Macromolecular Rapid Communications: 选择性识别生物分子的功能材料

分子印迹技术(MIT)是在分子印迹材料(MIMs)中产生与目标分子/模板分子形状、结构“匹配/互补”的具有特异性识别作用的印迹空腔/空穴的制备方法,其识别机制类似于生物体中抗原-抗体,因此MIMs也被称为人造抗体/合成受体。由于其优异的机械强度、易于制备的实用性、较高的选择识别性以及可设计、可修饰的功能性,MIMs在化学/生物传感器、药物递送、色谱分离等生物医学领域具有潜在的应用价值。

基于印迹原理,想要获得对目标分子高的选择性和印迹容量并不容易,涉及材料制备和印迹过程中模板分子、功能单体、交联剂、溶剂、聚合体系、聚合方法的选择以及印迹体系对目标分子的亲和性等各个方面。因此,之前有综述主要关注新的聚合方法包括活性/可控自由基聚合、点击化学、微流体在线合成和固相合成在分子印迹技术中的应用以及新的功能单体的选择例如引入两性离子单体降低非特异性吸附提高印迹选择性等方面。显然,基于不同生物分子的尺寸和结构复杂性的要求,印迹载体材料的性质、结构以及印迹策略对生物模板选择性的影响至关重要。

基于此想法,西北工业大学胡小玲教授课题组从印迹载体材料和针对不同尺度生物分子的印迹策略两个方面回顾了过去五年的研究进展。他们总结了常用MIMs的特性、拓扑结构及其适用性,特别是水凝胶、多孔材料、多层级纳米/微米粒子以及一、二维材料在生物模板分离和识别中的基本作用。此外,通过一系列案例研究,重点关注不同尺度生物分子模板的印迹策略。详细说明了小分子印迹 (本体印迹,“虚拟”模板印迹等),大分子印迹 (表面印迹,界面印迹、抗原决定基印迹等) 和细胞印迹策略 (表位印迹)之间的差异和联系。最后,提出了基于MIMs未来的研究方向和挑战。这篇综述不仅提供了常见载体材料的合成方法和适用范围,而且给出了针对不同尺度生物分子常用的印迹策略,为生物分子印迹提供了参考依据。

相关研究成果发表在Macromolecular Rapid Communications (DOI: 10.1002/marc.201900096) 上并被选为发表当期的封面文章,文章第一作者为博士生张楠,文章链接为https://doi.org/10.1002/marc.201900096。