成 琛, 史 楠, 姜霄震

(1. 中北大學(xué) 化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院, 山西 太原 030051;2. 中北大學(xué) 能源動(dòng)力工程學(xué)院, 山西 太原 030051)

1 引 言

蛋白質(zhì)組學(xué)和基因組學(xué)的發(fā)展需要在分子水平上深入了解生物體的結(jié)構(gòu)和功能[1-3]，包括對(duì)蛋白質(zhì)等生物大分子的檢測(cè)和鑒定。然而，在其他成分濃度較高的情況下，具有重要生物學(xué)功能的低豐度蛋白質(zhì)是很難檢測(cè)到的[4]。目前常用的蛋白質(zhì)專一性檢測(cè)方法仍然是免疫檢測(cè)分析法，如酶聯(lián)免疫吸附法(enzyme linked immunosorbent assay, ELISA)，依賴于抗體和抗原之間的特異性識(shí)別檢測(cè)目標(biāo)分析物，即將已知的抗原或抗體包被于固相支持物上，加入酶標(biāo)記抗體或抗原與吸附在固相載體上的抗原或抗體特異性結(jié)合，通過底物使酶顯色來判斷免疫發(fā)生的程度達(dá)到檢測(cè)的目的[5]。然而依賴于單克隆抗體的酶免疫檢測(cè)技術(shù)，存在抗體制備困難、生產(chǎn)成本高、穩(wěn)定性差、環(huán)境要求苛刻、使用壽命短等問題。因此，建立一個(gè)快速、簡(jiǎn)單、特異、高通量的蛋白質(zhì)等生物大分子的檢測(cè)方法已成為分析檢測(cè)科學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。分子印跡聚合物(molecular imprinted polymers, MIPs)被認(rèn)為是一種很有前途的抗體替代品，MIPs與目標(biāo)分子結(jié)合的過程類似于抗原和抗體的結(jié)合，與生物抗體相比，MIPs 具有穩(wěn)定性好、成本低、開發(fā)時(shí)間短、生產(chǎn)方便等優(yōu)點(diǎn)。

2 分子印跡技術(shù)

2.1 分子印跡發(fā)展歷程

分子印跡的概念最早是由POLYAKOV 等[6]在1931 年提出的，是“用一種新的合成方法制備的二氧化硅顆粒，具有不尋常的吸附特性”。這些“不尋常的吸附特性”已經(jīng)被許多聚合物所展示，這些聚合物被定義為MIPs[7]。20 世紀(jì)70 年代初，WULFF 等[8]和KLOTZ 等[9]引入了分子印跡的概念，他們提出以有機(jī)聚合物作為印跡模板，這為精確設(shè)計(jì)分子腔開辟了新視野。 真正的突破是在 1993 年，VLATAKIS等[10]在Nature 上發(fā)表了關(guān)于茶堿MIP 的研究報(bào)道后，分子印跡技術(shù)(molecular imprinting technique, MIT)得以廣泛關(guān)注和發(fā)展。

2.2 分子印跡基本原理

分子印跡技術(shù)基于自然界“鑰匙”和“鎖”的原理，在特定的環(huán)境(溶劑體系)中，模板分子與功能單體發(fā)生相互作用形成主客體復(fù)合物，在交聯(lián)劑的作用下功能單體交聯(lián)聚合并圍繞模板分子形成三維網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)，其中模板分子通常是待識(shí)別的目標(biāo)分子。隨后模板分子被洗脫，結(jié)合位點(diǎn)暴露，三維空間形成印跡孔穴，這些孔穴在結(jié)合作用力、官能團(tuán)、空間形狀和大小上與目標(biāo)分子高度互補(bǔ)。從本質(zhì)上說，孔穴對(duì)模板分子具有“記憶效應(yīng)”，印跡孔穴可以從復(fù)雜的混合物中重新結(jié)合目標(biāo)分子(如圖1 所示)。因此，MIPs 具有生物抗體的兩個(gè)最重要的特征——識(shí)別和結(jié)合特定目標(biāo)分子的能力。

2.3 分子印跡特點(diǎn)

分子印跡技術(shù)作為一種仿生分子識(shí)別技術(shù)，具有顯著特點(diǎn)：(1)構(gòu)象預(yù)定性：功能單體與交聯(lián)劑在模板分子周圍聚合形成高交聯(lián)聚合物，使得官能團(tuán)的取向被凍結(jié)，即使刪除模板，這個(gè)方向仍然保持不變。因此，印跡孔穴再現(xiàn)了模板分子的大小、形狀、空間結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)；(2)識(shí)別專一性：模板分子在經(jīng)過單體、交聯(lián)劑的共同作用下聚合形成的剛性空腔、功能單體的特定取向以及表面化學(xué)的優(yōu)良匹配性決定了這些孔穴稍后將優(yōu)先結(jié)合模板分子而不是結(jié)構(gòu)類似物，從而達(dá)到類似于抗原-抗體的專一性識(shí)別作用機(jī)制。一般而言，識(shí)別位點(diǎn)數(shù)量越多，位點(diǎn)的識(shí)別性越好；(3)高度穩(wěn)定性：分子印跡技術(shù)所制備的共聚物是化學(xué)合成產(chǎn)物，具有優(yōu)良的環(huán)境耐受性、耐高溫、耐酸堿和顯著地機(jī)械性能；(4)高效利用率：可重復(fù)使用且壽命長(zhǎng)、造價(jià)低廉，相比天然生物分子，無需擔(dān)心失活；(5)廣泛實(shí)用性：生產(chǎn)分子印跡不需要經(jīng)過復(fù)雜的生物反應(yīng)過程，可使制備效率大大提高。

分子印跡技術(shù)已廣泛應(yīng)用于色譜分離[11]、模擬酶催化[12]、臨床藥物分析[13]和萃取分離[14]等領(lǐng)域，并且在檢測(cè)傳感技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用取得了長(zhǎng)足進(jìn)展[15-16]。分子印跡聚合物不僅具有對(duì)目標(biāo)物質(zhì)的專一識(shí)別能力，同時(shí)具有生物敏感材料如酶、激素等所缺少的高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，因而分子印跡傳感器是生物傳感器的理想發(fā)展方向之一。

圖1 分子印跡過程示意圖[7]Fig.1 Schematic representation of the molecular imprinting process [7]

3 分子印跡光學(xué)傳感器

生物傳感器的研究已成為近年來研究的熱點(diǎn)，通過對(duì)2000～2018 年間發(fā)表在Science Direct (Elsevier)數(shù)據(jù)庫的相關(guān)文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)科學(xué)家們對(duì)電化學(xué)生物傳感器和光學(xué)生物傳感器的研究最為廣泛。電化學(xué)生物傳感器具有靈敏度高、選擇性好、響應(yīng)速度快、成本低、易于操作和微型化等優(yōu)點(diǎn)，是一種功能強(qiáng)大的分析檢測(cè)工具[17-19]，然而電極材料的選擇以及標(biāo)簽化檢測(cè)往往使電化學(xué)生物傳感器達(dá)不到所需的靈敏度和檢測(cè)限要求。光學(xué)生物傳感器由于光學(xué)元件本身良好的絕緣屏蔽作用，具有抗干擾能力強(qiáng)，不受周圍電磁場(chǎng)的擾動(dòng)；不需要參考電極，探頭可小型化，操作方便；可以實(shí)現(xiàn)遙測(cè)，并能進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線和動(dòng)態(tài)檢測(cè)；響應(yīng)速度快，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)[20-21]。近十年來，光學(xué)生物傳感器的研究呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。將光學(xué)生物傳感器實(shí)時(shí)的檢測(cè)技術(shù)與分子印跡高效專一的特點(diǎn)相結(jié)合的分子印跡光學(xué)傳感器，具有高精度、高靈敏度、專一性強(qiáng)及快速、便捷、實(shí)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)，是一種可以直接檢測(cè)目標(biāo)物質(zhì)含量的生物傳感器，在多樣本分析環(huán)境中特點(diǎn)尤其突出[22]。

分子印跡光學(xué)傳感器中，MIPs 的主要任務(wù)是快速綁定目標(biāo)生物分子并進(jìn)行特異性識(shí)別，是傳感器中的敏感識(shí)別元件；以光單元為信號(hào)轉(zhuǎn)換元件，將識(shí)別的生物分子信號(hào)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，在通過讀取光信號(hào)數(shù)據(jù)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)分子的快速定性定量檢測(cè)，其原理示意見圖3。其中，分子印跡聚合物對(duì)目標(biāo)分子的專一性識(shí)別是分子印跡光學(xué)傳感器的的關(guān)鍵限速步驟[23-24]。目前，基于熒光(fluorescence)[25-32]、表面等離子體 共 振 (surface plasmon resonance, SPR)[33-38]、共振光散射 (resonance light scattering spectroscopy, RLS)[39]、 光 纖(optical fibers, OFS)[40]、電化學(xué)發(fā)光 (electro-chemiluminescence,ECL)[41-46]等分子印跡生物傳感器已有大量的文獻(xiàn)報(bào)道，得益于光學(xué)傳感的高靈敏度，分子印跡光學(xué)傳感器對(duì)生物樣本的檢測(cè)極限通?？蛇_(dá)到納克級(jí)[29-31,33,41,45]。

圖2 2000～2018 年生物傳感器發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量變化對(duì)比Fig.2 Numbers of published biosensor literatures during 2000～2018

圖3 分子印跡光學(xué)傳感器原理示意圖Fig.3 Schematic diagram of molecular imprinted optical biosensors

3.1 MIP-熒光傳感器

分子印跡熒光傳感器以MIP 作為分子識(shí)別元件，以熒光信號(hào)為檢測(cè)信號(hào)對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行定性、定量檢測(cè)，具有靈敏度高、選擇性好、檢測(cè)限低、用量少、分析時(shí)間短以及易于可視化等優(yōu)點(diǎn)[54]。由于大多數(shù)復(fù)雜環(huán)境中的目標(biāo)物質(zhì)本身不具有發(fā)光性質(zhì)，需通過熒光材料間接檢測(cè)非熒光分析物。具有熒光團(tuán)的物質(zhì)可直接作為功能單體參與形成空腔，也可利用 MIPs 包埋熒光材料，利用目標(biāo)分子與熒光材料的熒光猝滅或增強(qiáng)效應(yīng)分析待測(cè)物質(zhì)含量。近年來，基于量子點(diǎn)(quantum dot, QD)、有機(jī)染料、化學(xué)發(fā)光反應(yīng)物質(zhì)以及一些其他熒光材料的分子印跡熒光傳感器的構(gòu)建與應(yīng)用相當(dāng)廣泛[55-58]。

QD 作為新一代熒光發(fā)光材料，具有量子尺寸效應(yīng)和介電限域效應(yīng)，表現(xiàn)出激發(fā)波長(zhǎng)范圍寬、發(fā)射波長(zhǎng)范圍窄和斯托克斯位移大等獨(dú)特的熒光性質(zhì)。與傳統(tǒng)熒光染料相比，量子點(diǎn)還具有光致發(fā)光性能和化學(xué)穩(wěn)定性高、水分散性和熒光性能好、以及制備簡(jiǎn)單等特點(diǎn)[59]。QDs 作為光學(xué)檢測(cè)材料結(jié)合分子印跡技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于多種生物樣本的檢測(cè)[25,27-28,30-32,53]。

PILOTO 等[25]制備了MIP-QD 熒光傳感器，首次嘗試將MIP 和QD 組合用于急性心肌梗死早期診斷標(biāo)記物-靶向肌紅蛋白(myohemoglobin, Mb)的檢測(cè)，該傳感器結(jié)合了 MIP 的低成本、特異性識(shí)別及 QD的高靈敏度。該課題組以丙烯酰胺為功能單體、N,N-雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，采用表面印跡及本體印跡兩種方法在CdTe-QDs 表面進(jìn)行Mb 分子印跡聚合物MIP-QDs 的制備。采用熒光光譜法對(duì)MIP-QDs 及其非印跡對(duì)應(yīng)物NIP-QDs 對(duì)Mb 檢測(cè)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示，在人工合成的人血清樣品中，MIP-QDs 在心肌梗塞標(biāo)記物的檢測(cè)臨界值以下便可檢測(cè)Mb。該MIP-QDs 探針對(duì)Mb 檢測(cè)范圍為0.304～571 pg·mL-1，檢測(cè)限是0.045 pg·mL-1。所構(gòu)筑的納米MIP-QDs 對(duì)Mb 反應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好、靈敏度高、選擇性強(qiáng)。

圖4 制備MIP-QDs 的印跡策略示意圖[25]Fig.4 Schematic diagram of MIP-QDs imprinting strategies [25]

3.2 MIP-SPR 傳感器

表面等離子共振技術(shù)是一種由光激振的金屬表面電子集體震蕩現(xiàn)象[60]。當(dāng)偏振光以特定角度照射金屬或其他導(dǎo)電材料時(shí)，在介質(zhì)(通常是玻璃和液體)與金屬之間的界面發(fā)生全反射，然后產(chǎn)生消逝波。當(dāng)入射光的入射角和波長(zhǎng)滿足一定條件時(shí)，產(chǎn)生的消逝波與金屬膜表面的等離子波發(fā)生的共振現(xiàn)象(如圖5 所示)。由于SPR 現(xiàn)象的發(fā)生，使反射光的能量被大幅度地消耗而發(fā)生衰減，這種衰減全反射正是SPR 傳感技術(shù)的理論基礎(chǔ)。SPR 傳感器能對(duì)無標(biāo)記的樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)，具有靈敏度高等突出優(yōu)點(diǎn)[61]。而將SPR 與MIP 聯(lián)用的MIP-SPR 傳感器，不僅可以顯著的提高傳感器的選擇性、識(shí)別性，而且可以對(duì)目標(biāo)分子進(jìn)行分離與富集，簡(jiǎn)化了樣品的前處理過程，其應(yīng)用前景十分廣闊[33-38]。

OSMAN 等[33]研究利用分子印跡技術(shù)制備了MIP-SPR 傳感器，用于人血清肌紅蛋白的檢測(cè)。通過在SPR 傳感器表面合成了肌紅蛋白印跡聚(羥乙基甲基丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯-l-色氨酸甲酯)納米膜，用接觸角測(cè)量、原子力顯微鏡、X 射線光電子能譜和橢圓偏振儀對(duì)SPR 傳感器進(jìn)行了表征。研究人員評(píng)估了SPR 傳感器在不同濃度范圍的肌紅蛋白溶液和急性心肌梗死患者血清中檢測(cè)肌紅蛋白的能力。測(cè)定SPR傳感器的檢測(cè)限為26.3 ng·mL-1。該方法制備的MIP-SPR 傳感器具有靈敏度高、選擇性好、使用方便、檢測(cè)限低以及實(shí)時(shí)測(cè)量能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

圖5 SPR 原理[62]Fig.5 Schematic diagram of the principle of SPR[62]

3.3 MIP-RLS 傳感器

共振光散射光譜技術(shù)自1993 年由Pasternack 公司開發(fā)[63-64]以來，因其靈敏度高、操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)方便等顯著優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。RLS 是光散射的一種特殊現(xiàn)象，即當(dāng)一束光通過介質(zhì)時(shí)，由于介質(zhì)中的粒子直徑遠(yuǎn)小于入射光波長(zhǎng)，光的散射位于或接近于分子吸收帶時(shí)，電子因共振而強(qiáng)烈吸收光的能量并產(chǎn)生再次散射的過程。共振光散射法已被成功應(yīng)用于生化分析、藥物分析、納米材料等多個(gè)研究領(lǐng)域中[65-66]，特別是RLS 信號(hào)對(duì)蛋白質(zhì)非常靈敏，目前廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)與藥物小分子相互作用的研究領(lǐng)域[67]。為實(shí)現(xiàn)RLS 技術(shù)的特異性檢測(cè)，結(jié)合MIP 制備的MIP-RLS 傳感器具有高選擇性、高靈敏度、低成本、實(shí)用性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，生物性能優(yōu)良、兼容性好等優(yōu)點(diǎn)，為專一性檢測(cè)生物大分子提供了新的方法。

YANG 等[39]基于RLS 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，研制了一種基于聚多巴胺(polydopamine, PDA)包覆MIPs 的新型RLS 傳感器，用于對(duì)甲型肝炎病毒(hepatitis A virus, HAV)的特異性識(shí)別。在SiO2納米粒子表面，以PDA包覆的多膜病毒印跡聚合物為識(shí)別元件，通過印跡聚合物膜選擇性捕獲目標(biāo)病毒，從而提高 RLS 強(qiáng)度，并用簡(jiǎn)易熒光分光光度計(jì)測(cè)定光強(qiáng)度的變化，圖6 顯示了病毒MIPs 的制備原理及病毒的檢測(cè)機(jī)理。通過對(duì)人血清中HAV 檢測(cè)的評(píng)價(jià)，成功確定了HAV 印跡的SiO2@PDA NPs 的實(shí)際分析性能，并確定檢測(cè)限為8.6 pmol·L-1。該傳感器已成功應(yīng)用于人血清實(shí)際樣品中的HAV 的測(cè)定，并為解決復(fù)雜生物樣品或環(huán)境樣品中高敏感、高選擇性的定量檢測(cè)病毒提供了新的技術(shù)手段。同時(shí)，該方法成功地將RLS 檢測(cè)范圍擴(kuò)展到摩爾質(zhì)量大于100 萬的大分子。

圖6 病毒MIPs 的制備原理及病毒的檢測(cè)[39]Fig.6 Preparation principle of virus-MIPs and virus detection[39]

3.4 MIP-OFS 傳感器

光纖是一種光的傳導(dǎo)工具。MIP-光纖生物傳感器結(jié)構(gòu)主要有光源、光纖、MIPs 生物敏感元件以及信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)等，其中MIPs 與光纖的耦合類似于光極[68]。利用光的全反射原理，當(dāng)MIPs 選擇性識(shí)別目標(biāo)分子，產(chǎn)生的生物化學(xué)信息調(diào)制光纖中傳輸光的物理特性如光的強(qiáng)度、振幅、相位等，再經(jīng)過光探測(cè)器和解調(diào)器獲得所需數(shù)據(jù)。MIP-光纖傳感器有較強(qiáng)的選擇性和很高的靈敏度，在分析過程中對(duì)真實(shí)的復(fù)雜生物樣品很友好。由于光纖設(shè)計(jì)的靈活性和可用性以及探針的相對(duì)簡(jiǎn)單性，目前已有多種基于光纖的分子印跡生物傳感器，包括光纖布拉格光柵(tilted fiber Bragg grating, TFBG)傳感器[69]和基于有損模式共振(lossy mode resonance, LMR)的光纖傳感器[52]等。

SANDRINE 等[40]將MIPs 和TFBG 折光技術(shù)耦合成光纖，制成用于檢測(cè)低分子量的芳香增強(qiáng)劑麥芽醇生物傳感器。首先在光纖芯部刻入傾斜的光柵平面，然后通過光聚合將麥芽糖基印跡的 MIPs 固定在表面上的布拉格光柵上。通過對(duì)光纖傳輸信號(hào)的頻譜分析，得到了不同介質(zhì)中麥芽醇存在時(shí)的傳感器響應(yīng)(如圖7 所示)。研究發(fā)現(xiàn)，該傳感器在1 538 nm 波長(zhǎng)處對(duì)外界環(huán)境變化最為敏感。因此，通過檢測(cè)1 538 nm波長(zhǎng)光在純水和被測(cè)溶液中的波長(zhǎng)漂移量，即可判別溶液中是否存在目標(biāo)分子并測(cè)得濃度。結(jié)果表明，麥芽醇檢測(cè)限達(dá)到1 ng·mL-1，靈敏度為6.3×108pm·M-1。MIPs-TFBG 傳感器系統(tǒng)可以無標(biāo)簽、快速、實(shí)時(shí)測(cè)量樣本，并且還具有可重用性、選擇性、低成本、易操作和可遙控等優(yōu)點(diǎn)。

圖7 應(yīng)用于TFBG 納米傳感器的分子印跡技術(shù)的原理圖[40]Fig.7 Schematic diagram of the molecular imprinting technique for TFBG nanosensor application [40]

圖8 MIP/CHIT/GC 電極表面ECL 傳感器系統(tǒng)示意圖[41]Fig.8 Schematic diagram of the ECL sensor system at the MIP/CHIT/GC electrode surface [41]

3.5 MIP- ECL 傳感器

MIP- ECL 傳感器是將電化學(xué)發(fā)光技術(shù)與分子印跡技術(shù)相結(jié)合的分析檢測(cè)技術(shù)。由于結(jié)合了ECL 的靈敏性、可控性及MIP 的特異識(shí)別性，MIP-ECL 具有通用性的光學(xué)裝置、良好的控制以及具有靈敏度高、線性范圍寬、檢測(cè)限低等優(yōu)點(diǎn)引起了關(guān)注[70-71]。LI 等[41]采用表面單分子定向技術(shù)，在3-甲基丙烯基丙基三甲氧基硅烷改性二氧化硅顆粒表面制備了核-殼印跡納米粒子。他們將核-殼印跡納米顆粒/殼聚糖復(fù)合膜沉積在裸露的玻碳電極表面，采用氫氟酸蝕刻法去除復(fù)合膜上的硅核制備ECL 用以檢測(cè)甲基噻吩磺隆(如圖 8 所示)。所得到的 ECL 傳感器線性范圍為 5.0×10-10～1×10-7mol·L-1，甲基噻吩磺隆的檢測(cè)限為0.32 nmol·L-1。MIP-ECL 傳感器具有靈敏度高、速度快、特異性強(qiáng)、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。

在過去的幾年里，分子印跡光學(xué)生物傳感器在生物大分子檢測(cè)領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，其檢測(cè)類型(機(jī)理)及檢測(cè)能力總結(jié)如表1 所示。

表1 光學(xué)分子印跡傳感器應(yīng)用發(fā)展實(shí)例總結(jié)Table 1 Summary of application and development of optical molecular imprinted sensors

4 結(jié) 論

分子印跡光學(xué)生物傳感器的檢測(cè)從小分子開始，目前已經(jīng)擴(kuò)展到生物大分子，如蛋白質(zhì)、多糖、病毒甚至整個(gè)細(xì)胞。然而，由于模板分子的大小及結(jié)構(gòu)不同，分子印跡傳感器對(duì)目標(biāo)分子檢測(cè)的選擇性和敏感性仍然存在很大的差異。生物大分子如蛋白質(zhì)，由于尺寸大、穩(wěn)定性有限、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳質(zhì)慢以及過于柔性的表面結(jié)構(gòu)，使其利用印跡傳感器檢測(cè)仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)[72]。得益于納米新材料的應(yīng)用，磁性納米顆粒、納米線、二氧化硅納米顆粒、碳納米管和量子點(diǎn)都是合成生物大分子印跡聚合物薄層的優(yōu)良載體材料[73]，克服了生物大分子印跡的局限性。這些納米載體具有較大的比表面積，增加了對(duì)生物大分子的有效印跡位點(diǎn)。而印跡薄層緩解了大分子質(zhì)量傳輸速度慢的問題，提高了分子印跡光學(xué)生物傳感器對(duì)目標(biāo)生物大分子的選擇性和敏感性。隨著分子印跡技術(shù)的發(fā)展，人們正在積極探索將其最終應(yīng)用于痕量大分子檢測(cè)，這對(duì)生物學(xué)領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)檢測(cè)與診斷領(lǐng)域具有非常深刻的意義[74-76]。

目前，分子印跡光學(xué)生物傳感器進(jìn)一步研究和創(chuàng)新的挑戰(zhàn)在于(1)光學(xué)檢測(cè)原理還不十分明確，如何將化學(xué)或生物信號(hào)轉(zhuǎn)換成光學(xué)信號(hào)并進(jìn)行放大還需進(jìn)行更深入的研究，以期實(shí)現(xiàn)更高的檢測(cè)效率；(2)MIPs 與光學(xué)載體的耦合方式是決定傳感性能的主要因素，但目前還沒有相關(guān)的系統(tǒng)研究；(3)生物樣本的檢測(cè)對(duì)傳感器的高通量、高重復(fù)性性能有較高要求，而關(guān)于這方面的研究還鮮有報(bào)道。

由于分子印跡光學(xué)傳感器具有小型化和便攜化等優(yōu)點(diǎn)可以使檢測(cè)更具有時(shí)效性，在醫(yī)學(xué)、制藥、環(huán)境、食品等領(lǐng)域應(yīng)用前景十分廣闊。文獻(xiàn)中雖然有許多成功的MIP 在光學(xué)傳感器中的應(yīng)用，然而只有很少的例子涉及真實(shí)的生物樣品，包括在復(fù)雜環(huán)境中檢測(cè)目標(biāo)蛋白質(zhì)等生物大分子。未來的發(fā)展方向包括如何在真實(shí)生物環(huán)境和復(fù)雜基質(zhì)中增強(qiáng)特定的分子親和力、開發(fā)具有多路復(fù)用能力的多感官 MIPs-光學(xué)傳感器，并提高其實(shí)際應(yīng)用的靈敏度、選擇性和重現(xiàn)性。此外，更低的成本和更好地從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化為大規(guī)模生產(chǎn)對(duì)商業(yè)化也很重要。

隨著分子印跡技術(shù)及光學(xué)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，分子印跡光學(xué)生物傳感器將會(huì)更加完善與成熟。