基于硅材料的分子印跡聚合物的應用

　　分子印跡聚合物因制備簡單、穩定性好、且具有分子識別功能使其在色譜分離、固相萃取、化學傳感、模擬酶催化等方面有了廣泛的應用。近年來,基于硅材料的分子印跡聚合物發展較為快速。本文主要介紹了硅材料的分子印跡聚合物的制備及分子識別性質研究,并對其應用進行了分類,在此基礎上對其將來的發展進行了展望。

　　分子識別在生物體中發揮著十分重要的作用,自然界中的一些生物分子如酶、抗原和激素等對底物、抗體及受體等存在著特異性的分子識別現象,從而決定生物體能否正常生長。但這些生物分子存在制取復雜、穩定性差、存儲和操作不便等缺點。分子印跡技術是20世紀70年代以來出現的人工合成具有專一識別位點的聚合物的技術,采用分子印跡技術可以制備出穩定性好、合成簡單且具有分子識別功能的分子印跡聚合物。

　　目前,制備分子印跡聚合物母體材料的交聯劑種類較少,主要為可參加自由基聚合的烯烴化合物,如乙烯基乙二醇甲基丙烯酸甲酯、三甲氧基丙烷三甲基丙烯酸酯和二乙烯基苯等。這些交聯劑通常只能在有機溶劑中使用,大大限制了印跡聚合物的發展。

　　分子印跡技術是指印跡分子與功能單體先通過可逆反應形成復合物,然后在交聯劑的存在下,聚合生成高度交聯的剛性高分子聚合物,除去印跡分子后在聚合物的網絡結構中留下具有結合能力的官能基團,可作為分子受體在眾多印跡分子結構類似物中選擇性地識別印跡分子。

　　根據印跡分子與功能單體在聚合過程中相互作用的機理不同,分子印跡技術可分為兩種基本類型。第一種是共價法,由Wulff創立。印跡分子與功能單體分子之間通過共價鍵結合生成可聚合的單體,交聯聚合后采用化學方法將共價鍵斷裂,除去印跡分子。該法的優點是印跡分子與功能單體分子之間的作用力強,使聚合反應可在強極性溶劑中進行,且印跡位點精密確定。

　　但是這種可逆的化學反應種類較少,印跡分子的洗脫和結合速率很慢。第二種是非共價法,這種聚合反應簡單,印跡分子的洗脫和識別較為快速,且其識別過程更接近于天然的分子識別系統,是常用的方法。另外,還有將這兩種方法結合起來進行印跡聚合物的制備和性質研究,即在聚合過程中印跡分子與功能單體之間的作用方式是共價型的,而識別過程中的作用方式是非共價型的。

　　基于硅材料的分子印跡聚合物的制備。1949年Dickey等以染料甲基橙作為印跡分子,酸化硅酸鹽溶液制成染料的印跡硅膠,得到了對甲基橙的吸附比對乙基橙的吸附能力高兩倍的吸附材料,開始了對基于硅的分子印跡聚合物的制備及研究。目前,這個方面的研究已取得了很多有益的進展,由早期采用硅烷直接作為母體材料進行印跡聚合物的制備,發展到在不同形貌的硅材料表面進行印跡聚合物的制備。