备方法与传统分离膜的制备方法很相似，不同之处在于印迹膜制备过程中增加了模板分子，成膜后增加了模板分子的去除。也是由于这一点，使得影响膜性能的因素更加复杂，膜的作用机理也发生了很大变化14,15。
24、分子印迹膜分离识别机理，是当前研究的重点，目前使用较多的理论有两种：溶解扩散机理16和Piletsky的“门”模型17。 溶解扩散机理，就是印迹分子与识别位点相互作用被牢牢地结合住，而与识别位点没有作用的其他分子则顺利扩散到分子印迹膜的另一侧(图1所示)。这一理论常用于解释模板分子被截留的分离过程。 图 1 分子印迹膜分离过程溶解 -扩散机理示意图 Fig.1 Dissolve-diffuse mechanism of separation of MIM Piletsky“门”模型，就是在浓度梯度的作用下，印迹分子和其它分子都有向同一方向扩散的可能，但是不被识别的其它分子的扩散受到膜孔结构的阻
25、挡，只有印迹分子和识别点位互相作用，从一个结合点位移动到另一个识别点位，最终通过分子印迹膜(图2)。这一理论常用于解释待分离组分被富集的分离过程。 图 2 分子印迹膜分离过程“门”效应示意图 Fig.2 “Gate effect” of separation of MIM 4 分子印迹膜的应用 早在20世纪90年代初，Piletsky采用原位聚合法首次制备出了分子印迹膜，实现了对模板分子腺苷酸(AMP)的特异识别和分离。从此，分子印迹膜以其高效的分离识别性能，应用于多种领域。 4.1 手性物质拆分 自然界和人工合成产品中存在大量的手性物质，特别是食品和医药领域。制药工业中对药物的手性分离要求非
26、常严格，通常，手性药物的两个对映体在药效、生物活性、分布、代谢和体内消除http:/www.hxtb.org 化学通报 2006年 第69卷 w095 6 等方面均不同，一般一个异构体有较强的药效，另一个则常会有副作用、毒性或拮抗作用。因此，在制药行业中对手性物质的分离是最基本也是最重要的一个环节。然而，同分异构体物质往往有着非常相似的物化性质，通过传统分离手段很难达到分离要求。分子印迹膜针对药物手性分离提供了一种简单有效的分离方法。 Donato8制备出了能有效分离药物S-萘普森(S-Nap)及其对映异构体的分子印迹复合膜，膜运输实验表明，S-Nap流通量明显大于其它对映异构体，选择因子达1
27、.6。主要实验方法是将大孔聚丙烯平板膜浸入含有光引发剂DMPA的甲苯溶液，使其完全浸润后再放入包含功能单体4-乙烯基吡啶(4-VPy)、交联剂丙烯酸乙二醇二甲基酯(EDMA)和S-Nap的甲苯溶液，并在360nm紫外光引发下进行印迹聚合反应，之后用热甲醇冲洗印迹膜以除去未反应单体，直至恒重，再用乙醇浸除模板分子留下印迹空腔。 Roongnapa等18也制备了四环素类分子印迹复合膜，并讨论了模板分子对印迹膜分离效果的影响。他引入了复合模板分子的概念，用四环素(TC)及其降解产物的混合物作为模板分子，制备出分子印迹聚合物后，通过涂覆法与聚氯乙烯膜复合，制成了印迹膜-1，同时，单独用TC作为模板分子
28、制备出印迹膜-2。通过一系列测试，印迹膜-1对四环素(TC)、强力霉素(DC)、氯四环素(CTC)、氧四环素(OTC)的分离因子分别为8.7、15.4、6.1、11.2，印迹膜-2对其分离因子分别为23.7、49.8、12.5、14.5。这表明，印迹膜-1对四环素类系列物有较为相近的特异识别作用，可用于制成反应器或分子印迹装置，用于分离那些容易污染水源的TC类系列物；而印迹膜-2除对模板分子TC及其衍生物氧四环素(OTC)、氯四环素(CTC)有适度的选择性外，对强力酶素(DC)也具有相当高的选择性。 4.2 生物物质提取 生物碱的提取一直是分离工程领域的重点项目，用印迹膜分离茶碱(THO)，制
29、成茶碱分子印迹膜，国内外已有许多研究性报道。 王红英1921在研究茶碱分子印迹膜时，以丙烯酸(AA)及N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为单体，聚丙烯腈(PAN)与DTCS(N,N-diethylaminodithiocarba methylstyrene)的共聚物为支撑体合成能识别THO的分子印迹分离膜。后来他又在模板分子存在下分别制成含丙烯酸(摩尔百分数)5%、10%、15%和20%的P(AN-co-AA)茶碱分子印迹膜，并讨论了均聚物中AA含量对印迹膜性能的影响。结果表明，随着AA在均聚物中含量的增加，印迹膜中THO的键合位点就越多，膜的孔隙率也随之增加；但当其含量超过21(mol)%
30、时，会减弱膜的稳定性，茶碱分子的印迹位点也会相应减少。这是因为共聚物中的AA可与茶碱分子中的H N通过氢键结合，使茶碱均匀分散于铸膜液中，但若其含量过高，生成的均聚物稳定性就会下降，影响茶碱的印迹效果。为证实AA对茶碱印迹膜的影响，他们采用与THO结构非常接近的咖啡(CAF)作为印迹分子制备印迹膜，在P(AN-co-AA)中几乎不产生印迹位点，这是由于CAF分子中无N H，从而无法与AA发生氢键作用，这一现象更支持了上述说法，即聚合物中AA的存在影响THO印迹孔腔的形成。 用印迹膜提取茶碱，取得了较为理想的效果，研究者以此为模型又制备出了用于其他生物物质分离的分子印迹膜。王红英等以P(AN-c
31、o-MAA)为膜材料，用相转化法制成了尿嘧啶(URA)的分子印迹膜22。其基本原理与茶碱印迹膜类似，印迹过程中由甲基丙烯酸(MAA)充当功能单体，使其中的( COOH)与模板分子中的N-H发生氢键作用，进而形成非共价型分子印迹膜。印迹完成后用0.1(wt)%醋酸溶液冲洗膜，再用大量水冲洗除去URA和溶剂，成膜于室温下湿法保存。通过印迹膜对URA及相似分子二甲基尿嘧啶(DMURA)和CAF渗透实验，其截留率分别为7.9、0.6、0.8mol/g，http:/www.hxtb.org 化学通报 2006年 第69卷 w095 7 表明印迹膜在分离与尿嘧啶结构相似的混合物时有很好的选择性。随后，研究
32、者又采用超临界流体技术制成了尿嘧啶分子印迹膜23。以超临界二氧化碳流体作为相转化成膜过程中的非溶剂，通过调节其压力和温度可以控制模板分子尿嘧啶在超临界二氧化碳中的溶解度，从而使更多地模板分子结合到膜中，形成大量的有效识别位点，提高膜的识别能力。通过电子显微镜及原子力显微镜对膜结构的表征，显示，所制备的印迹膜具独立的孔腔结构。使用振荡吸附法考察了膜的吸收性能，印迹膜对模板分子的吸收量随着时间的增加而增大，在3时达到60.44mol/g，达到了很好的分离效果。 奎宁是对疟疾有很好疗效的生物碱，主要存在于金鸡纳树皮中。卢彦兵等24，采用分子印迹技术，以-甲基丙烯酸为功能单体，二甲基丙烯酸乙二醇酯为交
33、联剂，合成出了奎宁分子印迹聚合物，利用荧光法研究了印迹聚合物的吸附性能和选择识别能力。通过测试，奎宁分子印迹聚合物与奎宁分子的离解常数达1.08103mol/L，表观最大吸附量为131.8mol/g，为理论值的56.4%。近期，Kielczynski等25制成了金鸡纳碱的分子印迹膜。他们以甲基丙烯酸为单体，丙烯酸乙烯基乙二醇二甲基酯(EGDMA)或丙烯酸乙烯基三乙二醇二甲基酯(TGDMA)为交联剂，分别以弱金鸡纳碱和金鸡纳啶为模板分子在微孔滤纸上合成印迹膜，考察了两种印迹膜的吸附性，前者的膜选择吸附率为3.3，而后者的为1.1，这表明以弱金鸡纳碱为模板分子的印迹膜渗透性稍强。他们还讨论了模板分
34、子和交联剂的用量对印迹膜的影响。 分子印迹膜制备中应用最广的功能单体是丙烯酸类材料，功能单体种类不足，对印迹膜的发展应用有较大的局限性。磺化聚砜是一种新开发的功能单体，Ramamoorthy26用取代度为0.10的磺化聚砜(SPS)作为功能单体，用磺化聚砜(SPS)与醋酸纤维(CA)共混材料作为膜材料，通过相转化法制备了荧光染料玫瑰精B(Rh B)的分子印迹膜。其优化制备条件为：以二甲基亚砜为溶剂，聚乙烯醇为制孔剂，CA/SPS以质量比90/10共混，膜液中固含量为13(wt)%，印迹分子量为2.2210-4molRh B/1g SPS，于405下反应34h制成铸膜液，相转化成膜后用体积比为4
35、0/60、50/50的乙醇/水混和液洗提出印迹膜中的Rh B，随后在甲醛中保存备用。 4.3 仿生传感 近20多年来，传感器技术领域有了很大的进展，生物传感器以其出色的灵敏度及高度的选择性引起了广泛的关注。但是，这种设备也有难以储存和不稳定的缺点，因为它们的识别性是基于脆弱的生物体:酶或抗体，因此，它们难以得到更大规模的应用。由于分子印迹膜对模板分子的识别具有专一性，而且稳定性能好，可被用于传感器的敏感部件27。 刘志航28以电聚合方法制成了可用于检测辛可宁的分子印迹膜，用奎宁、胆固醇、樟脑、茶碱等作为对比，检测聚合膜对辛可宁的特异选择性，实验表明其对辛可宁有较好的响应性能，从实验结果可以推测
36、，识别过程中的主要作用力是疏水作用、空腔匹配作用及印迹膜内单体上的苯环与印迹分子上的萘基之间的P-P作用。为了验证印迹电极用于辛可宁分析的可行性，分别对浓度为0.5106、10106、15106、25106、40106mol/L的辛可宁进行回收实验，回收率分别为108.6%、105.6%、97.4%、98.96%和93.33%，电极可重复使用25次以上，最终响应值变为初始值的80%。 4.4 其它 已有的分子印迹膜，多数是对小分子进行印迹，如茶碱、尿嘧啶、氨基酸及其衍生物、药物等，而对生物大分子如蛋白、糖、细胞等的研究较少，是目前研究者较为关注的问题。 Zhang等29，将溶胶凝胶法和自组装技
37、术融合，得出制备分子印迹膜的新方法，在2-硫代乙二醇酸修饰的压电石英晶体(PQC)金电极表面制备了人血浆蛋白(HSA)印迹膜。他将压电石英金电极浸入2-硫代乙二醇酸溶液中12h，然后用乙醇溶液冲洗干净，于氮气中干燥备用。将3mL四乙基原http:/www.hxtb.org 化学通报 2006年 第69卷 w095 8 硅酸盐(TEOS)、200L苯甲基三氧基硅烷(PTMS)、200L甲基三甲氧基硅烷(MTMOS)，500L HCl和3mL H2O混合后超声波降解30min，制成初始凝胶备用。取一定量凝胶混合于HAS的PBS(KH2PO4和Na2HPO4的混合液)溶液中，用备好的石英金电极浸入此
38、溶液中510min，使其反应后用二次蒸馏水冲洗掉仅由物理吸附作用其上的凝胶。反复重复上述步骤35次，达到0.150.5m厚的印迹膜。选择模板分子洗脱剂时，由于用酸或碱溶液冲洗膜时，虽然模板分子浸除率高于用水冲洗，但膜的稳定性却大幅下降，此外，随着洗脱剂使用温度的升高浸除效率增大，当温度达到40以上时对洗脱效果没有太大影响，因此，选用40蒸馏水作为洗脱剂，反复冲洗除去模板分子。实验中用压电石英晶体阻抗技术(PQCI)和电阻技术表征印迹过程，并用扫描电镜观察印迹膜表面形貌。压电技术和电阻技术同时也用于研究以蛋白质为模板的印迹膜的对模板分子的选择性能，结果显示，QC印迹膜对模板分子有很高的选择识别性
39、。文中还对印迹膜制备中的各种因素，如盐、溶剂、温度、pH等，对膜分离能力的影响作了详细讨论。这种自组装溶胶凝胶印迹膜技术为制备生物大分子印迹膜提供了一种可行的方法。 5 目前分子印迹膜制备中尚存的问题 分子印迹膜作为一种新型的分离手段，以其高度的专一性和选择性而受到人们的广泛关注，关于其研究虽然已经取得了较多成果，但总的来说还处于实验室阶段，无论从理论方面，如模板分子与聚合物相互作用、识别孔腔的形成等，还是制膜方法、膜材料的实际应用方面，都还处于发展阶段，有待于向更深和更广处开拓。目前，受到普遍关注的问题主要有以下几方面： (1)基础理论研究方面，分子印迹膜的识别机理、传质机理及对分子印迹过程
40、的表征等，仍是研究者们所关注的问题。 (2)印迹膜的制备上，目前分子印迹膜大多在有机相中进行制备和应用，而天然的分子识别系统大多是在水相中进行的，如何能够利用特殊的分子间作用力在水溶液或极性溶剂中进行分子印迹和识别仍是一大难题。此外，分子印迹膜的合成实现了分离膜的特异吸附性能，但普遍存在通量较低的缺点，可否得到高通量的分子印迹膜并提高其再生利用率，成为其实现工业化过程的重要影响因素之一。 (3)应用领域方面，模板分子的稀、缺、贵，成为阻碍分子印迹膜发展应用的直接影响因素之一，如分子印迹膜用于药物手性物质分离时，缺少纯的对映异构体作为原料，后续制备过程就无法实现，使得此项技术不易用于这些难以拆分
41、的消旋物间的分离。随着分子印迹技术研究的不断深入和应用领域的不断扩展，对分子印迹膜的合成也不断地提出了新的挑战，如何开发得到更多的模板分子及与其适配的功能单体，拓展分子印迹膜的使用范围，这些都需要人们开拓新的思路，以期获得较大的突破。 6 展望 随着分子印迹膜研究的不断发展，使人们越来越清楚地看到分子印迹膜的广阔应用前景和深刻理论意义。展望未来，分子印迹膜的发展趋势可能有以下几个方面： (1)合成更多更有用的功能单体，以大大拓展分子印迹膜的应用范围。 (2)获得或合成更多价廉易得的新型的模板分子，用于取代昂贵稀有的物质。另外，模板分子的高效去除方法也会越来越受到重视，以满足医药行业应用的苛刻要
42、求。 (3)分子印迹膜制备与识别过程将从有机相转向水相，以便接近或达到天然分子识别系统的水平。 (4)印迹膜的应用范围将从氨基酸、药物等小分子过渡到蛋白质、多肽等生物大分子，甚至生物http:/www.hxtb.org 化学通报 2006年 第69卷 w095 9 活体细胞。 (5)利用分子印迹膜制成的仿生传感器敏感膜具有与生物酶类似的高选择性，通过模拟酶的研究，可以进一步揭示酶催化的机理，从而更清楚地认识生命自身的化学和生物学规律，继而对诸如延长寿命防治疾病等一系列重大问题获得更为有效的解决办法。 总之，随着分子印迹技术的不断发展，分子印迹膜将以其制备简便、针对性强、分离见效快、无污染等优点
43、，在分离提纯领域得到更加广泛的应用。 参考文献 1 G Wulff, G Einsler, W Vesper et al. Macromol. Chem., 1977, 178: 28172825. 2 B Sellergren, M Lepisto, K Mosbach. J. Am. Chem. Soc., 1988, 110: 58535860. 3 王虹，孙彦. 高分子通报, 2005, 2(1): 6875. 4 姜忠义，吴洪编. 分子印迹技术. 北京: 化学工业出版社, 2003:1016. 5 M J Whitcombe, M E Rodriguez, P Villar et a
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