分子印跡技術(shù)（molecularlyimprintingtechnology，MIT）是一種制備對目標(biāo)分子具有特異性識別和結(jié)合能力的聚合物技術(shù)。其中運(yùn)用分子印跡技術(shù)制備的對目標(biāo)分子有特異性識別能力的高分子化合物稱為分子印跡聚合物(molecularly imprinted polymers,MIPs)，MIPs具有構(gòu)效預(yù)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和對目標(biāo)化合物高選擇性的優(yōu)點(diǎn)，制備容易，可多次重復(fù)利用，能從復(fù)雜樣品中選擇性提取目標(biāo)分子和結(jié)構(gòu)類似物，成為了分離各種天然產(chǎn)物的新技術(shù)之一。
根據(jù)功能單體與模板的結(jié)合方式不同，目前制備分子印跡聚合物的方法可分為三種。一是共價鍵法，即功能單體與模板以共價鍵作用形成復(fù)合物，結(jié)合形式主要有硼酸酯、西佛堿、縮醛（酮）、酯、螯合鍵作用等。該方法的優(yōu)點(diǎn)是MIP的識別位點(diǎn)均勻，選擇性高；缺點(diǎn)是能印跡的模板分子有限，且由于共價鍵作用強(qiáng)，脫去模板分子較為困難，在印跡和再識別過程中，模板和功能單體之間的結(jié)合和解離速度較慢，難以滿足快速分離的要求。二是非共價鍵法，即功能單體與模板以非共價鍵作用形成復(fù)合物，結(jié)合形式主要有氫鍵、靜電引力、疏水作用、離子鍵、金屬配位鍵等。非共價鍵法的優(yōu)點(diǎn)為制備過程簡單，識別速度快，模板分子易去除，其識別過程更接近天然的分子識別系統(tǒng)；缺點(diǎn)是結(jié)合位點(diǎn)不均勻，常導(dǎo)致非特異性結(jié)合，易造成峰展寬和拖尾，且由于非共價鍵作用弱，因此強(qiáng)烈依賴于溶劑的極性，難以在水中制備MIP。但由于其適用性廣，目前MIP的制備多數(shù)采用這種方式。三是空間犧牲法，空間犧牲法也叫半共價法，將共價鍵法與非共價鍵法加以綜合，即聚合時功能單體與模板的作用力是共價的，而在識別過程中是非共價的。其優(yōu)點(diǎn)是功能單體和模板分子的結(jié)合和解離速度較快，適于快速識別；缺點(diǎn)是去除模板分子較困難，印跡和再識別時的位點(diǎn)有所不同，使得分子選擇性有所降低。
中藥成分結(jié)構(gòu)復(fù)雜、種類繁多，含量差異大，而且有些成分性質(zhì)不穩(wěn)定使得中藥活性成分的分離純化難以實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)階段中藥活性成分的分離純化主要運(yùn)用硅膠柱色譜、大孔吸附樹脂柱色譜、凝膠柱色譜、高效逆流色譜和制備型高效液相色譜等技術(shù)。這些方法不僅溶劑消耗量大、環(huán)境污染嚴(yán)重，而且存在特異性差、提取效率低等問題。多模板分子印跡固相萃取技術(shù)在分離純化中藥活性成分方面擁有很大優(yōu)勢，能實(shí)現(xiàn)同時提取中藥中的同類化合物或活性成分群，提高中藥分離提取的穩(wěn)定性、特異性和高效性。近年來，MIPs 在黃酮、生物堿、苯丙素和萜類等多種中藥活性成分的分離純化方面有廣泛的應(yīng)用。
①黃酮類化合物的提?。?/strong>利用分子印跡技術(shù)富集提取黃酮類化合物可基于功能單體與黃酮結(jié)構(gòu)中酚羥基之間形成的氫鍵、芳香環(huán)與黃酮類化合物的π-π 作用力或范德華力來實(shí)現(xiàn)，所以分離黃酮類化合物的分子印跡聚合物大多屬于非共價鍵型?；诙嗄０宸肿佑≯E技術(shù)固相萃取技術(shù)，對蘆丁、黃芩素、黃芩苷和槲皮素等黃酮類化合物的研究較多。分離中藥中黃酮類活性成分的分子印跡聚合物大多屬于非共價鍵型，聚合方法以沉淀聚合法較為常見，制備方法簡便，相較于超聲提取法、酶提取法、超臨界流體萃取法和大孔樹脂吸附法等常規(guī)方法，其提取工藝簡單、活性成分純度高。
②生物堿類化合物的提?。?/strong>生物堿是一類含氮有機(jī)化合物，結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣的印跡模板分子可在酸性條件下與重金屬、有機(jī)酸、多電子基團(tuán)形成超分子復(fù)合物；與鞣質(zhì)結(jié)合形成超分子；環(huán)肽類大分子也可作為主體分子包裹其他小分子形成超分子；由于生物堿形成超分子的形式較為豐富，所以提取生物堿時依據(jù)其性質(zhì)，可選用酸、水、醇和親脂性有機(jī)試劑如氯仿、苯等破壞生物堿形成的超分子使之提取出來。同樣，其他化合物可根據(jù)其物理化學(xué)性質(zhì)，推出提取過程的“印跡模板”作用，選擇相應(yīng)的物理化學(xué)方法，最終建立起適合中藥所有成分的提取方法，即基于超分子“印跡模板”客體整體的提取分離方法，實(shí)現(xiàn)中藥制劑的精確提取?；诙嗄０宸肿佑≯E技術(shù)，各生物堿分子主要通過與聚合功能單體之間形成非共價鍵來特異性識別一系列生物堿類化合物。從生物堿類分子印跡聚合物的眾多制備方法來看，其功能單體的選擇大多為酸性功能單體(如甲基丙烯酸) 和弱堿性功能單體(如4-VP)，此類功能單體容易與模板分子形成穩(wěn)定的分子印跡聚合物，吸附劑的重現(xiàn)性較高。另外，選擇與目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)相似的代表性化合物作為虛擬模板所制備的印跡聚合物，可以實(shí)現(xiàn)多種模板分子及其結(jié)構(gòu)類似物的交叉選擇性識別，達(dá)到分離提取的目的。
③苯丙素類化合物的提?。?/strong>苯丙素類化合物是天然存在的一類苯環(huán)與三個直鏈碳連接（C6-C3基團(tuán)）構(gòu)成的化合物，一般具有苯酚結(jié)構(gòu)，有酚性物質(zhì)。采用多模板分子印跡技術(shù)分離提取苯丙素類化合物，大多是基于功能單體與模板分子基團(tuán)之間的氫鍵及范德華力等分子間作用力來實(shí)現(xiàn)特異性分離。在分子印跡聚合物的眾多聚合方法中，表面分子印跡法在分離苯丙素類化合物應(yīng)用中較為廣泛。對于苯丙素類化合物的分離提取，由于此類化合物含有羧酸基團(tuán)而顯酸性，選擇堿性或弱堿性的功能單體能夠提高聚合物的穩(wěn)定性，有利于增加吸附劑吸附量和提高總回收率。
④萜類化合物化合物的提?。?/strong>萜類化合物是分子式為異戊二烯的整數(shù)倍的烯烴類化合物，普遍存在于植物體內(nèi)的天然來源碳?xì)浠衔?。利用多模板分子印跡技術(shù)分離多種萜類化合物只能通過母體結(jié)構(gòu)與功能單體間的范德華作用力或與功能單體間的氫鍵作用來實(shí)現(xiàn)?；诜肿佑≯E技術(shù)分離不含有功能基團(tuán)的萜類及衍生物只能通過母體結(jié)構(gòu)的疏水性與功能單體間的范德華作用力來特異性識別，且這種識別效果一般較弱；對于含功能基團(tuán)(如羥基、羧基等) 的萜類及甾體類化合物與功能單體間的氫鍵作用可使分子識別作用進(jìn)一步增強(qiáng)。此外，由于一些萜類化合物和功能單體能與金屬離子配位形成較穩(wěn)定的配合物。因此，以配合物作為模板分子構(gòu)建的分子印跡聚合物在金屬離子存在下對這些萜類化合物具有更高的特異性識別。
不過，雖然分子印跡技術(shù)在中藥多組分提取分離的應(yīng)用中極具發(fā)展?jié)摿Γ廊淮嬖谝恍﹩栴}。如MIPs 與目標(biāo)分子之間大部分以氫鍵結(jié)合，反應(yīng)局限在非極性或弱極性溶劑中，為盡量減少有機(jī)溶劑的使用，以符合綠色化學(xué)的理念，需尋找一類適用于水等強(qiáng)極性溶劑的新型功能單體。此外，當(dāng)前分子印跡技術(shù)應(yīng)用成本較高，離實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)有相當(dāng)長的路要走。
參考資料：
[1]李碩,常月月,程芳芳,包貝華,曹雨誕,姚衛(wèi)峰,張麗,丁安偉.多模板分子印跡固相萃取及其在中藥多組分提取分離中的應(yīng)用[J].藥學(xué)學(xué)報,2021,56(03):751-760.
[2]陳思陽,李文姣,樊啟猛,王韌,楊巖濤,劉文龍,唐宇,劉潤南,周逸群,唐昱,劉平安,賀福元.中藥提取工藝的超分子“印跡模板”作用規(guī)律探討[J].中草藥,2019,50(12):2785-2790.
[3]郝萌萌,徐錦,韓偉.分子印跡技術(shù)在中藥活性成分提取純化中的應(yīng)用進(jìn)展[J].機(jī)電信息,2017(23):49-55.
作者簡介：小泥沙，食品科技工作者，現(xiàn)就職于國內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事營養(yǎng)食品及功能性食品的開發(fā)與研究。
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