分子印迹技术在催化领域的应用及进展研究开题报告

 2023-11-25 09:14:09

1. 研究目的与意义

分子印迹技术(MolecularImprinting Technology, MIT)是指将某一特定的目标分子(模板分子、印记分子或烙印分子)作为模板,运用Fischer提出的“锁钥”理论即底物与酶像钥匙与锁的关系一样严格互补,制备出对该目标分子具有特异选择性聚合物的技术。因此方法可以制造出价格较低廉、方便和高效的各种类型的接受体,所以近年来在科学技术中“分子识别”和“接受体”越来越重要。因人们希望将具有不同特异性的分子进行结合,从而获得一种复杂的多功能的分子复合体。分子印迹技术可应用在诸多领域,如色谱分离、固相萃取、仿生传感、临床药物分析等,分子印迹技术在催化领域的研究也取得了重要的进展。本文将重点介绍分子印迹技术对催化原理以及应用并对其在生物学和有机合成的发展方向上做出展望。

2. 课题关键问题和重难点

分子印迹技术在生物学中的问题:分子印迹技术是指将某一特定的目标分子作为模板,运用Fischer提出的“锁钥”理论即底物与酶像钥匙与锁的关系一样严格互补,制备出对该目标分子具有特异选择性聚合物的技术。但是越来越多的实验证明了当底物与酶之间相结合时酶本身不是固定不变的,而是通过与底物动态的契合来完成结合。这是Koshland提出的“诱导契合学说”所论述的。诱导契合学说是指底物与酶二者活性位点相互诱导导致相互的形状更适合结合,从而降低反应的活化能的过程。此过程涉及趋近和定性效应以及酶动力学。

分子印迹聚合物的制备问题:分子印迹聚合物的主要制备方法有沉淀聚合法、溶胶-凝胶法和表面分子印迹法等

分子印迹技术在有机合成中的问题:有机化学中有许多反应都具有构型的问题,如的Diels – Aldei反应借助分子印迹技术的运用可以有效地生成特定的构型的产物从而增大产量。

3. 国内外研究现状(文献综述)

利用分子印迹技术制成的印迹聚合物可以作为高效液相色谱(HPLC)的固定相,由于聚合物所具有的特异性识别能力,可将其作为高效液相色谱的固定相来分离纯化模板分子。印迹聚合物和模板分子在几何形状上互补而且分子间存在较强的相互作用使得与普通的手性固定相相比较,印迹聚合物对模板分子的保留时间更长最后被洗脱。以印迹聚合物作为固定相用于HPLC可以用来拆分手性药物,其不仅能够完全分离一对异构体而且可预测手性物的洗脱顺序 。 [1]李春香,王玲玲,徐婉珍,李松田,邓月华,闫永胜.分子印迹技术在分析化学中的应用进展.冶金分析,2008,28(12):41-50.

分子印迹技术是将要分离的目标分子作为模板分子,将它与交联剂在聚合物单体溶液中进行聚合制备得到单体一模板分子复合物,然后通过物理或化学手段除去模板分子,便得到“印迹”下目标分子的空间结构的分子印迹聚合物(MIP),在这种聚合物中形成了与模板分子在空间和结合位点上相匹配的具有多重作用位点的空穴,这样的空穴对模板分子具有选择性。[2]彭友元.分子印迹技术的原理与应用进展.泉州师范学院学报,2007,25(4):50-55.

分子印迹聚合物的制备方法有本体聚合法、沉淀聚合法、悬浮聚合法和表面印迹法。其中本体聚合法是将印迹分子、功能单体 、交联剂和引发剂按一定比例溶解在惰性溶剂(通常是 氯仿或甲苯)中,然后移入玻璃安培瓶中,采用超声脱气、通氮气除氧,在真空下密封安培瓶经热引发或紫外光照射引发聚合 24h得到块状聚合物,再经粉碎 、研磨和筛分,得到适当大小的粒子洗脱除去印迹分子。优点是有良好的选择性和识别特性、易于控制、装置简单。其缺点有处理过程繁杂、研磨过程中会产生一些不规则粒子。[3]梁金虎,罗林,唐英.分子印迹技术的原理与研究进展.重庆文理学院学报:自然科学版,2009,28(5):38-43.

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4. 研究方案

1.选题背景

分子印迹技术是指即利用分子印迹聚合物来模拟酶-底物或抗体-抗原之间的相互作用,对印迹分子也称模板分子进行专一识别的技术。利用该项技术可以定制具有特异性识别的印迹聚合物,该聚合物具有价廉、易控制、利用效率高。由于分子印迹技术有着预定性、识别性和实用性的特点,使其在色谱分离、固相萃取、仿生传感、模拟酶催化、临床药物分析等方面得到了广泛应用。

2.研究内容

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5. 工作计划

第1—2周:以论文题目为核心熟悉材料了解原理。

第3周:对已搜集的资料加以整理,论证分析论文的可行性、实际性,将论文大纲大致确定下来。

第4周:整合已有资料、构筑论文的大纲并且细分。

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