双功能单体磁性分子印迹材料的设计、制备及其在药物分析中的应用文献综述

 2022-12-06 05:12

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

理论基础(文献综述)

分子印迹技术(Molecular Imprinting Technique ,MIT)是生物学及化学领域的重要研究课题,它将生物化学、化学工程及材料科学等学科有机结合在一起。利用分子印迹技术合成的对特定目标分子(模板分子,template molecular )及其结构类似物具有特异识别和选择性吸附能力的高分子材料被称为分子印迹聚合物(Molecular Imprinted Polymer ,MIPs),其具有的预定性(Predetermination)、识别性(Recognition)和实用性(Practicability),使其在药物分析,药物手型拆分,药物控制释放,固相萃取,环境污染物分离与富集,生物、化学传感器、新型给药系统等许多方面得到了广泛的研究与应用。[1]

合成分子印迹聚合物的主要步骤有①模板分子与功能单体(functional monomer)在适宜的条件下通过共价键或非共价键的方式结合成可逆的复合物;②通过加入交联剂(cross-linker)在复合物周围进行聚合,将多重的作用位点记忆下来;③使用特定的方法将模板分子洗脱,所得的聚合物具有对模板分子在功能基团、分子尺寸、空间结构具有记忆功能的结合位点,可以根据预定的选择性和高度识别性进行分子识别。[2]

一般功能单体与模板分子在聚合前形成的复合物越稳定,合成的分子印迹聚合物的选择性越高。近年来,许多研究者尝试使用多种功能单体进行分子印迹的合成。2013年,Kitabatake等人以甲基丙烯酰胺和4-乙烯吡啶为功能单体合成姜黄素分子印迹聚合物,并从姜黄中成功萃取出姜黄素。[3] 2013年,Wang等人以乙烯基三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸为功能单体合成帕珠沙星分子印迹聚合物,并成功用于牛奶中氟喹诺酮类药物的检测。[4] 2014年,Xu等人以甲基丙烯酸和4-乙烯吡啶为功能单体合成甲基对硫磷分子印迹聚合物,并用于检测土壤中的农药。[5] 实验证明,只要选择合适的功能单体,双功能单体聚合物的选择性远远优于单功能单体聚合物。

传统分子印迹材料从设计、制备到评价的周期长,盲目性较大,功能单体和溶剂的选择、聚合条件的优化等方面需要反复试验筛选,耗费大量的人力、物力和财力,还难以得到好的结果。利用计算机模拟技术取代部分常规实验,筛选最优的功能单体,从而减少盲目性,降低制备成本,有望显著缩短分子印迹材料的研发周期和成本。目前,计算机辅助设计已经在功能单体的选择、印迹聚合物合成条件的优化及分子识别机理的解释等方面广泛使用。[6]

分子印迹聚合物加入待测样品中进行富集时,为了实现材料与样品的分离,通常需要经过沉淀蛋白、过滤、装柱、离心等操作,前处理步骤繁琐,难于实现自动化。磁性分子印迹聚合物(Magnetic Molecularly Imprinted Polymers ,MMIP)是将具有良好磁学性质的磁性纳米粒子与具有特异性分子识别能力的MIP结合起来,得到的MMIP兼具两种材料的特性,只需要在外加磁场的条件下即可实现与溶液的快速分离,操作方便耗时少。以Fe3O4为代表的磁性材料具有低毒、廉价、稳定、易得等多重特点,加之合成磁性分子印迹聚合物过程简单方便,使得分子印迹技术得到了进一步的发展。[7]

青霉素V钾属于beta;-内酰胺类抗菌药物,是治疗革兰氏阳性菌及部分阴性菌感染的首选药物。临床上对于治疗肺炎、扁桃体炎、中耳炎、蜂窝组织炎、细菌性心内膜炎、骨髓炎、流行性脑膜炎、炭疽、破伤风等疾病都有较好的疗效。beta;-内酰胺类抗生素是有效的广谱性抗生素,常用来预防动物细菌性疾病和促进动物生长。但是人食用含有抗生素残留的动物性食品后,会在人体内慢慢蓄积,当药物浓度达到一定量时,可以对人体产生多种急慢性中毒,导致人体多种器官的病变。[8] 目前,青霉素类药物通常被长期、频繁、超剂量地使用,动物性食品中此类药物的残留超标成为了一个不可避免且不容忽视的问题。

参考文献:

[1]Uzun L, Turner A P F. Molecularly-imprinted polymer sensors: realising their potential[J]. Biosensors amp; Bioelectronics, 2015, 76:131-144.

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