李心悅,張譯豐,賴靜嫻,蔡湘萍,梁清文,賴 婷,徐振林,韋曉群

(廣東省食品質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,廣東廣州 510640)

分子印跡技術(shù)(molecular imprinting technique,MIT)是指制備對(duì)某一特定的目標(biāo)分子具有特異識(shí)別位點(diǎn)的聚合物的過程[1]。分子印跡聚合物(molecular imprinted polymer,MIP)的特別識(shí)別位點(diǎn)模仿了抗體或酶等生物體間的識(shí)別機(jī)制,模板分子與聚合物單體在合適的反應(yīng)體系中混合后,功能單體與模板分子通過氫鍵、靜電作用、疏水相互作用等分子間作用力形成結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的有序排列,通過交聯(lián)劑使功能單體聚合,形成聚合物,最后從聚合物中除去模板分子可得到具有對(duì)模板分子有特異吸附鍵合位點(diǎn)的分子印跡聚合物[2-3]。MIP的高穩(wěn)定性和對(duì)大多數(shù)目標(biāo)分析物有效的通用性使它適用于眾多成分的檢測(cè)。

目前MIP已被廣泛應(yīng)用于食品中獸藥殘留的分析檢測(cè)。已被作為模板分子研究的抗生素包括天然抗生素β-內(nèi)酰胺類抗生素[4]、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素[5]、四環(huán)素族抗生素[6]等和合成抗生素喹諾酮類抗菌藥物[7]、磺胺類抗生素[8]等,幾乎涵蓋所有養(yǎng)殖用藥領(lǐng)域?；前奉惪股?sulfanilamide,SAs)作為一種與對(duì)氨苯甲酸(p-aminobenzoic acid,PBPA)結(jié)構(gòu)類似[9]的抗生素,具有抗菌譜系廣、價(jià)格便宜[10]的特點(diǎn),被作為獸藥廣泛應(yīng)用于預(yù)防和治療細(xì)菌和病毒引起的動(dòng)物疾病和原生動(dòng)物感染疾病[11]。歐洲是磺胺類藥物使用最為廣泛的地區(qū)之一,每年在豬的飼養(yǎng)中使用的磺胺噻唑就高達(dá)400000 kg,磺胺二甲嘧啶的使用量也高達(dá)350000 kg[12]。由于磺胺類藥物被頻繁使用甚至違規(guī)濫用,它已成為目前最常被檢出的抗菌類藥物之一。為解決磺胺類抗生素濫用的問題,動(dòng)物性食品中的磺胺類藥物的最大殘留量(maximum residue limit,MRL)被規(guī)定為100 μg·kg-1[13]。為了實(shí)現(xiàn)磺胺類藥物檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化,我國(guó)制定高效液相色譜法[14]的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB 29694-2013),這一檢測(cè)方法準(zhǔn)確性高,但是前處理步驟復(fù)雜,使用具有特異性的MIP作固相萃取材料可有效簡(jiǎn)化樣品前處理步驟,Rozaini等[8]使用分子印跡薄膜,實(shí)現(xiàn)了對(duì)水樣中SAs的直接檢測(cè),同時(shí),MIP處理后的樣品還存在富集率高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn),有效地降低了樣品中復(fù)雜基質(zhì)對(duì)待測(cè)物檢測(cè)結(jié)果的干擾,在Xu等[15]的研究中,使用MIP后,豬肉等肉類樣品的檢測(cè)限達(dá)0.20～0.72 μg/kg,儀器檢測(cè)精度高。因此,MIP在磺胺類藥物的檢測(cè)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

本綜述對(duì)各磺胺類抗生素分子印跡聚合物的制備條件進(jìn)行了收集和匯總,分析在不同優(yōu)化條件下分子印跡聚合物的結(jié)構(gòu)和性能差異,總結(jié)了其在各樣品檢測(cè)中的多種應(yīng)用模式,并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展前景進(jìn)行綜述。

1 磺胺類藥物分子印跡聚合物的反應(yīng)體系研究現(xiàn)狀

1.1 模板和功能單體的選擇

磺胺類抗生素由對(duì)氨基苯磺酰胺和取代了磺酰胺基上一個(gè)氫的雜環(huán)基團(tuán)(用R指代)兩部分組成[16],可作用位點(diǎn)如圖1所示,包括可與功能單體形成氫鍵作用力的氨基和硫氧鍵,以及能與部分功能單體或交聯(lián)劑形成疏水作用力和п-п相互作用力的苯環(huán)。

圖1 磺胺類藥物的結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure of sulfonamides

磺胺類抗生素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了它的分子印跡聚合方法多屬于非共價(jià)型聚合,這一聚合方法的分子間相互作用力弱,要求模板分子的功能位點(diǎn)個(gè)數(shù)適中,在模板與功能單體間有足夠作用強(qiáng)度的同時(shí),避免模板分子與功能單體的結(jié)合過于牢固而導(dǎo)致的模板分子難以從MIP中除去的情況。除此之外,分子印跡還要求模板分子具有較高的溶解性?；前粪奏?sulfadiazine,SD)[17-20]、磺胺二甲基嘧啶(sulfamethazine,SMZ)[15,21-22]、磺胺二甲氧基嘧啶(sulfamethazine,SDM)[23-24]同屬磺胺嘧啶類抗菌劑,三種化合物結(jié)構(gòu)相似,溶解性較好,R基團(tuán)嘧啶環(huán)上的兩個(gè)胺基可提供兩個(gè)氫鍵結(jié)合位點(diǎn),可輔助磺胺基上的四個(gè)氫鍵結(jié)合位點(diǎn)形成穩(wěn)定的非共價(jià)型絡(luò)合結(jié)構(gòu),有利于MIP特異性空腔的形成,因此,如圖2所示,擁有嘧啶雜環(huán)的磺胺類抗生素作為模板分子的頻率,達(dá)57%,即一半的磺胺類抗生素分子印跡的模板分子都屬于磺胺嘧啶類。一方面,這是因?yàn)槠浠瘜W(xué)性質(zhì)的適配性,另一方面,這是由市場(chǎng)應(yīng)用情況決定的,SD、SMZ和SDM作為中效抗菌劑,使用范圍廣泛,殘留情況相對(duì)嚴(yán)重[12],用它們制備的MIP具有更高的實(shí)用性?；前芳讎f唑(sulfamethoxazole,SMO)[25]作為磺胺類抗生素中的常用藥,同樣存在較嚴(yán)重的藥物污染問題,而且其噁唑雜環(huán)也可為MIP提供兩個(gè)氫鍵結(jié)合位點(diǎn),是較為理想的模板分子材料,因此,磺胺甲噁唑也常被用作MIP的模板分子,其占比高達(dá)19%。

圖2 磺胺類分子印跡模板分子使用情況Fig.2 Usage of template moleculein sulfonamide molecularly imprinted注：該圖以JCR I、II區(qū)文獻(xiàn)為主要統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2002～2018年。

功能單體與模板分子在有機(jī)介質(zhì)中識(shí)別程度的差異也是選擇模板分子的影響因素之一[24],由于功能單體的pH、極性、結(jié)構(gòu)等存在差異,不同的磺胺類模板分子與功能單體間的絡(luò)合效果也有所不同。在已有的報(bào)道中,甲基丙烯酸(methacrylic acid,MAA)的使用頻率最高,這可能與磺胺二甲基嘧啶被作為磺胺類抗生素分子印跡的常用模板分子有關(guān)。對(duì)比表1 MIP-1和MIP-2發(fā)現(xiàn),當(dāng)SMZ和MAA分別作為模板分子和功能單體時(shí),MIP的選擇性顯著。Isarankura-Na-Ayudhya等[26]使用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)MAA與磺酰胺部分的結(jié)合能達(dá)-91.9364 kJ/mol,比1-乙烯基咪唑與磺酰胺部分的結(jié)合能高一倍,而當(dāng)功能單體與模板分子間能量較高時(shí),MIP的結(jié)合位點(diǎn)親和力更高[27]。由于磺胺類抗生素分子印跡選用的模板結(jié)構(gòu)多與SMZ類似,所以MAA功能單體在磺胺類分子印跡中普遍適用。但是,MAA作為一種可同時(shí)成為氫鍵供體和受體的功能單體,MAA和MAA之間的結(jié)合能很高[26],當(dāng)模板分子與MAA間的結(jié)合能不足時(shí),MAA容易自聚,MIP效果反而不理想。表1 MIP-5顯示,當(dāng)SMO作為模板分子時(shí),功能單體MAA并不能為MIP帶來(lái)較好的特異性。除此之外,將表1 MIP-1、MIP-2和MIP-3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,還可以發(fā)現(xiàn),功能單體的復(fù)合使用對(duì)MIP的吸附性能和選擇性有了很大提升[28-29],乙烯基功能單體的復(fù)合使用為磺胺類分子印跡的優(yōu)化提供了更多可能。

表1 模板分子和功能單體對(duì)分子印跡聚合物特異性的影響Table 1 Effects of template molecules and functional monomers on the selectivity of molecularly imprinted polymers

近年來(lái),為解決乙烯基功能單體聚合的MIP易受強(qiáng)極性溶劑干擾的問題,部分報(bào)道提出了選用非乙烯基功能單體的研究思路。3-氨基丙基三乙氧基硅烷(3-aminopropyltriethoxysilane,APTEs)[18]、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)[22]等需要使用溶膠-凝膠法聚合的硅烷偶聯(lián)劑功能單體,還有三聚氰胺和間苯二酚[30]等的水溶性親水性功能單體都屬于新型非乙烯基功能單體。這一類型的功能單體區(qū)別于MAA、4-VP等傳統(tǒng)乙烯基功能單體,擁有較多的羥基和可在水相環(huán)境下聚合的能力,可有效抑制強(qiáng)極性環(huán)境對(duì)自身的干擾。除此之外,擁有特殊性質(zhì)的功能單體還可以賦予MIP特殊的控制性性能。Chen 等[17]利用4-[(4-甲基丙烯酰氧基)苯基偶氮]苯磺酸(4-[(4-methacryloyloxy)phenylazo]benzenesulfonic acid,MAPASA)中的偶氮苯留色子可在指定光波長(zhǎng)下發(fā)生異構(gòu)化的特點(diǎn),通過光波長(zhǎng)的變化改變其識(shí)別位點(diǎn)的空間排列,使得MIP具有控制模板分子結(jié)合和釋放的能力,設(shè)計(jì)出了以它作為功能單體的光敏分子印跡聚合物。功能單體種類選擇和創(chuàng)新應(yīng)用是分子印跡制備中的一個(gè)重要課題。

1.2 交聯(lián)劑的選擇

交聯(lián)劑的作用是固定模板分子周圍的功能單體及其官能團(tuán),從而形成高度交聯(lián)的剛性聚合物。交聯(lián)劑的使用量對(duì)于分子印跡聚合物的結(jié)合能力和構(gòu)型都有著顯著的影響,過低易造成聚合物的結(jié)構(gòu)坍塌,過高則不利于具有選擇性空腔的形成[31]。在磺胺類藥物的乙烯基聚合過程中,最常用的交聯(lián)劑為乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene glycol dimethacrylate,EGDMA),其他交聯(lián)劑如N,N-二甲基甲酰胺[32]和二乙烯基苯(divinylbenzene,DVB)[24]則只在部分文獻(xiàn)中出現(xiàn)。最新研究中開發(fā)的溶膠-凝膠聚合法,如表2[8,18,33]所示,主要使用正硅酸乙酯(tetraethyl orthosilicate,TEOS)作交聯(lián)劑,通過摻雜熒光量子點(diǎn),利用熒光信號(hào)強(qiáng)度對(duì)SAs進(jìn)行定性定量檢測(cè)。因?yàn)門EOS聚合條件為常溫、堿性,而SAs在低溫堿性條件下性質(zhì)穩(wěn)定,所以區(qū)別于乙烯基60 ℃的聚合條件[28-29],TEOS作交聯(lián)劑能有效防止SAs在MIP聚合過程中分解的情況,為MIP形成穩(wěn)定印跡位點(diǎn)提供保障,除此之外,二氧化硅表面含有豐富的羥基[34],可為SAs提供除功能單體外的作用基團(tuán),強(qiáng)化印跡效果。

1.3 致孔劑的選擇

致孔劑的物理和化學(xué)特性對(duì)模板分子和功能單體的預(yù)聚合具有顯著影響力,是決定分子印跡聚合物能夠有效分子識(shí)別的最重要的因素之一。對(duì)于非共價(jià)型分子印跡,水相的溶劑聚合環(huán)境會(huì)降低分子印跡的吸附效果[24],因此非共價(jià)型磺胺類分子印跡制備時(shí),多選用非中等極性或非質(zhì)子溶劑,如甲苯、二氯甲烷、氯仿、乙腈等,避免干擾模板分子和功能單體間的絡(luò)合作用。

目前,非共價(jià)型磺胺類分子印跡的制備多使用乙腈[8,23,33]作為致孔劑,但嵇大圣[35]通過Tomasi極化統(tǒng)一模型(polarized continuum mode,PCM)模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn),MAA和磺胺在乙腈中的溶劑化能比在氯仿、苯和丙酮中大,即高介電常數(shù)的乙睛溶劑不利于磺胺模板與MAA之間相互絡(luò)合。部分研究就該問題開始探索新型溶劑,如異辛烷[32]等。Guo等[36]以四氫呋喃作溶劑制得檢測(cè)限為1 ng/g,定量限為3.5 ng/g的分子印跡聚合物,證明了在分子印跡聚合物的致孔劑、溶劑的種類選擇上具有廣闊的研究空間。

2 磺胺類藥物分子印跡聚合物合成方法的研究現(xiàn)狀

分子印跡制備方法包括:本體聚合法、原位聚合法、沉淀聚合法、分散聚合法、二維分子印跡技術(shù)和表面分子印跡技術(shù)[37]。最常用于磺胺分子印跡的方法分別是本體聚合法和表面印跡法,但因?yàn)楸倔w聚合法擁有作用位點(diǎn)易包埋、成品處理困難等缺陷,僅適用于基礎(chǔ)研究[28-29],所以創(chuàng)新應(yīng)用型的研究?jī)A向于使用表面印跡法。

表面分子印跡技術(shù)是通過接枝、化學(xué)改性、涂覆等方法使印跡識(shí)別點(diǎn)分布在基體表面的一項(xiàng)技術(shù),解決了傳統(tǒng)方法包埋識(shí)別位點(diǎn)造成應(yīng)用效率不高的問題。表面分子印跡的制備過程可分為三部分,分別是基體、基體表面改性以及印跡?；w的選擇與分子印跡的用途相關(guān),目前常用于磺胺表面分子印跡的基體包括:硅膠或二氧化硅[38-40]、磁珠[41-42]以及其他基體(如:電極[43-44]和高聚物[24,45]等),具體使用情況如表2所示。

表2 磺胺類藥物分子印跡聚合物的研究現(xiàn)狀Table 2 Research status of sulfonamide molecularly imprinted polymers

2.1 硅膠表面分子印跡

硅膠作為基體的分子印跡聚合物可作為色譜柱填料應(yīng)用于固相萃取、色譜分離、吸附劑等多個(gè)前處理領(lǐng)域。目前,以硅膠為基體的表面分子印跡是研究重點(diǎn),共分為兩類,分別是:

2.1.1 傳統(tǒng)二氧化硅基體分子印跡 對(duì)納米二氧化硅顆粒、二氧化硅毛細(xì)管柱等傳統(tǒng)的二氧化硅產(chǎn)品[15,21]進(jìn)行表面分子印跡改性,可有效增大分子印跡的比表面積,有效提高印跡作用位點(diǎn)的吸附效率和利用率。納米二氧化硅顆粒被硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性,制備出一種包裹著一層印跡膠束結(jié)構(gòu)的球形二氧化硅納米顆粒[15],受基體形貌限制,成品僅作為SPE填料使用,但基體改性方式多,如:具有選擇性的新型限制性存取分子印跡材料(Restricted access-molecularly imprinted material,RA-MIP)[40]。二氧化硅毛細(xì)管柱則可被印跡層涂覆覆蓋,作為選擇性的萃取攪拌棒使用,有效增加了印跡的應(yīng)用途徑。這一類型的印跡有較高的吸附效率和利用率,但本質(zhì)還是乙烯基聚合的分子印跡聚合物,易受水的影響,需在有機(jī)溶劑環(huán)境中使用。

2.1.2 新型二氧化硅分子印跡 溶膠-凝膠法在含水介質(zhì)中合成分子印跡二氧化硅(molecularly imprinted silica,MIS)。這類聚合物受水等強(qiáng)極性溶劑的影響較小,一定程度上保留了應(yīng)用于模板分子和功能單體在強(qiáng)極性溶劑環(huán)境下的絡(luò)合能力。Ding等[18]將MIS與表面印跡有機(jī)結(jié)合,先讓TEOS在水中進(jìn)行初步聚合,形成摻雜熒光量子點(diǎn)的核殼結(jié)構(gòu),隨后加入模板分子SD、功能單體APTEs形成印跡層,得到摻雜熒光量子點(diǎn)的MIS。由于MIS在聚合階段是在水中進(jìn)行的,因此使用MIS萃取水性樣品時(shí),模板SD的IF值遠(yuǎn)高于另外5種磺胺類藥物,特異性顯著。除此之外,MIS還衍生出了凝膠薄膜的狀態(tài)[8],該產(chǎn)品在針對(duì)水性樣品進(jìn)行檢測(cè)時(shí),檢測(cè)限低至0.06 μg/L,靈敏度優(yōu)于大部分商用免疫檢測(cè)產(chǎn)品[46],這一發(fā)現(xiàn),使分子印跡聚合物有望成為獨(dú)立的產(chǎn)品,對(duì)分子印跡應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步擴(kuò)展起到了積極的作用。

2.2 以磁性顆粒為基體的表面分子印跡

磁性顆粒表面分子印跡聚合物是一種以磁珠為核心,油酸[42]或二氧化硅為連接層,分子印跡為外殼的核殼結(jié)構(gòu)[47]聚合物。這個(gè)基體的制作流程則與傳統(tǒng)表面印跡方法類似,但需要注意的是,因?yàn)榇胖椴荒芘c印跡層直接連接,所以磁性顆粒表面分子印跡不能如硅膠般根據(jù)使用需求進(jìn)行形貌結(jié)構(gòu)調(diào)整。磁性顆粒作基體的分子印跡聚合物體積普遍較小,Zhao等[48]延用了他在制備2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷印跡聚合物時(shí)的方法,制備出內(nèi)徑70 nm、外徑150 nm的核-殼納米氨基官能化磁性印跡聚合物(CS-NR-Mag-MIP)[43],檢測(cè)限低至0.004 μg/L。這個(gè)表面印跡方法在保留了二氧化硅表面印跡的比表面積大的優(yōu)勢(shì)的同時(shí),可利用磁性實(shí)現(xiàn)MIP與樣品的快速分離,具有使用步驟少,操作方便的優(yōu)點(diǎn)。崔一笑[49]利用磁性顆粒MIP可在外加磁場(chǎng)的作用下集中吸附于一處的特點(diǎn),簡(jiǎn)化固相萃取步驟,利用磁性基質(zhì)固相萃取方法分別對(duì)雞肉、牛奶、羊奶樣品進(jìn)行檢測(cè),回收率分別為82.27%～120.93%、78.67%～98.90%、62.66%～94.73%,回收效果較好,但是通過表2發(fā)現(xiàn),與其他基體的MIP相比,這類型的分子印跡聚合物回收率效果中等,部分成品存在檢測(cè)限高的問題[42],這可能是因?yàn)榇胖殚g存在磁性吸附關(guān)系,導(dǎo)致磁性MIP易發(fā)生團(tuán)聚,磁性MIP的印跡層利用率相對(duì)下降。

2.3 以其他物質(zhì)為基體的表面分子印跡

通過使用分子印跡對(duì)化學(xué)傳感器的電極進(jìn)行改造,可使電化學(xué)傳感器有選擇的對(duì)樣品中的目標(biāo)物質(zhì)進(jìn)行定量檢測(cè),實(shí)現(xiàn)電化學(xué)傳感器檢測(cè)的定性定量分析。在電極表面進(jìn)行印跡需要將MIP用低沸點(diǎn)的溶劑分散在電極表面,經(jīng)過干燥、拋光、水洗等步驟[44],在溶劑揮發(fā)后電極表面形成一層印跡薄膜,即可得到改性電極,通過研究,已出現(xiàn)了改性碳糊電極(carbon paste electrode,CPE)、石墨烯氧化物(graphene oxide,GO)改性的玻碳電極(glassy carbon electrode,GCE)[50]、改性的表面聲波(surface acoustic wave,SAW)芯片的金電極[45]等,這些電極與電化學(xué)傳感器結(jié)合使用,能有效抑制樣品中雜質(zhì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾、檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定、重現(xiàn)性好、靈敏度高。

至于以聚合物為基體的分子印跡聚合物,主要能起到增大印跡應(yīng)用面積,拓寬印跡使用途徑的目的。Chen等[45]和Diaz-Alvarez等[24]分別嘗試了聚苯乙烯種子微球和聚丙烯中空纖維作基體,制備出的聚合物通過對(duì)不同組分的提取效率差異,有效分離樣品中的各磺胺類抗生素,但如表2所示,該類聚合物的檢測(cè)限僅有0.2～3 μg/L[24]，略遜色于另外幾種基體。

3 磺胺類藥物分子印跡聚合物在樣品分析中的應(yīng)用

自從Sellergren使用MIP從尿液樣品中萃取出潘他米丁[8],MIP作為固相萃取材料得到了廣泛而深入的研究,隨著市場(chǎng)對(duì)快速檢測(cè)產(chǎn)品的需求增加,磺胺類抗生素分子印跡的應(yīng)用正逐漸簡(jiǎn)化,朝快速檢測(cè)產(chǎn)品方向轉(zhuǎn)變。

3.1 作為固相萃取柱的應(yīng)用

磺胺類藥物作為水產(chǎn)品養(yǎng)殖業(yè)、畜牧業(yè)中的抗菌劑使用,多出現(xiàn)在畜牧類產(chǎn)品中,部分藥物通過養(yǎng)殖用水流入環(huán)境,因此,該藥物的檢測(cè)樣品集中在環(huán)境樣品和食品樣品中。

MIP作為固相萃取材料應(yīng)用在禽畜類產(chǎn)品中時(shí),步驟最復(fù)雜。禽畜類產(chǎn)品包括牛奶[51-52]、雞蛋[53]、肉[54]等,富含蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和纖維等大分子,在使用MIP富集前,一般需進(jìn)行初提取以排除樣品中的大分子對(duì)MIP的干擾。牛奶可用少量乙酸鉛溶液沉淀并除去蛋白質(zhì)[51],禽畜肉類則需要經(jīng)歷均化、吸水、多種溶劑反復(fù)提取、蒸發(fā)復(fù)溶等一系列步驟[55]。這一類樣品的初提取普遍用時(shí)長(zhǎng)、步驟復(fù)雜,萃取效率受待測(cè)物在提取劑中的溶解度等因素影響。若MIP能排除大分子干擾,使禽畜類樣品無(wú)需經(jīng)過復(fù)雜的初提取步驟即可直接應(yīng)用,可有效簡(jiǎn)化MIP使用程序,提高M(jìn)IP使用效率。

水產(chǎn)品樣品和土壤樣品同樣需要進(jìn)行初提取后才能被MIP富集目標(biāo)成分,但相比禽畜類產(chǎn)品的初提取步驟,水產(chǎn)品樣品和土壤樣品的初提取步驟更簡(jiǎn)單,只需要使用能快速提取目標(biāo)分子的有機(jī)溶劑提取即可[56]。唯一的難點(diǎn)主要集中在水產(chǎn)品樣品中含水量較高,易出現(xiàn)MIP特異性降低的現(xiàn)象,這個(gè)缺陷可通過把MIP制作成固相萃取柱,通過調(diào)整洗滌溶劑的極性和流速,實(shí)現(xiàn)樣品中各組分的有效分離[57-58]。Shi等[23]制備的MIP靜態(tài)吸附時(shí)選擇性較差,但正是利用了各組分在相同溶劑環(huán)境下與功能基團(tuán)作用力的差異,有效分離了樣品中的各磺胺類藥物。方法利用了洗滌溶劑在固相萃取過程中,能在破壞分析物與功能基團(tuán)間相互作用力的同時(shí),保留目標(biāo)待測(cè)物和印跡位點(diǎn)的鍵合能力[59-60]的特點(diǎn),目標(biāo)分子及其結(jié)構(gòu)類似物在MIP固相萃取柱中擁有比其他結(jié)構(gòu)更慢的洗脫速度,從而有效區(qū)分目標(biāo)分子及其他組分,同樣適用于水性樣品的直接應(yīng)用。

3.2 在水性樣品中的直接應(yīng)用

理論上,MIP固相萃取柱可以讓實(shí)際含水樣品無(wú)需經(jīng)過有機(jī)溶劑的提取直接使用,但是真實(shí)水樣中存在多種雜質(zhì),如酸或者鹽等,都會(huì)對(duì)MIP的選擇性進(jìn)行破壞,降低回收率[61]。對(duì)于這類雜質(zhì),可以調(diào)節(jié)水性樣品的pH或者讓水性樣品先通過常規(guī)吸附劑(如C18,DVD)進(jìn)行初步除雜,之后MIP固相萃取柱對(duì)各成分進(jìn)行吸附提取,并和水產(chǎn)品樣品一樣,選用一種不會(huì)破壞MIP各功能位點(diǎn)和待測(cè)目標(biāo)物的洗滌劑,誘導(dǎo)空腔對(duì)目標(biāo)分析物進(jìn)行選擇性保留,最后收集MIP中的目標(biāo)檢測(cè)物,實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品中各組分有效分離[62-64]。一般在檢測(cè)磺胺類藥物的時(shí)候,選用甲醇水溶液作洗滌劑除去雜質(zhì)[65],甲醇的比例隨MIP保留能力強(qiáng)度的加強(qiáng)而加強(qiáng)。乙酸∶甲醇(5∶95,v/v)作為洗脫劑萃取,該比例下的甲醇溶液能最大程度上回收MIP中的磺胺類藥物[66]。

圖3 手性向列型印跡復(fù)合膜的制備和應(yīng)用流程Fig.3 Preparation and application process of chiral nematic imprinted composite membrane

隨著MIS的發(fā)展與應(yīng)用,分子印跡逐漸擺脫傳統(tǒng)乙烯基聚合法易受水影響導(dǎo)致特異性下降的限制。制備溶劑為水的MIS受水強(qiáng)極性影響較小,摻雜熒光量子點(diǎn)后與熒光檢測(cè)器聯(lián)合使用,可在提高靈敏度的同時(shí)減小樣品的除雜步驟,部分報(bào)道中,水性樣品只需要經(jīng)過簡(jiǎn)單的過濾步驟即可直接使用MIS萃取目標(biāo)物質(zhì)[18,33]。MIS的出現(xiàn)進(jìn)一步簡(jiǎn)化了分子印跡的使用流程,提高了分子印跡聚合物成為一種針對(duì)水性樣品的獨(dú)立快檢產(chǎn)品的潛力。

3.3 作為快檢方法的應(yīng)用研究

分子印跡技術(shù)的基本原理是模仿免疫抗原抗體相結(jié)合的特性衍生出的仿生技術(shù),MIS[18,33]和電極[44-45]為基體的分子印跡聚合物一定程度上可作為一種快檢產(chǎn)品直接使用,但由于吸附現(xiàn)象不顯色、現(xiàn)象不明顯等缺陷,需要依附檢測(cè)儀器使用,無(wú)法像免疫抗原抗體法一樣制備出膠體金一類的快速檢測(cè)用的試紙條,不利于推廣。部分研究為解決磺胺類藥物分子印跡聚合物的應(yīng)用問題進(jìn)行探索。Zhang等[67]基于納米晶體纖維素模板化的分子印跡樹脂制造光學(xué)磺酰胺傳感器技術(shù),合成了手性向列型印跡復(fù)合膜,該薄膜通過手性向列結(jié)構(gòu)中重新印刷的印跡位點(diǎn),對(duì)磺胺類藥物產(chǎn)生黃色變化反應(yīng),觀察該薄膜的顏色反應(yīng)后,可直接選擇出磺胺類藥物(圖3)。手性向列型印跡復(fù)合膜對(duì)磺酰胺有選擇性,與免疫抗原抗體法中的試紙條效果相似,有廣泛推廣使用的潛力,但其檢測(cè)限范圍高達(dá)0.05～10 mg/mL,靈敏度不如儀器分析法,若能有效提高該技術(shù)的靈敏度,磺胺類抗生素分子印跡快速檢測(cè)技術(shù)將有望實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

分子印跡聚合物的穩(wěn)定性、制作周期短、低成本和特異選擇性使其能在一定程度上替代酶聯(lián)免疫技術(shù),目前,分子印跡聚合物用于磺胺類藥物的分析檢測(cè)已被大量報(bào)道。磺胺類抗生素分子印跡的優(yōu)化可通過分析模板分子和功能單體間的非共價(jià)作用力,選用作用位點(diǎn)適中、易形成穩(wěn)定空腔結(jié)構(gòu)的模板分子、功能單體和交聯(lián)劑,實(shí)現(xiàn)分子印跡聚合物性能的優(yōu)化。

磺胺類抗生素分子印跡還可以通過調(diào)整制備工藝進(jìn)行優(yōu)化。制備工藝和應(yīng)用模式存在聯(lián)系,傳統(tǒng)的制備工藝,如本體聚合物法，以二氧化硅、磁珠、高聚物等作為基體的表面分子印跡聚合法等制備的MIP多作為固相萃取材料,應(yīng)用于常規(guī)肉類食品之中,這部分的技術(shù)最為成熟,部分技術(shù)已轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品投入市場(chǎng),如:MIP Technologies(瑞典Lund)和Semorex(North Brunswick,NJ,USA)[68]等。溶膠-凝膠法制備的MIS則是分子印跡技術(shù)在水性樣品中使用的主要趨勢(shì),雖然在大多數(shù)情況下,目標(biāo)分子在水性介質(zhì)中的直接選擇性結(jié)合仍然是困難的案例,但具有成為快速檢測(cè)單一產(chǎn)品的潛力。此外,基于納米晶體纖維素模板化的分子印跡樹脂制造光學(xué)磺酰胺傳感器技術(shù)合成的手性向列型印跡復(fù)合膜,使分子印跡技術(shù)能以試紙條的形式應(yīng)用于實(shí)際樣品,有望實(shí)現(xiàn)磺胺類分子印跡技術(shù)的商業(yè)化,但目前該技術(shù)仍有改進(jìn)空間。