【分享】重要违禁兽药红霉素和氯丙嗪的分子印迹聚合物的制备、表征及在食品安全检测中的应用

第一章 研究综述

1 食品安全

食品是作为自然个体的人类赖以生存和发展的物质基础，是人类社会繁衍的第一需要，饮食不安全则会损害消费者的健康，甚至威胁到生命。产生食品中各种不安全的因素广泛存在于生活中，例如为了提高动物的产肉率，缩短生长周期，各种生长激素被应用到养殖业中；为了减少植物病虫害，降低经济损失，大量的农药被喷洒到农作物上面；为了延长食品的保质期，提高食品的味道，各种添加剂被广泛使用；甚至为了高额的利益，很多对人类有害的原材料被非法用来生产人类的食品……。最终这些化学物质都将通过食物链富集到人类自己身上，并带来不同程度的危害。而且由于人类的掠夺式的开发，人类对地球环境的影响也日益明显，各种稀有重金属元素，新的病毒，细菌，进入了我们的日常生活并对我们的饮食安全造成威胁。从另一个角度讲，随着经济的全球化，人民对食品生产和消费也日益社会化，这样食品安全事件的影响的范围将迅速扩大，对人类健康的影响更加严重。针对于以上问题及现实生活中不断出现的影响食品安全的案例，人们不得不越来越关心“食品安全”的问题。

食品安全是一个发展的概念，在不同的发展阶段，由于食品安全系统的风险程度不同，食品安全的内容和目标也不同。1996 年世界卫生组织在其发表的《加强国家级食品安全性计划指南》中把食品安全解释为“对食品按其原定用途进行制作和/或使用时不会使消费者受害的一种担保”1[]。我国《中华人民共和国食品卫生法》规定：“食品应当无毒，无害”和“防止食品污染和有害因素对人体健康的危害，保障人民身体健康，增强人民体制”

1.1 食品安全的现状

随着全球贸易的一体化，食品消费也逐渐世界化，食品安全的问题也不可避免的日益呈现全球化，规模化的特点。这几年国际上不断发生的食品安全恶性事件，对社会造成了恶劣的影响并导致巨大的经济损失。总结目前影响食品安全的因素主要包括如下几个方面

1) 食品的腐败。

2) 环境污染对食品安全的影响（水污染，大气污染，土壤污染）。

3) 化学物质引起的食品安全问题（农药，兽药，添加剂，有毒元素）。

4) 生物性污染（细菌，病毒，寄生虫，真菌，有毒动植物）。

5) 食品加工、贮藏和包装过程造成的污染。

6) 转基因技术的影响。

7) 新型食品引入及其他。

上世纪末发生于英国，危害全世界的疯牛病的原因是英国政府取消对农业经营的严格管制后，农民不遵守加工饲料的规定，使用感染羊瘙痒病的病羊的骨粉饲喂牛所致，这次事件导致英国政府经济损失达 260 亿，而且对国家畜牧业的影响至今未消；1999 年发生在荷兰的二噁英事件造成直接经济损失达上百亿欧元3[；]21 世纪以来关于“禽流感”，“口蹄疫”的发病情况几乎年年都在世界各地讨论；

2003 年波及世界许多国家的“非典”事件，更是给食品安全状况敲响了警钟。另外，在国际贸易方面，由于食品安全问题造成的国际上的贸易争端更是屡见不鲜，最近中国天津出口到日本的速冻饺子中检测出有机磷农药的污染，虽然具体原因尚未查明，但是已经给中日贸易蒙上了一层阴影，对中国的国际形象造成一定程度的影响。目前世界各国已经意识到了食品安全工作的重要性，都加大了食品安全领域的投入，并加强了该领域的合作。美，日，欧盟等发达国家和地区率先对食品原料、加工品建立了完善的检测体系，而且对食品的生产环境，及食品生产对环境的影响都建立了相应的标准和法规。

作为世界上人口最多、密度最大的发展中国家，我国各地在各个方面发展都不平衡。因此食品安全的问题也非常严峻。种植业和养殖业的源头污染问题，违法生产问题，工业污染，公众意识淡薄，检测体系不成熟和监管的执行力度等问题都非常突出。针对以上问题，无论从提高人民生活质量的角度，还是从中国加入 WTO，提升国际信誉的角度考虑，都要求我们国家建立起健全的食品安全体系，保证食品安全。

1.2 我国食品安全检测的研究现状

近年来，由于食品安全质量问题不断出现，世界各国人民对食品质量与安全的关注与日俱增，食品安全问题逐渐成为政府工作的重点和群众关注的焦点。但是中国目前食品安全的现状却不容乐观。2003 年的“非典”的爆发，安徽的“毒奶粉”事件，2005 年的雀巢奶粉事件，2006 年的“多宝鱼”事件，“苏丹红”鸭蛋，“福3寿螺”中毒等等，所有这些都暴露了我国食品安全工作中存在严重的不足，如系统监测与评价资料缺乏、法律法规和标准体系不健全、危险性评估控制技术未被广泛采用、关键检测技术与设备落后等。解决这些问题，首先要突破一个重要的科技瓶颈，也就是关键检测技术的开发，这是解决所有食品安全问题的关键所在。

食品安全检测是从食品原料，生产加工过程，运输以及市场销售等环节中内部自我监控和外部监督检查的重要手段。同时检测工作的水平将直接影响到在加入世贸组织后的食品贸易中应对技术壁垒，减少经济损失的能力，这关乎老百姓生活的根本问题，关系到中国的国际声誉和经济利益。目前食品安全质量检测技术已成为发达国家设置技术贸易壁垒的有力根据，甚至食品安全质量检测技术水平的高低已成为某些国家发达程度的标志之一。

作为农产品和食品的消费、生产和贸易大国，由于经济、技术、历史等原因，中国食品安全质量的现代化分析方法研究工作尚处于起步阶段。为适应新形势，避免我国的食品安全质量工作继续处于被动局面，迫切需要提高食品的分析检验水平。

1.3 食品中兽药残留检测技术的研究现状

兽药残留（veterinary drug residues）是指给动物使用兽药或饲料添加剂后，药物的原型及其代谢产物可蓄积或储存于动物的细胞、组织、器官或可食性产品（蛋，奶中），是兽药在动物性食品中的残留，简称兽药残留4[] 。在畜牧养殖业，水产养殖业的生产过程中，为了预防和治疗各种疾病，促进动物生长，提高产品的投入产出比等，人们大量使用各种兽药以及激素等化学物质。尤其是一些不法商贩更是在利益的驱动下，超量，非法使用国家已经明令禁止的药物。这些药物在动物的体内残留后，经过食物链的富集，最终进入人体，对人类健康产生极大危害。其结果表现为：各种细菌病毒的耐药性的产生，体内肠道菌群的紊乱，细胞癌变，人类激素水平调节出现紊乱，各种药物的急性，慢性中毒等等。在国际贸易中，食品中的兽药残留一旦被检测出来，将影响动物产品的出口贸易，从而影响我国的国际形象。

目前，我国动物性食品里的兽药残留主要来源于以下两个方面：其一来源于饲养过程。养殖者及养殖场为了达到防治疾病、减少动物死亡的目的，实行药物与口粮同步。第二来源于兽药的长期使用或使用不当，造成畜禽产品中药剂残留及耐药菌株的产生。人体长期摄入含兽药残留的动物性食品后，药物不断在体内蓄积，当浓度达到一定量后，就会对人体产生毒性作用。由于动物源性食品的兽药残留问题直接危害到消费者，所以受到极大关注。目前，国内外都成立了相应的立法机构和市场认可程序，以防止兽药残留和饲料添加剂对人类健康和环境造成危害。美国、欧盟等发达国家已颁布法规，全面禁止使用多种兽药及化合物，还相应制定了《国家药物残留计划》、《FSIS残 留纲要》和《国家残留检测计划》，特别对抗生素、激素或激素类生长促进剂的最大残留量都有着严格的规定，其中的许多药物都已经在农牧业中全面禁用。在我国，根据《饲料和饲料添加剂管理条例》、《兽药管理条例》、《药品管理法》的规定，农业部、卫生部、国家药品监督管理局联合发布公告，公布了《禁止在饲料和动物饮用水中使用的药物品种目录》（农业部公告第 176 号），目录共收载了 5 类（肾上腺素受体激动剂、性激素、蛋白同化激素、精神药品、各种抗生素滤渣）40 种禁止在饲料和动物饮用水中使用的药物品种。针对食品安全性存在的问题，加强对食品安全的检验检疫、监督检测、质量控制，对影响食品安全质量的有毒有害物质进行快速检测是非常重要的。随着科学技术的发展，检验手段与方法的多样化，检测器灵敏度的提高，如何采用最快捷、最经济、最准确的检验方法将是未来食品安全研究的重点。

近 30 年来药物添加剂的使用一直呈上升势头，减少甚至取消药物添加剂的使用已不现实，对饲料和动物性食品中的违禁药物和含量超标的药物实施监控才是最基本和最直接的控制手段。当前对违禁药物残留的监控需要两方面的工作:

制定最高残留限量和设计残留分析方法，而后者正是我们生化工作者所需要研究的主要内容之一。在方法研究的基础上可以建立相应的动物用药的休药期和残留的监控与检测体系，保障人民健康和正常的对外贸易。

兽药残留分析属复杂基质中痕量组分的分析技术，与药品或制剂分析有较大区别，兽药残留分析方法有三个特点：

1. 待测物质浓度低，浓度波动范围大。药物在动物体内经过吸收、分布、代谢和排泄过程后被代谢和稀释，浓度变化的动态范围达 1:1000 以上，残留测定通常在 MRLs 水平(μg kg-1级)上进行，多数残留水平为 lμg kg1-到 lmg kg-1。因而对方法的可靠性(灵敏度、准确度和选择性)要求极高。

2. 样品基质复杂，干扰物质多。生物材料的成分十分复杂，不同种属动物样品、同种动物不同组织器官的成分存在明显差异，而药物自身的代谢，日粮成分，环境污染等因素更导致了残留样品分析复杂性。

3. 残留分析以各种仪器分析方法为主。痕量残留的样品的分析要求分析技术具有灵敏度高、分离能力强和线性范围宽的特点，传统意义上的化学分析方法通常不能独立进行残留分析，必须以各种仪器分析的方法联用为主要分析手段。

因为兽药残留分析具有以上特点，对于其分析方法的研究一直是人们的研究热点。经过十几年的积累，基于分析化学、生物化学、药物化学、临床药理与毒理学以及管理科学之上的兽药残留分析已成为一门新兴学科。其内容包括食品中的药物残留(药物原形及代谢产物)的含量测定与结构鉴定(静态残留分析)以及组织分布与代谢中药物残留的分析(动态残留分析)。与药品分析不同，残留分析的特殊性和复杂性在于痕量、动态的待测物存在于复杂的生物样品中，在于将分析手段与兽药的理化性质、体内过程、存在状态以及药理毒理相结合，在于样品基质和待测组分的不确定性，所以分离和检测是残留分析的两个基本方面，高分辨和高灵敏度是其发展的两大精髓。

1.4 常用的食品安全的检测方法及样品的前处理的方法

食品分析的两个关键问题是如何提高样品的检测灵敏度以及如何去除样品基质的影响。食品与其他领域内物质化学分析的不同点在于食品样品中基质极为复杂，污染物在食品中的含量比较低，基质对检测结果的干扰很大。所以要求采用的检测方法必须有相当高的灵敏度和选择性5[] 。但是随着各种灵敏的检测方法的建立，越来越多的检测仪器的发明和使用，我们对痕量存在的物质的检测已经能够达到检测的要求，于是基质（蛋白、脂肪、有机酸、和各种生物组分）对检测结果的影响就显得越来越明显。所以食品安全分析的另外一个研究重点就是样品的前处理技术的发展。

1.4.1 食品安全的检测技术

用于检测、分析和确证食品安全的分析方法，可分为三级。一级用于确证的方法。包括气相色谱-质谱联用法（Gas chromatography/mass spectrometry,GC/MS），液相色谱-质谱联用法（Liquid chromatography/mass spectrometry,LC/MS）。二级用于常规检测方法，用于检测限量水平的残留浓度，包括薄层色谱法（Thin layerc hromatography,T LC）,气相色谱法（Gas chromatography, GC）,高效液相色谱法（High performance liquid chromatography, HPLC）等。三级用于筛选可疑化合物是否存在，包括光谱法，免疫学方法等，生物学方法等。这类方法简单快速，高通量，但结果不可靠。

1.4.1.1 色谱法

主要包括柱色谱、纸色谱、薄层色谱、气相色谱、高效液相色谱和超临界流体色谱及与质谱联用技术。该方法是目前最常用的分析检测技术，广泛用于样品的常量、微量分析。高效液相色谱技术应用范围较广，可用于难挥发、极性较强物质的分析，如用于农药、兽药、生物毒素、抗生素、激素类物质的检测。高效液相色谱串联质谱（MS/MS）分析技术对痕量、背景干扰严重的样品具有较高的分析能力，大大提高样品检测的灵敏度，同时，可提供分析物的足够结构信息，用于结构定性，近年来逐渐成为世界各国采用的权威检测方法。

1.4.1.2 光谱法

是根据待检测物质的光学特性来实现的物质检测方法。主要包括紫外可见分光光度法、红外光谱法（蛋白质、脂肪、淀粉、氨基酸、芥酸等）、原子吸收光谱法（常用来检测食品中铅、汞、砷等重金属元素）、荧光分析法（苯并芘、黄曲霉素等）等。

1.4.1.3 生物学方法

常用的生物学方法主要包括分离培养方法、免疫学方法、分子生物学技术、生物传感器技术和生物芯片等。酶联免疫吸附法（ELISA），具有高灵敏度、高特异性、污染少、操作简便等优点，已广泛应用于食品安全检测中，但是此方法具有假阳性较高、不能同时分析多种成分等缺点。

1.4.1.4 毛细管电泳法

是一类以毛细管为分离通道，高压直流电场为驱动力的新型液相分离检测方法，对常规色谱难以分离的离子型化合物具有较好的分离效果，具有简单、快速、高效等优点，极大的提高了样品检测的分辨率，可用于重金属、农药、兽药、食品添加剂、真菌毒素的测定。近年来，随着仪器的不断发展及与高灵敏度检测器如质谱的联用，进一步提高了样品的检测灵敏度。

1.4.2 样品前处理技术

食品分析与其它领域化学分析的不同在于食品样品基质极为复杂。样品中目标化合物含量甚微，又存在的大量干扰物。从复杂的样品中检测痕量存在的污染物，其检测结果常受到样品基质的干扰。所以在检测前，样品常需要高效的样品前处理。样品前处理是指样品的制备和对样品中待测组分进行富集、浓缩、净化的过程。前处理的目的是消除基质的影响，保护检测仪器，提高检测的灵敏度，准确性，精确性和选择性。一般来说，样品的前处理过程所占用的时间占检测过程的 60%以上，在检测仪器一定的情况下，前处理步骤决定检测的灵敏度和重复性。但是在实际工作中，相对于食品污染检测分析的技术的发展，样品的前处理技术发展缓慢，技术相对落后，随着高精密仪器的开发和利用，样品的前处理技术已经成为食品分析中最薄弱的环节，成为了食品安全检测的瓶颈。目前食品分析中常用的前处理技术有固相萃取（Solid-phase extraction，SPE）、液液萃取（liquid-liquid extraction， LLE）固相微萃取（Solid-phasemicro-extraction，SPME）、基质固相分散技术（matrix solid-phase dispersion,MSPD）、超声波辅助萃取（Ultrasonic extraction）、超临界萃取（Super-critical fluidextraction，SFE）、强化溶剂萃取（Accelerated solvent extraction，ASE）、微波辅助萃取技术（Microwave assisted extraction，MAE）、凝胶渗透色谱（Gelp enetrationchromatography，GPC）和免疫亲和色谱（Immunoaffinity chromatography，IAC）等。

1.4.2.1 液液萃取(LLE)

在生物样品的前处理过程中，传统的 LLE 仍普遍采用。LLE 需要根据药物的极性或溶解性的不同，通过改变提取的条件或调节试剂提取净化待分析物质。萃取的溶剂常用氯仿，乙醚，乙酸乙酯等。该方法最大的缺点是操作费时，浪费大量的试剂，且对人体有危害。

1.4.2.2 固相萃取（SPE）

固相萃取是目前最常用的样品前处理技术，它利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附，然后再用洗脱液洗脱，达到分离纯化目的物的目的。由于该方法不需要大量试剂，萃取过程高效，快速，同时所需要的费用也较少，所以被越来越多的操作人员采用6[。]固相萃取实际是一种液相色谱分离，其分离模式可分为正相（吸附剂极性大于洗脱液极性），反相（吸附剂极性小于洗脱液极性），离子交换和吸附等。固相萃取既可用于复杂样品中微量或痕量目的物的提取，又可用于物质的净化、浓缩和富集，是目前样品前处理的主流技术。但是因为固相萃取的填料一般为高聚物。对待分析物没有特异性的作用。样品的保留与否取决于物体在洗脱液，吸附剂之间的分配。因此 SPE 只适合于分离保留性质相差比较大的物质，对保留性质相似的物质分离能力一般。另外当样品中存在胶体样物质时常阻塞柱管，使回收率显著下降。而且由于该方法采用的填料是非特异吸附剂，所以固相萃取的选择性不强。由于以上原因，固相萃取常共萃取出杂质，对后续实验产生影响。

1.4.2.3 固相微萃取（SPME）

固相微萃取是在 80 年代末开始发展起来的技术，该方法操作简单，快速，其最大的不同是，不使用溶剂，适用于挥发性或半挥发性组分的测定。该方法的原理是利用石英表面涂层对分析组分的吸附作用，将组分从试样基质中萃取，富集出来。SPME 的萃取方式有四种：直接法、顶空法、膜保护法和衍生化法。该项技术目前应用广泛，但是其缺点是对于热不稳定的物质不适用。有些物质如蛋白可以和纤维发生不可逆吸附。影响结果的准确性。

1.4.2.4 基质固相分散技术（MSPD）

其基本操作是将样品与吸附剂在一起研磨，这样样品和吸附材料混合均匀，分析质均匀分布在混合物中，然后将混合物装入固相萃取小柱中，选择适合的溶剂将分析质洗脱。MSPD分 析集合萃取和净化于一身，是一步萃取的方法，省略了 SPE 时的过滤的步骤，减少处理步骤缩短了分析时间，但是该技术是自动化程度不高，取样少，备选的吸附剂的种类有限。其发展的方向为开发更多的可选择的吸附剂，实现分析的自动化。

14..2.5 超临界流体萃取（SFE）

该技术是利用超临界状态下的的流体所具有的高渗透能力和高溶解能力分离混合物的过程。超临界流体是温度与压力均在其临界点之上的流体，性质介于气体和液体之间。有很高的溶解能力及良好的流动、传递、渗透性能，可代替传统的有毒、易燃、易挥发的有机溶剂。常用的流体是 CO2。

1.4.2.6 微波辅助萃取(MAE )

该技术利用微波的能量，快速而有选择的萃取目的物质，它能在密闭的环境中操作。加热的结果使萃取剂达到两倍于常压的沸点温度，从而缩短萃取的时间。

1.4.2.7 加速溶剂萃取(ASE)

加速溶剂萃取是一种全新的样品前处理技术。该技术在升高压力和温度的情况下用有机试剂萃取固体或半固体样品。他有很多优点：a. 操作迅速 b. 效率高c. 操作安全。由于该技术非常安全而且可以控制。美国环境保护局已经将其收录为处理固体样品的标准方法。

1.4.2.8 免疫亲和萃取(immunoaffm'ity column, IAC)

免疫亲和萃取是基于免疫学技术发展起来的萃取技术。上述的样品前处理技术其萃取的原理都基于目的物，基质和干扰化合物在不同萃取材料中的分配系数不同而开发的。所以当待分离的物质和干扰物的极性相差不大时，就会出现共萃取的现象。但是因为免疫亲和萃取是将抗体固定到载体上，当样品流过萃取柱时。样品中的目的物（抗原），就会与抗体发生亲和作用被选择性的保留下来。所以该方法具有非常高的选择性和特异性。但是该技术还是有很多不足之处的。比如抗体的制备需要很高的人力，物力和财力。抗体制备耗时长。而且由于抗体的生物学本质，使其很容易受到环境的影响，对酸碱，有机环境耐受性很低。

1.4.2.9 基于分子印迹的固相萃取技术（molecularly imprinted solid phaseextraction, MISPE）

该项技术是使用分子印迹聚合物作为固相萃取的填料，由于分子印迹聚合物是一种对某种或某类化合物具有特异选择性的聚合物，它可以特异的和待分析物结合，高效的分离纯化分析质。而且该聚合物是通过化学方法合成的，具有耐酸碱，耐离子强度等恶劣环境的优点。所以具有最广阔的应用前景。

2 分子印迹聚合物

2.1 分子印迹技术的起源

在生命行为过程中，细胞和亚细胞水平的基本过程都需要分子和分子的相互作用来实现。很多生物过程，比如神经信号传递，呼吸行为，免疫反应，细胞分化，营养摄取等无一不需要特异的分子识别的过程。可以这么说，基于特异性的分子识别在生命过程中所起到的作用，生物通过几百万年无数次的选择进化成为10自然界上最完美的“艺术品”。因此，科学家们花费大量的精力和时间致力于分子识别领域的研究。

分子识别是指在复杂的生物体系里，依靠分子的形状，大小，功能基团与目的分子互补的宿主分子对目的分子的结合互作。其最主要的特征是选择性。它是从分子水平上研究生物过程，生命现象的化学概念。在该认识的基础上，近来越来越多的人开始研究模拟生物体内识别过程的化学材料的开发。并且已经取得了一定的成果。到目前为止所有的方法都是致力于研究如何在材料内部形成特异孔洞并如何在孔洞内部与目的分析质互作，这样分析质就可以和结合位点发生特异作用从而达到分析分离目标分析物的目的。在这些研究中，最有潜力一项技术就分子印迹技术。

分子印迹，也称分子烙印（molecular imprinting），是指用化学的方法合成的对某一特定目的分子（模板或称印迹分子）具有特异选择性的聚合物的过程。分子印迹技术（molecular imprinting technique，MIT）具体指制备对某一特定分子（模板，印迹分子）具有特异选择性的聚合物的技术，制备的特异聚合物被称之为分子印迹聚合物（molecularly imprintedp olymers，MIPs）7[。]分子印迹学属于超分子化学领域，是高分子化学，生物化学，生物仿生学，材料科学等学科交叉发展起来的新兴边缘学科。常被描绘成制造人工抗体的技术。

分子印迹技术是在 20 世纪 40 年代，由诺贝尔获奖者 Pauling 在研究抗原抗体互相作用时提出的[8。]他设想用抗原为模板合成抗体。其理论的合理性在于，1.生物体释放的物质与外来的异物有相应的结合位点。2.生物体释放的物质与外来物质在空间结构上互相匹配。所以他的理论被认为是对分子印迹技术最早的描述，为该技术的发展奠定了理论基础。1949 年，Dickery 采用一系列的燃料分子进行印迹沉淀硅胶的实验，并提出了“专一性吸附”的概念9[]。但他的研究成果很长时间都没有人重视。直到 20 世纪 70 年代，分子印迹技术才有了真正的突破。

1972 年 Wulff G 小组首次报道了人工合成分子印迹聚合物，成为这个领域的一个里程碑，但是由于它们的成果主要是共价型分子印迹聚合物，其动力学过程缓慢，所以应用也仅限于催化领域。1993 年，瑞典的 Mosbach 等在《nature》上发表了一篇有关茶碱的分子印迹聚合物的报道后，分子印迹聚合物技术如雨后春笋般发展起来1[0]。迄今为止，关于分子印迹聚合物的作用机理，制备方法，及聚合物的应用都得到了很大发展，在分析化学方面的应用更是成绩斐然。从 2003年到 2007 年有超过 1450 篇关于分子印迹的综述，研究论文和专论发表。分子印迹正表现出勃勃生机

三大 优 点是 分 子 印迹 技 术迅 速 发展 的 主 要原 因 ，即 构 效 预定 性 （predetermination）、特异识别性（specific recognition）、广泛实用性（practicability）1[21-5。]因为制备的分子印迹聚合物的亲和性和选择性都很高，抗酸碱等恶劣条件的能力强，稳定性好，使用的寿命长。所以分子印迹技术的应用非常广泛，目前已经应用到包括化学物质的手性分离1[6, 17，]固相萃取1[8-20，]模拟酶催化2[1, 22，]药物缓释[23，]化学和生物传感器2[4]，膜分离等领域。而且分子印迹技术有望在环境检测，生物工程，药物食品的检测等领域形成产业化。同时，分子印迹技术对于研究分子识别的机理和结构也有重要的理论意义和使用价值。

2.2 分子印迹技术的原理及优势

分子印迹技术的原理见图 1，分子印迹聚合物是在模板分子存在的前提下，在其模板分子的周围聚合形成的聚合物，由于模板的存在，在其周围形成了和模板分子的形状，基团，性质互补的结合位点。当除掉模板后，分子印迹聚合物可以像抗体一样去特异的识别目的分子。具体原理如图 1 所示：A是 可逆的共价键，B 是模板剪切后活化的共价基团，C 是静电作用, D 为输水作用力或分子间作用力，E 为形成的配位键。这些都是与模板的互补的基团或结构形成的作用力，为分子印迹的特异性作用做出贡献（a-e）。在形成特异的互做后，加入的交联剂随后聚合，使形成的作用稳定下来，最后形成高度交联的分子印迹聚合物。最后将制备时使用的模板分子去除，得到可以和模板或模板类似物可逆结合的聚合物虽然抗体2[52-7，]酶2[8 ,29，]动植物的组织或者细胞3[0 ,31已]经广泛的应用于分析化学，生物传感器，诊断等分析应用中。但是这些生物大分子很不稳定，容易被破坏，并且稳定的生产性质稳定的产物很困难，往往需要使用动物，如抗体的生产过程中，常使用小鼠，或兔子作为材料。并且饲养动物，维持抗体的稳定需要很大的人力和财力，对人员的要求也较高。另外，抗体和酶的纯是一项繁琐的工作，而且这项工作需要很大的资金投入，对具体的方法要求也非常高。而分子印迹聚合物相对于其他生物大分子的优点在于：

1. 分子印迹聚合物的受体作用位点是合成的，对外部的环境变化具有很高的物理和化学抗性。

2. 分子印迹聚合物的功能基团可以被很容易的修饰从而提高它的亲和力和催化能力。

3. 而且 MIP 可以反复使用，而不用担心失去亲和力的问题。4. MIP 对溶剂，离子，酸碱环境的破坏具有很强的抵抗力[323-4。]5. 生产 MIP 不需要免疫动物，而

得到的产物具有均一的性质和亲和力，所用的时间也很短。通过以上的比较，很容易看出比较生物识别系统的劣势，分子印迹聚合物在诊断，分离，纯化和定量分析中具有无与伦比的优势。

图1 分子印迹的原理图1[1]

Fgi .1S chemaitc representaitono ft hem olecualri mprniitng process

2.3 分子印迹聚合物的识别机理研究

理论上讲，分子印迹聚合物对模板分子的识别主要在于其与模板分子在功能基团和三维空间结构上的相互匹配，即分子印迹聚合物作用的大小和选择性与分子印迹聚合物上功能基团与模板分子相互作用的种类和强度以及模板分子的性质有关。

2.3.1 分子印迹聚合物的热力学研究

Pages 和 Jencks 等人首先进行了分子印迹技术热力学方面的研究3[5, 36]，Williams3[7]等在其基础上提出了分子印迹聚合物与模板分子之间的识别受热力学控制，受体和配体之间形成复合物的自由能改变可由以下等式得到：

△ Gbnid=△ G+tf+△ G+r △G h+△ G vbi+∑ △G p+ △ Gcon+f △ Gvdw其中， △ Gbnid—形成复合物时自由能的改变； △ G+tf—分子平动和转动自由能的改变； △ Gr—模板分子转动受限制引起的自由能的改变；△ G h—疏水性相互作用获得的自由能；△ G vbi—功能基团振动引起的自由能的改变；∑△ G p—参加

反应的所有基团自由能改变的总合；△ G conf—构象变化导致的自由能的改变；△ Gvdw—非范德华力相互作用自由能的改变。

Nicholls[38等]进一步对上面的公式进行了简化，得到如下公式：

△ Gbind= △ G+tf+△ Gr+△ Gh+△ Gvbi+∑ △ Gp

对于非极性有机溶剂中进行的分子印迹，由于不存在疏水作用力，可进一步简化为：

△ Gbnid= △ G+tf+ △ G+r △ Gvib+∑△ Gp

简化后的公式便于应用，但适用范围也大大减小。