分子印迹聚合物因制备简单、稳定性好、且具有分子识别功能使其在色谱分离、固相萃取、化学传感、模拟酶催化等方面有了广泛的应用。近年来,基于硅材料的分子印迹聚合物发展较为快速。本文主要介绍了硅材料的分子印迹聚合物的制备及分子识别性质研究,并对其应用进行了分类,在此基础上对其将来的发展进行了展望。
分子识别在生物体中发挥着十分重要的作用,自然界中的一些生物分子如酶、抗原和激素等对底物、抗体及受体等存在着特异性的分子识别现象,从而决定生物体能否正常生长。但这些生物分子存在制取复杂、稳定性差、存储和操作不便等缺点。分子印迹技术是20世纪70年代以来出现的人工合成具有专一识别位点的聚合物的技术,采用分子印迹技术可以制备出稳定性好、合成简单且具有分子识别功能的分子印迹聚合物。
目前,制备分子印迹聚合物母体材料的交联剂种类较少,主要为可参加自由基聚合的烯烃化合物,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。这些交联剂通常只能在有机溶剂中使用,大大限制了印迹聚合物的发展。
分子印迹技术是指印迹分子与功能单体先通过可逆反应形成复合物,然后在交联剂的存在下,聚合生成高度交联的刚性高分子聚合物,除去印迹分子后在聚合物的网络结构中留下具有结合能力的官能基团,可作为分子受体在众多印迹分子结构类似物中选择性地识别印迹分子。
根据印迹分子与功能单体在聚合过程中相互作用的机理不同,分子印迹技术可分为两种基本类型。第一种是共价法,由Wulff创立。印迹分子与功能单体分子之间通过共价键结合生成可聚合的单体,交联聚合后采用化学方法将共价键断裂,除去印迹分子。该法的优点是印迹分子与功能单体分子之间的作用力强,使聚合反应可在强极性溶剂中进行,且印迹位点精密确定。
但是这种可逆的化学反应种类较少,印迹分子的洗脱和结合速率很慢。第二种是非共价法,这种聚合反应简单,印迹分子的洗脱和识别较为快速,且其识别过程更接近于天然的分子识别系统,是常用的方法。另外,还有将这两种方法结合起来进行印迹聚合物的制备和性质研究,即在聚合过程中印迹分子与功能单体之间的作用方式是共价型的,而识别过程中的作用方式是非共价型的。
基于硅材料的分子印迹聚合物的制备。1949年Dickey等以染料甲基橙作为印迹分子,酸化硅酸盐溶液制成染料的印迹硅胶,得到了对甲基橙的吸附比对乙基橙的吸附能力高两倍的吸附材料,开始了对基于硅的分子印迹聚合物的制备及研究。目前,这个方面的研究已取得了很多有益的进展,由早期采用硅烷直接作为母体材料进行印迹聚合物的制备,发展到在不同形貌的硅材料表面进行印迹聚合物的制备。
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