一种分子印迹介孔材料合成方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于分子印迹功能化材料领域，具体涉及双模板对接的构建，定向分子印 迹技术和分子印迹介孔材料的制备以及其在复杂样品中对模板分子的专一性识别，分离和 纯化。
【背景技术】
[0002] 介孔材料是在90年代初由Mobil公司的研宄员Beck领导开发的一类全新的 多孔材料[C.T. Kresge，M.E. Leonowicz，W.J. Roth, J.C. Vartuli，J.S. Beck, Nature (自 然）1992, 359, 710-712]。其孔道排布高度有序且孔径均一，同时在纳米尺度上从一维到三 维都能连续可调，并且具有比较大的表面积和孔体积。这些特性使得他们在催化，传感和分 离等领域都有无可比拟的优越性和广阔的应用前景。
[0003] 分子印迹技术[G. Wulff, A Sarhan, Angew. Chem. Int. Ed.(德国应用化 学）1972, 11，341-345 ;G. Vlatakis，L. I. Andersson，R. MUller，K. Mosbach，Nature (自 然）1993, 361，645-647]是先将模板分子与功能单体按一定比例形成配合物，再加入交联 剂形成聚合物从而将模板分子固定并包裹在聚合物中，然后采用合适的方法将模板分子去 除，从而在聚合物中留下形状与模板分子互补的空腔及选择性的结合位点。分子印迹材料 已被广泛用于色谱分离、化学传感、药物运输及仿生催化等领域。所以，分子印迹材料与介 孔材料的结合，可以将两种材料的独特优势如印迹材料的高选择性，介孔材料的高容量与 尺寸排阻效应等同时发挥出来，具有十分重要的应用前景。
[0004] 虽然目前已经发展出了一系列的分子印迹技术，如大块印迹[A. G. Strikovsky, D. Kasper，M. Grun, B.S. Green, J. Hradil, G. Wulff, J. Am. Chem. Soc.(美国化学会会 刊）2000,122, 6295-6296]，表面印迹[M.Kempe，M.Glad，K.Mosbach，J.Mol. Recognit. (分子识别）1995, 8, 35-39]，定向印迹[A. G. Guex, D. L. Birrer, G. Fortunato, Η· T.Tevaearai，M.N.Giraud，Biomed. Mater.(生物医学材料）2013, 8, 2100-2101]，硼 亲和印迹[L.Li，Y.Lu，Z.J.Bie，H.Y.Chen，Z.Liu，Angew.Chem.Int.Ed.(德国应用 化学）2013,52,7451-7454 J.Ye，Y.Chen，Z.Liu，Angew.Chem.Int.Ed.(德国应用化 学）2014, 53, 10386-10389]等。但这些已有的技术都无法直接应用于分子印迹介孔 材料的制备。目前，分子印迹介孔材料的制备方法主要有三类：1)后修饰涂层表面印 记[S. Dai, M. Burleigh, Y. Shin, C. Morrow, C. Barnes, Z. Xue, Angew. Chem. Int. Ed.(德 国应用化学）1999, 38, 1235 - 1239]，2)基于表面印迹的伪模板印迹[B. Johnson, B. Melde, P. Charles, D. Cardona, M. Dinderman, A. Malanoski, S. Qadri, Langmuir (朗缪 尔）2008, 24, 9024 - 9029]，3)大块共价印迹[了』丄(^8代611，1丄.]\1〇11(1四1?^81^，6· A. Ozin，ACS Nano (美国化学会-纳米）2011，5, 2277-2287]。然而上述方法操作步骤都很 繁琐，有些需要特殊并设计合成新的化合物，这都限制了这些方法的应用推广。
【发明内容】
[0005] 为了克服目前制备分子印迹介孔材料方法的步骤繁琐，适用性有限等缺点，本发 明的目的在于提供一种通用且高效的分子印迹介孔材料的合成方法。本方法不仅可以高效 便捷的去除印迹材料中的模板分子，并且得到的印迹空腔都分布于介孔孔道的内表面因而 具有优异的可接近性。最终所得材料用于复杂生物样品中，对于目标分子具有良好的选择 性富集能力。
[0006] 为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种分子印迹介孔材料的合成方法， 该方法是先将印迹模板分子通过一定的相互作用力自主组装在溶液中的介孔模板表面，再 利用可自聚合的化合物在溶液中聚合形成介孔材料，最后在酸性条件下移除模板形成介孔 孔道与印迹空腔，从而得到分子印迹介孔材料。
[0007] 上述方法是基于双模板对接与定向印迹技术，所述的双模板对接是指印迹模板分 子通过一定的相互作用力自主装在棒状胶束（介孔模板）的外表面而形成复合物。所述的 定向印迹技术是指印迹模板与可自聚合的化合物中的官能团硼亲和作用相结合。
[0008] 所述介孔模板是棒状胶束，所述棒状胶束是表面活性剂；所述棒状胶束是阳离子 型表面活性剂，或者阴离子型表面活性剂，或者非离子型表面活性剂。
[0009] 所述阳离子型表面活性剂包括但不限于十六烷基三甲基溴化铵，所述阴离子型表 面活性剂包括但不限于十二烷基硫酸钠。
[0010] 所述印迹模板分子是单磷酸腺苷，或者是其他和介孔模板产生一定相互作用力的 分子。
[0011] 上述一定的相互作用力是静电相互作用力。
[0012] 所述可自聚合的化合物（又称预聚液）可以是由正硅酸乙酯，3-氨基丙基三乙氧 基硅烷，氨基苯硼酸修饰的三乙氧基硅烷配制而成的预聚液，也可以是其他可以用于制备 介孔材料的聚合物单体；所述预聚液中正硅酸乙酯在混合物中的比例为80%至98%。
[0013] 所述酸性条件是酸性溶液；包括但不限于盐酸的甲醇溶液，盐酸的甲醇溶液的配 制方法为：在150mL甲醇中加入I. 5mL质量浓度为37. 2%的盐酸配制而成。
[0014] 当相互作用力为静电相互作用力时，上述方法的具体步骤如下：
[0015] 首先利用带负电的模板分子与带正电的胶束分子之间的静电相互作用力，将印迹 分子组装在溶液中的棒状胶束的表面，再利用含有可与模板分子共价结合的官能团的可自 聚合的化合物聚合形成介孔材料。最后在酸性条件下洗脱印迹分子（印迹模板）和胶束分 子（介孔模板），从而在介孔材料中形成与印迹模板分子形状相匹配的三维印迹空腔。由于 双模板对接作用的存在，每一个模板分子形成的印迹空腔都在介孔表面并且有很好的可接 近性，因此具有极高的模板去除效率以及印迹效率。同时，由于定向印迹技术的采用，每一 个由印迹模板分子形成的印迹空腔的取向都保持统一及可控，这进一步提高了所得印迹材 料的性能。
[0016] 上述基于双模板对接，定向印迹技术合成的分子印迹介孔材料可以用于在实际样 品，尤其是复杂生物样品中中对模板分子的专一性识别，分离和纯化。
[0017] 有益效果：与现有技术相比，本发明首次提出了基于双模板对接，与定向印迹技 术的印迹方法，成功制备了分子印迹的介孔材料。该技术是一种便捷，高效的印迹技术，目 前尚未有类似文献和专利报道。与常规印迹技术（如大块印迹技术）相比，本方法无需 额外的步骤但制备所得材料具有优异的性能，尤其是其极高的印迹效率[优于文献中的 已报道值° N. Sallacan, M. Zayats, T. Bourenko, A. B. Kharitonov, I. Willner, Anal. Chem. (分析化学）2002, 74, 702-712 ;A.Plewa，S.Yusa，M.Szuwarzynski，K.Szczubialka，Y. Morishima, Μ· Nowakowska, J. Med. Chem.(药物化学）2012, 55, 8712-8720.]，并且所得材料 对于印迹分子表现出优秀的专一性识别能力（详细比较见后附表1)。更为重要的是本发明 中的双模板对接技术也可以适用于基于其他致孔体系的多孔印迹材料的合成中，在功能材 料和制备合成领域具有广泛的应用前景。
[0018] 表1双模板对接-定向印迹技术与大块印迹技术制备所得材料性能的对比
【附图说明】
[0020] 图1为双模板对接-定向印迹的原理图。
[0021] 图2为氨基苯硼酸修饰的三乙氧基硅烷的合成路线图。
[0022] 图3为双模板对接-定向印迹技术合成材料的投射电子显微镜照片；其中图A为 材料整体形貌图，图B为单个纳米粒子的放大图。
[0023] 图4为双模板对接-定向印迹技术合成材料的X射线粉末衍射图。
[0024] 图5为双模板对接-定向印迹技术合成材料的氮气吸附图；其中左图为孔径分布 曲线，右图为氮气吸附曲线。
[0025] 图6为双模板对接-定向印迹技术合成材料对于模板分子