董　娟

(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心，湖北　武漢　430070)

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分子印跡材料專利技術(shù)分析

董娟

(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心，湖北武漢430070)

對歷年分子印跡材料領(lǐng)域的中國專利申請進(jìn)行分析，著重介紹了分子印跡材料中國專利申請的整體態(tài)勢，包括申請量分析和主要申請人分析，梳理了分子印跡材料在手性物質(zhì)拆分、生物傳感器、分離純化、固相萃取、食品分析、催化等領(lǐng)域中的應(yīng)用。結(jié)果表明，自2002年開始，申請量開始爆發(fā)式增長。然而多數(shù)為高校申請，表明分子印跡材料的相關(guān)技術(shù)多停留在研究階段，以技術(shù)儲備形式存在，國內(nèi)申請人應(yīng)當(dāng)重視可工業(yè)化專利技術(shù)的開發(fā)，提高產(chǎn)業(yè)化能力。

分子印跡；分離；應(yīng)用

分子印跡技術(shù)是指為獲得在空間結(jié)構(gòu)和結(jié)合位點(diǎn)上與模板分子完全匹配的聚合物的實(shí)驗(yàn)制備技術(shù)。1949年，Dickey首先提出了“分子印跡”這一概念，之后Wuff研究小組[1]首先報(bào)道了人工合成的有機(jī)分子印跡聚合物，為分子印跡技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。分子印跡材料于20世紀(jì)90年代迅速發(fā)展起來。目前，分子印跡技術(shù)的應(yīng)用研究所涉及的領(lǐng)域非常廣泛[2-5]。通過梳理分子印跡材料的中國專利申請，獲得了分子印跡材料的基本發(fā)展趨勢、及其在分離純化、生物傳感器、催化等領(lǐng)域中的應(yīng)用研究進(jìn)展。

1　分子印跡材料的基本原理及發(fā)展態(tài)勢

1.1基本原理

分子印跡聚合物的制備通常包括以下幾個步驟：首先以具有適當(dāng)功能基的功能單體與模板分子結(jié)合成單體-模板分子復(fù)合物，選擇適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑將功能單體相互交聯(lián)起來形成聚合物，從而使功能單體上的功能基在空間排列和空間定向上固定下來，反應(yīng)完成后將模板分子從聚合物中洗脫，形成與模板分子在空間結(jié)構(gòu)上完全匹配、并含有與模板分子專一結(jié)合的功能基的三維空穴，這個空穴可以選擇性地與模板分子結(jié)合，對模板分子具有專一性識別功能。

1.2分子印跡材料發(fā)展趨勢

1.2.1申請量分析

圖1　分子印跡材料中國專利申請量變化趨勢

圖1為分子印跡材料中國專利申請量的時間分布情況。由圖1可以看出，1995-2001年，分子印跡材料中國專利申請量一直維持在較低的水平上，平均每年5件左右。從2002年開始，申請量開始迅速增加，進(jìn)入快速發(fā)展階段，2013年專利申請量達(dá)到了峰值，共319件。2014-2016年的申請量有所下降，應(yīng)當(dāng)是由于部分專利還未進(jìn)入公開階段。由專利申請量激增的趨勢可以看出，近十幾年，分子印跡材料的研究引起了學(xué)者的廣泛關(guān)注，日益顯示出巨大的技術(shù)增勢。

1.2.2主要申請人分析

表1　分子印跡材料中國專利申請主要申請人分布

表1列出了分子印跡材料中國專利申請主要申請人分布情況?？梢钥吹剑擃I(lǐng)域中國專利申請的前10位申請人均是高校申請人，中國科學(xué)院以101件的申請量位列第1，凸顯了其科研水平，但同時也表明，分子印跡材料的相關(guān)技術(shù)多停留在研究階段，以技術(shù)儲備形式存在，離工業(yè)化還存在一定距離。

2　分子印跡材料的應(yīng)用

分子印跡材料具有預(yù)定性、識別性和實(shí)用性特點(diǎn)。分子印跡材料在分離純化、固相萃取、傳感器、催化、藥物分析、膜分離技術(shù)等許多領(lǐng)域展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景。

2.1富集、分離、純化

分離純化天然產(chǎn)物對中藥炮制、藥理和制劑等的研究具有重要意義。傳統(tǒng)的分離方法已經(jīng)很難滿足分離的要求，開發(fā)新型分離介質(zhì)和方法十分必要。CN02117615提出將環(huán)糊精和活化的凝膠介質(zhì)交聯(lián)或聚合，合成新型液相色譜分離介質(zhì)，適用于黃酮類、異黃酮類、苷類、生物堿類等天然產(chǎn)物的分離。

普通制備的金屬印跡硅球吸附材料選擇性差，且合成過程中沒有考慮金屬離子與功能團(tuán)的立體化學(xué)作用的問題，CN200410072308將分子印跡和溶膠凝膠技術(shù)相結(jié)合，先對硅球進(jìn)行活化，然后將三甲氧基巰基丙基硅烷與鎘離子的絡(luò)合物嫁接在硅球表面上，這種特制的空穴對模板金屬離子具有很高的識別能力。

傳統(tǒng)的分子印跡材料的制備和應(yīng)用常局限在有機(jī)相中，CN201310511397在磁性凹凸棒土表面包覆磺胺二甲基嘧啶薄層印跡聚合物，通過表面接枝親水性聚合物，可以應(yīng)用于水環(huán)境中磺胺二甲基嘧啶的選擇性去除和快速磁分離。CN201510508858使用活化的埃洛石納米管作為基材，進(jìn)行乙烯基改性，再通過原位沉淀自由基聚合得到親疏水性可控的埃洛石納米管表面印跡的分子印跡聚合物；隨后，將其與表面活性劑和模板分子形成Pickering高內(nèi)相乳液，通過自由基聚合進(jìn)行第二步印跡得到多孔的分子印跡聚合物泡沫，可以應(yīng)用于水溶液中三氟氯氰菊酯的選擇吸附與分離。

2.2用于傳感器方面

應(yīng)用分子印跡聚合物取代天然物質(zhì)作為傳感元件，在保持傳感器較高選擇性和靈敏度的同時，其耐受性提高，壽命延長。將分子印跡聚合物作為識別元件用于新型的傳感器的制備具有重要的研究價值。

使用壓膜法、旋涂法制備的傳感膜厚度較厚，嚴(yán)重影響目標(biāo)分子在傳感膜內(nèi)部的傳質(zhì)速度和平衡時間，容易從傳感器上脫落。CN200710115832提出在傳感器光纖端面上衍生出氯硅烷，之后引發(fā)可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng)，得到厚度可控的仿生分子識別納米傳感膜。克服了傳統(tǒng)仿生傳感器靈敏度低、穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。

目前抗生素的檢測方法還存在檢測周期長、共存物質(zhì)干擾大等缺點(diǎn)。CN201210585323采用多通道紙上電極代替玻碳電極，使得檢測時間縮短，將石墨烯納米材料引入到電極的修飾過程中，提高了靈敏性和檢測范圍。CN201310531264也利用電極表面修飾技術(shù)，將鉑金雙納米粒子結(jié)合石墨烯碳納米管復(fù)合物修飾至電極表面，再采用電聚合的方式將分子印跡聚合物連接于電極表面來制備分子印跡電化學(xué)傳感器。通過電化學(xué)信號的改變即可實(shí)現(xiàn)對沒食子酸丙酯的檢測，具有靈敏度高、操作簡單快速的特點(diǎn)。

2.3用于催化

分子印跡催化劑是當(dāng)前分子識別、人工模擬酶、抗體酶等前沿學(xué)科相互交叉的領(lǐng)域。它是具有專一的催化活性。

超親核催化劑比吡啶和咪唑等一般親核催化劑的催化能力更強(qiáng)。CN03124083提出將超親核催化活性基團(tuán)引入分子印跡高分子中，以加強(qiáng)超親核催化劑的催化專一性和特異性，可用于加速藥物、香料合成。

將光催化劑與分子印跡材料相結(jié)合，可以使復(fù)合材料不僅具有光催化降解能力，同時還具有分子印跡材料的選擇性。如CN200610019453將功能單體與目標(biāo)污染物在一定pH值的水溶液中混合得到前驅(qū)體，然后發(fā)生聚合反應(yīng)并包覆于納米TiO2表面。CN201310626767將稀土金屬離子與土霉素抗生素的配合物作為模板分子，利用分子印跡技術(shù)將其接枝到POPD/TiO2/粉煤灰漂珠表面來制備含有稀土金屬離子的印跡光催化材料。

3　結(jié)　論

通過對歷年分子印跡材料領(lǐng)域的中國專利申請進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)自2002年開始，申請量開始爆發(fā)式增長。然而，該領(lǐng)域中國專利申請大多數(shù)為高校申請，這表明，分子印跡材料的相關(guān)技術(shù)多停留在研究階段，以技術(shù)儲備形式存在。分子印跡材料領(lǐng)域的相關(guān)研究覆蓋了分離純化、食品分析、手性物質(zhì)拆分、生物傳感器、催化、固相萃取等眾多領(lǐng)域，可見，分子印跡材料領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)新得到了廣泛的關(guān)注。國內(nèi)申請人應(yīng)當(dāng)重視可工業(yè)化專利技術(shù)的開發(fā)，提高產(chǎn)業(yè)化能力，引領(lǐng)行業(yè)的快速發(fā)展。

[1]梁金虎,羅林,唐英.分子印跡技術(shù)的原理與研究進(jìn)展[J].重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版, 2009, 28(5):38-43.

[2]董文國,張敏蓮,劉錚.分子印跡技術(shù)及其在生物化工領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J].化工進(jìn)展, 2003, 22(7): 683-688.

[3]馮銀巧,周如金,唐玉斌,等.分子印跡技術(shù)在固相萃取中的應(yīng)用[J].理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊,2011, 47(1): 125-128.

[4]蘇杰,尹曉斐.分子印跡聚合物及其應(yīng)用[J].山東理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2008,22(6):90-95.

[5]連惠婷,陳娟娟,薛艷,等.久效磷分子印跡傳感器的電化學(xué)響應(yīng)特性[J].華僑大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2011,32(2):182-187.

Patent Analysis on Molecularly Imprinted Technology

DONG Juan

(Patent Examination Cooperation Hubei Center of Patent Office, Hubei Wuhan 430070, China)

Based on the China’s patent data, the total situation of the molecularly imprinted technology invention patents were studied, including the annual application number and main patent application agencies. The applications of molecularly imprinted polymer to chiral separation, bio-mimetic sensors, separation and solid phase extraction, and enzyme mimics were proven promising. The results showed since 2002, the mount of patent application had increased rapidly. However, the majority of application agencies was universities and college. It showed molecularly imprinted material stays at the research stage, in the form of technical reserves. Domestic applicants should pay attention to develop the industrialization of patented technologies and improve industrial capacity.

molecularly imprinted technology; separation; application

董娟(1988-)，女，工學(xué)碩士，研究實(shí)習(xí)員，化學(xué)工程與技術(shù)。

O658

A

1001-9677(2016)016-0026-02