分子印跡技術(shù)又叫做分子印記技術(shù)、分子烙印技術(shù)或分子模板技術(shù)，是一種新興的分子識別技術(shù)，其目的是制備對模板分子具有特異選擇性識別能力的聚合物，即分子印跡聚合物(MIPs)。

20世紀(jì)40年代，諾貝爾獎獲得者Pauling在免疫學(xué)研究中曾提出抗體的合成是以抗原為模板的假說，正是這一假說為分子印跡技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。

1949年，Dickey曾經(jīng)提出了“分子印跡”的概念，但并沒有得到人們的足夠重視。

1972年，Wulff研究小組成功制備出了共價型分子印跡聚合物，才使分子印跡技術(shù)的研究有了突破性進展。

1993年，Vlatakis等用白組裝的方法成功制備了茶堿分子印跡聚合物，使分子印跡技術(shù)有了新的發(fā)展方向，從此分子印跡技術(shù)便成為國內(nèi)外的研究熱點量。

分子印跡技術(shù)為依靠兩種或者兩種以上的分子相互作用在一起結(jié)合，構(gòu)成了具有相對完整性、組織性的復(fù)雜聚集體其具有一定確定性的宏觀特性和微觀結(jié)構(gòu)。

分子印跡技術(shù)是一種獨特復(fù)制記憶方法，可以被生動的描述為制造識別“分子鑰匙”的“人工鎖”的技術(shù)。通過分子印跡技術(shù)技術(shù)可以制備具有識別性及選擇性的大分子骨架。

該技術(shù)可以將功能單體和目標(biāo)分子通過非共價或者共價的方式共聚生成聚合物，可以通過溶劑將目標(biāo)分子洗脫，最終在聚合物中可以留下獨特的“記憶”空穴，此空穴在空間形狀以及確定官能團上可與原來目標(biāo)分子完全相匹配，這樣的空穴可以與混合物中的目標(biāo)分子進行可逆的特異性結(jié)合，該聚合物稱為分子印跡聚合物(MIP)。

在制備分子印跡聚合物的過程中，不同的組分在聚合過程中分別發(fā)揮著不同的功能，這些功能分別作用如下表所示。

分子印跡技術(shù)基本過程包括三個步驟：

①在一定溶劑(致孔劑)中，目標(biāo)分子(模板分子或者印跡分子)與功能單體的預(yù)組裝，即模板分子與功能單體的功能基團通過共價或者非共價鍵的相互作用形成具有多重作用位點的配合物;

②加入交聯(lián)劑，通過引發(fā)劑引發(fā)進行光或熱聚合，使配合物與交聯(lián)劑在模板分子周圍聚合形成高交聯(lián)的聚合物;

③將聚合物中的印跡分子洗脫出來。這樣在聚合物中便留下了與目標(biāo)分子大小和形狀相匹配的立體空穴，這便賦予該聚合物特異的“記憶”功能，提供了對印跡分子的特定結(jié)合位點和選擇性的攝取能力，類似生物的自然識別系統(tǒng)。

根據(jù)功能單體與目標(biāo)分子官能團之間的作用力形式不同，當(dāng)前分子印跡技術(shù)最基本的技術(shù)方法分為：共價法、非共價法以及半共價法三類。

共價法：

共價法又叫作預(yù)組織法，該方法是目標(biāo)分子與單體通過共價鍵結(jié)合，在加入交聯(lián)劑聚合之后，用化學(xué)方法斷裂共價鍵將目標(biāo)分子除去。目標(biāo)分子與功能單體之間的可逆共價鍵是該聚合物的制備以及以后的分子識別過程的關(guān)鍵。

共價法的優(yōu)點在于共價鍵作用力較強，目標(biāo)分子可與功能單體完全作用，聚合后可獲得空間精確、固定排列的結(jié)合基團，因而在識別過程中降低了非特異性作用，且形成的復(fù)合物穩(wěn)定。

由于共價鍵作用力較強，在目標(biāo)分子自組裝或識別過程中結(jié)合以及解離速度較慢，很難達到熱力學(xué)平衡，不適合快速識別，而且識別水平與生物識別相差甚遠。

非共價法：

非共價法又叫作自組織法，此方法是目標(biāo)分子與功能單體之間先進行自組織排列，以較弱的非共價鍵自發(fā)形成帶有多重作用位點的分子復(fù)合物，再經(jīng)過與交聯(lián)劑作用之后，除去目標(biāo)分子。

非共價法的優(yōu)點在于方法簡便易行，印跡分子易于除去，在印跡過程中可以同時使用多種單體以使分子印跡系統(tǒng)多樣，識別過程與天然的分子識別系統(tǒng)接近。其缺點在于聚合物的選擇性低于非共價法。

半共價法：

半共價法集中了共價法和非共價法的特點。即在制備印跡聚合物時功能單體和目標(biāo)分子以共價鍵的作用力結(jié)合，而在洗脫目標(biāo)分子之后，其所形成的分子印跡聚合物則是以非共價作用來識別目標(biāo)分子。

1、分子印跡技術(shù)最大的特點是預(yù)定性，分子印跡技術(shù)能根據(jù)研究者不同的研究目的制備出相對應(yīng)的MIps，以滿足科學(xué)研究者的不同需求。

2、分子印跡技術(shù)具有高度的識別專一性，MIPs是以模板分子為標(biāo)準(zhǔn)進行定做，因此只能識別印跡分子，具有高度的專一性。

3、分子印跡實用性特別強，印跡分子可以和天然的生物分子相比擬，但是又因為其是根據(jù)化學(xué)原理制備的，所以又具有天然分子不具備的抗惡劣條件的能力。因此，印跡分子具有高度的穩(wěn)定性和超長的使用壽命。

分子印跡技術(shù)正因為這三個突出特點，在科學(xué)界發(fā)揮越來越重要的作用。

分子印跡技術(shù)作為一種新型高效分離及分子識別技術(shù)，有機的將材料科學(xué)、高分子科學(xué)、化學(xué)工程、生物化學(xué)等學(xué)科結(jié)合在一起。與天然的分子識別體系相比，人工合成的MIP具備穩(wěn)定性好、抗惡劣環(huán)境能力強、制備成本低、使用壽命長、可再生、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點。因此在天產(chǎn)物分離、食品檢測、仿生傳感、固相萃取、抗體與受體模擬等領(lǐng)域有著良好地應(yīng)用前景。

1、在天然產(chǎn)物分離中的應(yīng)用

我國的中草藥已有幾千年的歷史，但是其成分復(fù)雜及有效成分的不明確性，使得國外醫(yī)療界一直對其持懷疑態(tài)度。并且有效成分含量較低，采用一般方法進行分離富集較為困難，如何快速、準(zhǔn)確地分離提純中藥中的活性成分顯得尤為重要。

常規(guī)的分離方法如色譜法和萃取法溶劑消耗量大、分離效率低，使得它們的應(yīng)用有局限性。而MIP具有與天然生物系統(tǒng)相類似的分子識別功能，具有特異的選擇吸附性，所以，分子印跡技術(shù)在藥物分離及純化領(lǐng)域發(fā)展迅速。分子印跡技術(shù)可用在對活性成分的分離純化、有效成分的分離及富集。

2、在食品檢測中的應(yīng)用

食品安全問題關(guān)系到人們的健康和生命的安全，然而食品安全事件卻層出不窮。目前，用于食品安全檢測的方法主要有化學(xué)方法、色譜法、免疫法以及生物檢測方法。這些方法不但繁瑣不便，而且不適于現(xiàn)場檢測，所以急需尋找新的檢測方法。

因為分子印跡技術(shù)具有預(yù)定性、識別專一性、實用性三大特點，且有制備操作相對簡便、耐用性強、可以反復(fù)利用等優(yōu)點，所以分子印跡技術(shù)在食品安全檢測領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。

3、在化學(xué)仿生傳感器中的應(yīng)用

傳感器是由識別元件和信號轉(zhuǎn)換器組成的，識別元件位于轉(zhuǎn)換器的表面，當(dāng)識別元件結(jié)合了待檢測的目標(biāo)分子時，就會產(chǎn)生一個物理或者化學(xué)信號，這時轉(zhuǎn)換器將信號轉(zhuǎn)換成輸出信號，從而實現(xiàn)對目標(biāo)分子的實時檢測。

由于MIP對于目標(biāo)分子的高選擇性、高穩(wěn)定性以及強耐用性等優(yōu)點，可以彌補生物識別材料的不穩(wěn)定性和高成本的缺點，故可以作為傳感器的分子識別元件。這種傳感器具有性能好、壽命長等優(yōu)點，已成為最具研究潛力的課題之一。

4、在固相萃取中的應(yīng)用

MIP作為固相萃取填料技術(shù)叫作分子印跡固相萃取技術(shù)。由于MIP對目標(biāo)分子有較高的選擇識別性，特異地識別含目標(biāo)分子的萃取物，能夠克服傳統(tǒng)的固相萃取吸附劑選擇性差的缺點，便于控制萃取和洗脫條件，從而提高復(fù)雜環(huán)境中痕量目標(biāo)物分析的適用性。

自1994年Ellergren首次將MIP應(yīng)用于固相萃取，發(fā)現(xiàn)MIP在有機溶劑和水相中都能使用，優(yōu)于傳統(tǒng)的液液萃取和固相萃取技術(shù)，分子印跡固相萃取技術(shù)得到了關(guān)注和發(fā)展。

5、在抗體與受體模擬中的應(yīng)用

分子印跡技術(shù)是模仿抗原和抗體的相互作用而發(fā)展起來的，其所制得的MIP具有類似于生物抗體的高特異性和高選擇性。

理論上MIP作為對生物抗體和受體的一種有益補充，模擬抗體識別藥物、糖類、蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸等的不同成分。將MIP作為人工抗體和受體可以補充從自然界中難以得到或不能得到的抗體和受體。因此，國內(nèi)外許多學(xué)者已在此領(lǐng)域展開了研究。

近年來，分子印跡技術(shù)方面的研究多集中在實踐運用方面，對其理論的研究較少，但一項技術(shù)的發(fā)展離不開理論基礎(chǔ)。因此，分子印跡技術(shù)要想得到長遠的發(fā)展，還要做好理論研究。雖然現(xiàn)在我國也有一些這方面的研究，但是并沒有達到一定的高度，相反，這一技術(shù)在各個領(lǐng)域的理論研究和實踐研究都有待進一步加強。

如功能單體、交聯(lián)度的選擇都有一定的局限性，特別是功能單體可供選擇的種類非常有限，不能滿足某些分子印跡的需要，而且制備技術(shù)有待進一步的研究開發(fā)，用來提高MIps的識別能力，增加結(jié)合量和結(jié)合位點的均勻性。由此可見，分子印跡技術(shù)理論的深入研究是該技術(shù)一個重要研究方向。

隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，以及材料等領(lǐng)域工作者的介入，分子印跡聚合物材料的研究在不斷的深入，新方法、新材料將會推動分析印跡技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，分子印跡技術(shù)將會有越來越廣闊的發(fā)展舞臺。