天然产物化学课件
1.1 分子印迹技术
分子印迹技术(MIT)是近十几年来发展起来的一门边缘科学技术,是指制备对某一特定目标分子具有特异选择性的聚合物-分子印迹聚合物(MIPs)的过程,它结合了高分子化学、生物化学等学科,作为一种新型高效的分离技术,具有空间专一识别性。
1.2 固相萃取
固相萃取(SPE)是利用固体吸附剂对液体试样中各组分吸附力差异而实现分离的。固相吸附剂对目标组分的选择性越高,则分离效率越高。混合液通过吸附柱时,目标成分被吸附剂吸附,然后再利用洗脱液洗脱或加热解析,达到富集目标化合物的目的。根据目标化合物的种类、性质等选择合适的固相萃取剂和洗脱液及其它优化条件后,可以一步完成萃取、富集、净化等操作,并可以与高效液相色谱、气相色谱等联用。固相萃取克服了一般液液萃取及一般层析柱的缺点。萃取过程简单快速、节省溶剂、重现性好、回收率高、减少了有机溶剂对操作人员和环境的影响。
2.1 SPE-HPLC 联用技术
MIPs 用作 SPE 的填料用来分离富集复杂样品中的分析物，具有以下优点：
（1）化学和物理稳定性。MIPs 机械强度高，耐高温、耐高压，能抵抗酸、碱、高浓度离子、有机溶剂的作用，在复杂化学环境中能保持自身稳定性
（2）能够反复使用。已由文献证明 MIPs 反复使用 300 次之后印迹能力也未发生衰减
（3）稳定性好。有报道称保存 8 个月之后其性能也不会发生改变Sellergren 等首先报道了 MIP - SPE（MISPE），应用合成的戊烷分子印迹聚合物填充小柱，成功分离了尿中的潘他米丁，不用色谱分析便直接在解吸附后检测出了结果。其后，更多关于 MISPE 的研究在不同领域得到了发展。具体固相萃取可以分为离线固相萃取和在线固相萃取两种方法。
2.2 在线固相萃取
为了克服离线 MISPE 的缺点，发展出了在线MISPE 方法。这种方法实现了 MISPE 与分析系统的自动化操作，由此避免了预富集和分析步骤间的样品操作，因此减弱了分析物的损失，被污染的危险，增加了灵敏度和重现性。同时，由于
MISPE 过程实现了自动化，可以大大减少处理样品的时间。另外，整个样品提取在分析柱中进行，所以样品的用量可以更少。一般采用普通的六通阀与 HPLC 联用，填料装于不锈钢小柱中，以适应 HPLC 系统的高压
2.3 离线模式
目前,MISPE采用最多的还是离线模式,这种模式操作简单,可选用的溶剂和添加剂较多,并且不用考虑它们对分析的影响,因此,有更高的富集率和选择性。其不足在于检测时间长,会相应增大误差。离线模式一般分为4个步骤:平衡、上样、清洗和洗脱。
分子印迹聚合物的制备通常包括以下几个步骤:功能单体与模板分子的功能基团在适当的条件下可逆结合,形成复合物;加入交联剂,使其与功能单体聚合,形成的聚合物将模板分子包埋在内;用物理和化学方法,将模板分子从聚合物中洗脱,以获得具有识别功能并与之相匹配的三维空穴.
2.4.2模板分子与功能单体的相互作用
模板分子与功能单体之间的相互作用也可称之为印迹,主要有共价印迹、非共价印迹和半共价印迹3种方式。非共价印迹过程中,模板分子和功能单体通过氢键、静电相互作用、范德华力、疏水作用等非共价键作用结合形成复合物。此种方式形成速率快,也容易从复合物中去除模板分子,有较广泛的模板分子选择范围,故有较大应用潜力。但是,此种方式印迹制备的分子印迹聚合物(MIPs)结合位点不均一,容易引起模板分子渗漏现象。共价印迹在固相萃取中很少应用。第三种是半共价印迹,这种方式是分子印迹聚合物用共价键印迹制备,而分子印迹聚合物与待测物质之间仅仅依靠非共价键作用来结合,这样,即能发挥它们的特长,又克服了彼此的不足
3.1 环境试样分析中的应用
环境试样的分析是环境保护中的一个重要环节,起着重要的作用。MISPE作为一种新的高效分离方法,在环境样品的"分析中已得到广泛应用。Antonio等制备了24种分子印迹聚合物,用于土壤中BPA的固相萃取研究。Zhang Jiang-hua等用沉淀聚合法制备分子印迹聚合物,并在优化的条件下探讨了人血清、猪尿、自来水和虾等4种试样中双酚A(BPA)的固相萃取。Nuria等用高效液相色谱法在线反相固相萃取系统研究了含有11种痕量酚类物质的标准水样,选择性地富集和萃取了4-硝基苯酚。己烯雌酚是一种雌激素物质,存在量极少,难于富集及分析。
3.2 食品分析中的应用
食品中有害物质或微生物的含量一般都很低,当其含量低于方法的检出限而又高于允许含量标准时,就必须对其进行提取和富集操作后,才能进行定量检测,
并制定相应的食品安全标准。MISPE能有效地对样品进行提取和富集,提高了检测设备灵敏度,有利于建立更严格、更完善的食品安全标准。Robert等探讨了不同模板对分子印迹聚合物识别性的影响,用MISPE分析了葡萄酒样品中栎精以及相关的黄酮类物质,为葡萄酒的预处理提供了一种快捷方便的方法。念珠镰刀菌素是一种低相对分子质量的毒枝菌素,需要一些能在分子水平上识别念珠镰刀菌素的物质。
3.3 生物医学方面的应用
生物医药试样的检测大多是针对痕量物质的富集和分离,且要求检测过程精确、快速、高效,MI-SPE适应了这一要求。在人的血浆、血清及各组织中有害物质的检测和分析方面,MISPE取得了不少进展。Zoe等与Andersson等分别以布比卡因和布比卡因的结构类似物为模板合成分子印迹聚合物,分析了人类血浆中的罗哌卡因和布比卡因。Tang等研究了MISPE对人类血浆和血清中头孢硫脒的富集、分离,回收率达到了98%。曹玺珉等制备了环丙沙星分子印迹聚合物,研究结果表明:该印迹聚合物具有良好的分子识别性能
4. 未来展望：
SPE-HPLC 具有选择性好、稳定、可以重复使用且造价比较低等特点,因此,广泛应用于环境、生物医药、食品等试样中分析物的富集或去除。但是,此种技术还有很多方面需要改进。例如,分子印迹聚合物合成过程中印迹和聚合的方式,模板分子渗漏现象,固相萃取复杂样品中生物大分子目前还非常少等。另外,MISPE将会与更多的仪器联用,发展成为一种更好的在线快速检测方法。总之,随着技术的不断发展和完善,MISPE将会成为一种高效、简便、快捷的分析工具。
