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分子印迹固相萃取材料

发布时间:2014-11-11 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:785

虽然免疫亲和固相萃取吸附剂有很好的选择性,但是这种填料也有其局限性。一方面,低分子量的抗体较难获得;另一方面,设计及生产抗体是一个既花时间又花经费的过程,常常需要几个月甚至几年的时问。另外,环境的pH、温度的变化及有机溶剂都会影响抗体的灵敏度。为了克服这些不足,人们开始合成模仿抗体,也就是所谓的分子印迹聚合材料(molecular imprinted polymers,MIP)。

分子印迹(molecular imprinting,MI),也有称为分子烙印,常常被看作为合成抗体,是一种具有分子识别性能的材料,其起源可以追溯到七十多年前。早在1931年Polyakov就证实了在缩聚反应前,通过硅酸与有机吸附作用可以将分子的特征印迹在硅胶上。1949年Dickey对分子印迹的这种特性进行了更深入的研究。Dickey在烷基有机染料存在的情况下对硅酸进行沉淀。发现当对水凝胶进行干燥并尽可能除去过剩的印迹试剂后,得到的干凝胶对凝胶化过程中加入的这种染料的吸附容量大大增加。同时,还发现通过这种处理后的硅胶对该染料天然选择性的吸附是可逆的。最早研究有机聚合物的印迹特性的是在1972年,Takagishi等和wulff等分别发表了相关的文章。

从1977年起现代分子印迹技术在欧洲越来越引起人们的重视。在1995年大约发表了40篇与MIP相关的文章,而2005年发表的相关文章已经超过250篇。目前在分析、分离领域,分子印迹聚合物已经应用在许多方面。例如液相色谱、毛细管电色谱(cap-illary electrochromatograpy)、免疫测试及固相萃取等。近年有不少关于分子印迹的文章发表。分子印迹聚合物的优点是利用这种材料选择性地吸附某个化合物或某类结构相似的化合物。在分析领域,由于人们面对的样品越来越多,对样品前处理的速度和自动化的要求也随时增加。另外,有效地从复杂混合物中分离富集微量的目标化合物也使得人们要考虑新的样品前处理技术,其中一个新的技术就是分子印迹固相萃取。以分子印迹聚合物为吸附剂的固相萃取就是分子印迹固相萃取(molecu1ar imprinted solid-phase extraction,MISPE)。Sellerg-ren在1994年首先将MIP应用于在线富集尿液中的喷他脒(pentamidine)。随后陆续又有许多实验室发表了与MISPE相关的文章。

分子印迹聚合固相萃取吸附剂是一种稳定性很高的聚合物。这种聚合物一般都是通过共聚反应合成的。也就是说MIP是通过两个以上的不同种类的单体聚合而成的共聚物。首先是将经过细心选择的官能团单体与模板组合在一起,然后,在交联剂存在的条件下,这些单体与聚合材料进行聚合反应。最后,将模板除去,得到具有选择性官能团的三维立体结构的MI-SPE吸附剂。最直接的模板分子就是选用待测目标化合物。这种具有“记忆”位置的固体材料是高交联的高聚物。由于MIP材料对模板分子具有“记忆”,这些印迹空穴使得MIP-SPE柱能够选择性地从复杂的样品基质中萃取相关的目标化合物。

合成MIP的方法有多种,例如,共价键法、金属离子配位法、半共价键法及非共价键法等。其中以非共价键方法最为常见,因为这种方法既简单,又多样化。这几种方法主要的区别在于模板分子与功能单体的预组合方式。共价键法又称为预组织法(pre-organized approach),在该方法中,模板分子是通过化学反应以共价键与单体连接的。在共价键法中,模板一单体键合的均一性很好,单体与模板之间有很稳固的作用力,使得在共聚反应过程中单体的立体位置十分稳固。

因而,所得到的印迹位置也很准确,我们可以很精确地知道模板与单体的化学计量比。然而,这种方法的缺点在于在完成共聚反应后必须通过化学切割的方法将模板分子除去。由于只有几类化合物符合化学切割的条件,使得能够用作为单体的化合物受到了很大的局限。另外,如果这种MIP对目标化合物的保留也是通过共价键合,则共价MIP与目标分子键合的速度较慢,这也限制了共价键合MIP材料的应用。所谓的半共价键法是模板分子与单体在聚合反应前是通过共价键连接的,但在实际应用中,MIP与目标化合物的作用则是通过非共价键的形式作用的。相对于共价键合MIP材料,半共价材料对目标化合物的保留过程中所经历的键合速度要快许多。金属离子配位法是基于单体与金属离子形成的络合物。这种络合物再与模板分子预组合。非共价键合成MIP的方法具有更好的灵活性,可以根据需要键合各种官能团单体,因此这种方法使用的最为普遍。

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