分子印跡技術課件

分子印跡技術

……在廢水處理中的應用2014.12.12分子印跡技術2014.12.12分子印跡技術：為獲得在空間結構和結合位點上與某一模板分子完全匹配的聚合物的制備技術。目標分子與功能單體通過共價作用或非共價作用形成復合物加入交聯(lián)劑，在目標分子-功能單體復合物周圍發(fā)生聚合反應，形成具有機械性能的高分子聚合物洗脫除去目標分子，通過一定的物理或化學方法除去目標分子這樣就在聚合物中留下一個與目標分子在空間結構上完全匹配的空腔分子印跡技術：為獲得在空間結構和結合位點上與某一模板分子完全構效預定性分子印跡技術特異性廣泛實用性分子印跡聚合物親和能力強再生識別能力強制備成本低抗惡劣環(huán)境能力強穩(wěn)定性好選擇性高廣泛地應用于手性固定相分離、固相萃取、膜分離、仿生傳感器、模擬酶催化及藥物控釋等領域中構效分子印跡技術特異性廣泛分子印跡聚合物親和能力強再生識別能分子印跡技術課件OverviewofreviewstructureOverviewofreviewstructureMIPs在廢水處理中的應用污染物的有效測定有機污染物的選擇性吸附作為催化劑降解污染物基于MIPs的熒光傳感器用于污染物的選擇性識別高選擇性

選擇性識別、分離、檢測和純化MIPs在廢水處理中的應用污染物的有效測定有機污染物的選擇穩(wěn)定性好分子識別能力強MIPs作為選擇工具應用于多個分析領域：傳感器，固相萃?。⊿PE）及色譜等等污染物的有效測定MISPE：為復雜樣品提供了一種簡單高效的預處理方法已成功從水樣中萃取和檢測了一系列的化合物分子印跡固相萃取（MISPE）穩(wěn)定性好分子識別能力強MIPs作為選擇工具應用于多個分析領MISPE基本原理流程圖MISPE與HPLC聯(lián)用高效分離檢測目標污染物Xuetal.(2009)，MISPE-HPLC分離檢測環(huán)境中的微量雌激素酮優(yōu)勢：高選擇性，檢出限低，相對標準偏差小MISPE基本原理流程圖MISPE與HPLC聯(lián)用高效分離檢測缺點及相應的改進策略殘留模板的泄露檢測的準確度下降利用虛擬模板制備SMIPs殘余模板可與目標分析物分離，避免干擾痕量分析SMIPs大大提高吸附脫附效率，從而大大減小了殘余模板的泄露MIPs粒徑小難分離，限制MISPE的實際應用給MIPs帶有磁性（MMIPs）易于收集與分離缺點及相應的改進策略殘留模板的泄露檢測的準確度下降利用虛擬模有機污染物的選擇性吸附吸附優(yōu)勢：成本低，適應能力強，設計/操作簡單等吸附劑：活性炭，氧化鐵納米材料，石墨烯材料，MIPs等等MIPs：高選擇性，吸附容量大針對MIPs作為吸附劑去除有機污染物，已做了很多研究吸附機理非特異性吸附特異性吸附氫鍵，疏水作用，范德華力空腔的選擇性識別有機污染物的選擇性吸附吸附優(yōu)勢：成本低，適應能力強，設計/操MIPs作為吸附劑的局限局限改進單一目標污染物的富集與吸附制備多功能MIPs實際應用需考慮成本和效率優(yōu)化MIPs的制備及提高效率實驗室研究：已有效去除一系列有機污染物實驗室研究大規(guī)模工業(yè)應用眾多復雜性MIPs作為吸附劑的局限局限改進單一目標污染物制備多功作為催化劑降解污染物MIPs作為催化劑的優(yōu)勢及應用優(yōu)勢應用能抵擋惡劣環(huán)境：高溫高壓，極端pH，有機溶劑適于多種多樣的實際應用可以模擬酶的活性中心代替酶以及針對特殊底物制備特異的催化劑例：制備負載MIPs的TiO2光催化劑，用于2-硝基酚和4-硝基酚的降解光催化的活性得到了增強具有很高的選擇性ShenXT,ZhuLH,LiuGXetal(2008)EnvironSciTechnol42(5):1687–1692作為催化劑降解污染物MIPs作為催化劑的優(yōu)勢及應用優(yōu)勢應用能基于MIPs的熒光傳感器用于污染物的選擇性識別已有多種方法用于將熒光傳感器與MIPs一體化得到基于MIPs的熒光傳感器用于目標分析物的特異性識別和定量檢測通過熒光轉換平臺的印跡制備基于MIPs的熒光傳感器檢測原理：熒光轉換平臺表面上的MIPs作為識別元件，特異性的結合復雜基質中的微量目標分析物，這將引起傳感器的熒光淬滅，而淬滅程度與目標分析物的量有關。缺陷：殘余模板的泄露解決：SMI及虛擬模板基于MIPs的熒光傳感器用于污染物的選擇性識別已有多種方法用MIPs-磁性粒子MIPs-量子點MIPs-納米顆?；贛IPs的復合材料在廢水處理中的應用傳統(tǒng)MIPs在實際應用中的不足：模板去除不完全，親和力低，傳質慢近來：與納米材料、磁性粒子、量子點等結合制備基于MIPs的復合材料復合材料集合了兩者的優(yōu)點，具有優(yōu)異的性能：高選擇性，良好的親和力，對分析物具有快速的結合/分解動力學MIPs-MIPs-量子點MIPs-基于MIPs的復合材料在MIPs-磁性粒子復合材料（MMIPs）Fe3O4的優(yōu)點：毒性低，成本低，生態(tài)友好性在分離、催化、生物學及環(huán)境修復方面均有應用前景將MIPs與Fe3O4結合，在選擇性和靈敏度上有良好的綜合效益LiY,LiX,ChuJetal(2010)EnvironPollut158(6):2317–2323MIPs-磁性粒子復合材料（MMIPs）Fe3O4的優(yōu)點：毒MIPs-納米顆粒復合材料大量的納米材料作為輔助材料用于分子印跡聚合物的制備：碳納米管、納米SiO2、磁性納米粒子、多壁碳粒子、TiO2納米管、金納米粒子、銀膠體粒子等優(yōu)勢1模板可被完全去除，形成有效的識別位點優(yōu)勢2印跡材料的大小和形狀易于設計優(yōu)勢3多功能復合材料：分散性好、比表面積大、結合動力學快MIPs-納米顆粒復合材料大量的納米材料作為輔助材料用于分子GaoRX,KongX,SuFHetal(2010)JChromatogrA1217(52):8095–8102MIP-CNTs復合材料檢測痕量三氯生CNTs@TCS-MIPs：動力學快、吸附容量大、選擇性好提取效率和選擇性：CNTs@TCS-MIPs＞CNTs@NIPsGaoRX,KongX,SuFHetal(2MIPs-量子點復合材料量子點優(yōu)點：光穩(wěn)定好、光致發(fā)光效率高、量子尺寸效應等量子點缺點：易受模板分子結構相似物質的干擾，非特異性結合導致其熒光背景值偏高，從而使其特異性和檢測的靈敏度受限，成為量子點廣泛應用的主要障礙。解決：將分子印跡技術的高選擇性與量子點的優(yōu)異熒光特性相結合原理：二嗪農(nóng)與MIP的特異性識別空腔結合，導致了熒光淬滅結果：高選擇性識別檢測+快速的吸附脫附例：量子點QDs@MIP納米微球復合材料用于農(nóng)藥的特異性識別和直接熒光定量檢測ZhaoYY,MaYX,LiHetal(2011)AnalChem84(1):386–395MIPs-量子點復合材料量子點優(yōu)點：光穩(wěn)定好、光致發(fā)光效率高將MIPs應用于廢水處理的關鍵障礙關鍵障礙機理研究不足

親水性MIPs殘余模板泄露將MIPs應用于廢水處理的關鍵障礙關鍵障礙機理研親水性MI機理研究不足MIPs形成及MIPs配體識別的機理研究不足MIPs的成功制備依賴于功能單體和模板復合體的穩(wěn)定性和強度（主）和聚合作用模板和功能單體之間的作用力為共價鍵或非共價鍵（氫鍵、靜電作用及疏水作用）相關機理的深入研究更理性地設計MIPs而每種作用力的相對重要性還未知機理研究不足MIPs形成及MIPs配體識別的機理研究不足MI親水性分子印跡聚合物表面親水性顯著增強水相中也具有出色的分子識別能力親水性MIPsClicktoaddtitleinhereClicktoaddtitleinhere12制備局限在有機溶劑中進行，應用于水相時，表現(xiàn)出不同的膨脹效果，從而使其特異性受限水分子與模板存在競爭，使模板與功能單體之間的非共價鍵減弱或被破壞問題1問題2親水性分子印跡聚合物表面親水性顯著增強親水性MIPsClic殘余模板泄漏仍有待研究虛擬模板的使用使MIPs的特異性受到一定影響以虛擬模板制備MIPs仍有少量模板分子泄露引入表面分子印跡技術殘余模板泄露殘余模板泄漏仍有待研究以虛擬模板制備MIPs引入表面分子印跡結論吸附劑選擇性SPE及去除給定目標分析物或結構相似化合物的重要技術催化劑在降解污染物方面具有重要作用MIPs熒光傳感器較好的應用于污染物的特異性識別及檢測MIPs對目標污染物具有高選擇性，在廢水處理領域具有很大的應用前景與納米材料、磁性粒子或量子點結合制備的復合材料結合了兩者的優(yōu)點，提供了更廣泛的應用潛力MIPs復合材料利用MIPs的潛在應用來得到干凈水指日可待挑戰(zhàn)：機理研究、親水性MIPs的制備及殘余模板泄露結論吸附劑選擇性SPE及去除給定目標分析物或結構相似化合物的分子印跡技術課件分子印跡技術

……在廢水處理中的應用2014.12.12分子印跡技術2014.12.12分子印跡技術：為獲得在空間結構和結合位點上與某一模板分子完全匹配的聚合物的制備技術。目標分子與功能單體通過共價作用或非共價作用形成復合物加入交聯(lián)劑，在目標分子-功能單體復合物周圍發(fā)生聚合反應，形成具有機械性能的高分子聚合物洗脫除去目標分子，通過一定的物理或化學方法除去目標分子這樣就在聚合物中留下一個與目標分子在空間結構上完全匹配的空腔分子印跡技術：為獲得在空間結構和結合位點上與某一模板分子完全構效預定性分子印跡技術特異性廣泛實用性分子印跡聚合物親和能力強再生識別能力強制備成本低抗惡劣環(huán)境能力強穩(wěn)定性好選擇性高廣泛地應用于手性固定相分離、固相萃取、膜分離、仿生傳感器、模擬酶催化及藥物控釋等領域中構效分子印跡技術特異性廣泛分子印跡聚合物親和能力強再生識別能分子印跡技術課件OverviewofreviewstructureOverviewofreviewstructureMIPs在廢水處理中的應用污染物的有效測定有機污染物的選擇性吸附作為催化劑降解污染物基于MIPs的熒光傳感器用于污染物的選擇性識別高選擇性

選擇性識別、分離、檢測和純化MIPs在廢水處理中的應用污染物的有效測定有機污染物的選擇穩(wěn)定性好分子識別能力強MIPs作為選擇工具應用于多個分析領域：傳感器，固相萃取（SPE）及色譜等等污染物的有效測定MISPE：為復雜樣品提供了一種簡單高效的預處理方法已成功從水樣中萃取和檢測了一系列的化合物分子印跡固相萃取（MISPE）穩(wěn)定性好分子識別能力強MIPs作為選擇工具應用于多個分析領MISPE基本原理流程圖MISPE與HPLC聯(lián)用高效分離檢測目標污染物Xuetal.(2009)，MISPE-HPLC分離檢測環(huán)境中的微量雌激素酮優(yōu)勢：高選擇性，檢出限低，相對標準偏差小MISPE基本原理流程圖MISPE與HPLC聯(lián)用高效分離檢測缺點及相應的改進策略殘留模板的泄露檢測的準確度下降利用虛擬模板制備SMIPs殘余模板可與目標分析物分離，避免干擾痕量分析SMIPs大大提高吸附脫附效率，從而大大減小了殘余模板的泄露MIPs粒徑小難分離，限制MISPE的實際應用給MIPs帶有磁性（MMIPs）易于收集與分離缺點及相應的改進策略殘留模板的泄露檢測的準確度下降利用虛擬模有機污染物的選擇性吸附吸附優(yōu)勢：成本低，適應能力強，設計/操作簡單等吸附劑：活性炭，氧化鐵納米材料，石墨烯材料，MIPs等等MIPs：高選擇性，吸附容量大針對MIPs作為吸附劑去除有機污染物，已做了很多研究吸附機理非特異性吸附特異性吸附氫鍵，疏水作用，范德華力空腔的選擇性識別有機污染物的選擇性吸附吸附優(yōu)勢：成本低，適應能力強，設計/操MIPs作為吸附劑的局限局限改進單一目標污染物的富集與吸附制備多功能MIPs實際應用需考慮成本和效率優(yōu)化MIPs的制備及提高效率實驗室研究：已有效去除一系列有機污染物實驗室研究大規(guī)模工業(yè)應用眾多復雜性MIPs作為吸附劑的局限局限改進單一目標污染物制備多功作為催化劑降解污染物MIPs作為催化劑的優(yōu)勢及應用優(yōu)勢應用能抵擋惡劣環(huán)境：高溫高壓，極端pH，有機溶劑適于多種多樣的實際應用可以模擬酶的活性中心代替酶以及針對特殊底物制備特異的催化劑例：制備負載MIPs的TiO2光催化劑，用于2-硝基酚和4-硝基酚的降解光催化的活性得到了增強具有很高的選擇性ShenXT,ZhuLH,LiuGXetal(2008)EnvironSciTechnol42(5):1687–1692作為催化劑降解污染物MIPs作為催化劑的優(yōu)勢及應用優(yōu)勢應用能基于MIPs的熒光傳感器用于污染物的選擇性識別已有多種方法用于將熒光傳感器與MIPs一體化得到基于MIPs的熒光傳感器用于目標分析物的特異性識別和定量檢測通過熒光轉換平臺的印跡制備基于MIPs的熒光傳感器檢測原理：熒光轉換平臺表面上的MIPs作為識別元件，特異性的結合復雜基質中的微量目標分析物，這將引起傳感器的熒光淬滅，而淬滅程度與目標分析物的量有關。缺陷：殘余模板的泄露解決：SMI及虛擬模板基于MIPs的熒光傳感器用于污染物的選擇性識別已有多種方法用MIPs-磁性粒子MIPs-量子點MIPs-納米顆?；贛IPs的復合材料在廢水處理中的應用傳統(tǒng)MIPs在實際應用中的不足：模板去除不完全，親和力低，傳質慢近來：與納米材料、磁性粒子、量子點等結合制備基于MIPs的復合材料復合材料集合了兩者的優(yōu)點，具有優(yōu)異的性能：高選擇性，良好的親和力，對分析物具有快速的結合/分解動力學MIPs-MIPs-量子點MIPs-基于MIPs的復合材料在MIPs-磁性粒子復合材料（MMIPs）Fe3O4的優(yōu)點：毒性低，成本低，生態(tài)友好性在分離、催化、生物學及環(huán)境修復方面均有應用前景將MIPs與Fe3O4結合，在選擇性和靈敏度上有良好的綜合效益LiY,LiX,ChuJetal(2010)EnvironPollut158(6):2317–2323MIPs-磁性粒子復合材料（MMIPs）Fe3O4的優(yōu)點：毒MIPs-納米顆粒復合材料大量的納米材料作為輔助材料用于分子印跡聚合物的制備：碳納米管、納米SiO2、磁性納米粒子、多壁碳粒子、TiO2納米管、金納米粒子、銀膠體粒子等優(yōu)勢1模板可被完全去除，形成有效的識別位點優(yōu)勢2印跡材料的大小和形狀易于設計優(yōu)勢3多功能復合材料：分散性好、比表面積大、結合動力學快MIPs-納米顆粒復合材料大量的納米材料作為輔助材料用于分子GaoRX,KongX,SuFHetal(2010)JChromatogrA1217(52):8095–8102MIP-CNTs復合材料檢測痕量三氯生CNTs@TCS-MIPs：動力學快、吸附容量大、選擇性好提取效率和選擇性：CNTs@TCS-MIPs＞CNTs@NIPsGaoRX,KongX,SuFHetal(2MIPs-量子點復合材料量子點優(yōu)點：光穩(wěn)定好、光致發(fā)光效率高、量子尺寸效應等量子點缺點：易受模板分子結構相似物質的干擾，非特異性結合導致其熒光背景值偏高，從而使其特異性和檢測的靈敏度受限，成為量子點廣泛應用的主要障礙。解決：將分子印跡技術的高選擇性與量子點的優(yōu)異熒光特性相結合原理：二嗪農(nóng)與MIP的特異性識別空腔結合，導致了熒光淬滅結果：高選擇性識別檢測+快速的吸附脫附例：量子點QDs@MIP納米微球復合材料用于農(nóng)藥的特異性識別和直接熒光定量檢測ZhaoYY,MaYX,LiHetal(2011)AnalChem84(1):386–395MIPs-量子點復合材料量子點優(yōu)點：光穩(wěn)定好、光致發(fā)光效率高將MIPs應用于廢水處理的關鍵障礙關鍵障礙機理研究不足

親水性MIPs殘余模板泄露將MIPs應用于廢水處理的關鍵障礙關鍵障