[发明专利]磁性分子印迹技术在微流控分析系统手性识别中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性分子印迹技术的应用，尤其涉及一种磁性分子印迹技术在微流控分析系统手性识别中的应用。

背景技术

分子识别在自然界的生物进化中起着重要作用，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，构成了分子印迹技术的雏形。自20世纪70年代以来, 分子印迹技术发展十分迅猛，尤其是1993年Mosbach等在《Nature》上发表了茶碱分子印迹聚合物研究的报道后，分子印迹技术成为国内外学者的研究热点^[1]。分子印迹技术是通过功能单体的交联聚合作用将模板分子（目标分子, 又称印迹分子）固定于高分子共聚物中，洗脱除去模板分子后，形成分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymers, MIPs)。由此制备的分子印迹聚合物可与模板分子在空间结构及结合位点上完全匹配，具有良好的分子识别特异性；而且，该分子印迹聚合物还具有亲和性和选择性好、抗恶劣环境能力强、稳定性好以及使用寿命长等优点，广泛应用于色谱分离^[2]、模拟酶催化^[3]、临床药物分析^[4]、膜分离和固液萃取等领域^[5]。

近年来, 药物和药物中间体分子对映体纯度和组分的分析检测受到了广泛关注，原因在于对手性药物而言，往往是一种异构体有药效，而其对映体的药效则很低或没有药效，有的甚至能引起严重的毒副作用。手性物质与其对映体的分离无法通过过滤、萃取、精馏等普通的分离方法实现，因此，手性物质对映体的分离分析方法研究引起了人们的极大兴趣。分子印迹技术的发展，为解决以上难题提供了一条新途径。采用分子印迹技术合成仿生高分子材料，即分子印迹聚合物，并将其应用于手性分子的识别检测研究受到了研究者的重视^[6][7]。自从Wulff等^[8]首次把分子印迹聚合物作为高效液相色谱(HPLC)的固定相拆分模板分子A-D-甘露吡喃糖苯苷的外消旋体以来，分子印迹聚合物作为色谱固定相已广泛应用于各种手性化合物的拆分。而且，分子印迹聚合物作为毛细管电色谱固定相还有效克服了柱效低等缺点，已成为分子印迹聚合物发展的一个重要趋势。通常，分子印迹聚合物可通过以下方法实现：(1) 功能单体与模板分子通过官能团之间的共价键或非共价键作用形成单体-模板分子复合物；(2) 加入交联剂，在引发剂作用下进行光或热聚合，将功能单体相互交联起来形成共聚物，从而使功能单体上的功能基团在空间排列和空间取向上固定下来；(3) 采用合适的方法洗脱除去共聚物中结合的模板分子，制得的分子印迹聚合物留下了与模板分子在空间结构上相匹配且含有与模板分子专一性结合功能基团的三维空穴。可见，在分子印迹聚合物合成过程中，影响分子印迹聚合物性能的主要因素有印迹分子、功能单体、交联剂、引发剂的性质和引发条件以及致孔剂种类和比例等，既有聚合物自身的因素，同时也与聚合物所处的溶剂环境有关。其中，功能单体的选择非常重要，它不但要求能与交联剂进行共聚合反应，而且分子内必须具有能与印迹分子发生化学作用的结构单元。例如，最常用的功能单体A-甲基丙烯酸，其分子内除了有一个碳碳双键外，还有一个羧基，不仅可以通过离子键作用与胺发生作用，还可通过氢键作用与酰胺、氨基甲酸酯和羧基化合物发生作用。尽管分子印迹技术在诸多研究领域中发挥着重要作用，但是仍存在许多如功能单体和交联剂的种类有限、聚合方法不完善等需进一步研究和亟待解决的问题，因此，合成新型功能单体和交联剂、探索新的合成方法及模板分子的快速去除方法等，成为分子印迹技术的研究热点。

多巴胺(3,4-二羟基苯)，是生物体内的一种重要的神经递质，同时，它还是一种绿色的仿生材料，在弱碱性条件下，多巴胺可以发生自聚合作用而生成聚多巴胺(PDA)从而粘附在各种无机和有机材料的表面^[9]。此外，多巴胺分子内含有大量如氨基、羧基以及π–π键等非共价键功能基团，可满足分子印记聚合物识别相关生物分子（蛋白质和氨基酸等）的需求。因此，当利用分子印迹技术分离生物分子时，可选择多巴胺作为功能单体，利用其在碱性条件下发生的自聚合作用将模板分子印迹到各种无机和有机材料载体表面，从而合成可以特异性识别模板分子的分子印迹聚合物。与现有分子印迹材料和印迹技术相比，以多巴胺为功能单体、利用其弱碱性条件下自聚合特性进行印迹的方法，在整个印迹过程中无需额外添加任何有机溶剂、交联剂、引发剂以及致孔剂等其它化学试剂，具有绿色环保、成本低廉、操作简单、快速有效等优点，不仅扩展了功能单体的选择范围，也为发展高效的分子印迹聚合物合成方法提供了一种新思路。