分子印迹材料专利技术分析

董　娟

(国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，湖北　武汉　430070)



分子印迹材料专利技术分析

董娟

(国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心，湖北武汉430070)

对历年分子印迹材料领域的中国专利申请进行分析，着重介绍了分子印迹材料中国专利申请的整体态势，包括申请量分析和主要申请人分析，梳理了分子印迹材料在手性物质拆分、生物传感器、分离纯化、固相萃取、食品分析、催化等领域中的应用。结果表明，自2002年开始，申请量开始爆发式增长。然而多数为高校申请，表明分子印迹材料的相关技术多停留在研究阶段，以技术储备形式存在，国内申请人应当重视可工业化专利技术的开发，提高产业化能力。

分子印迹；分离；应用

分子印迹技术是指为获得在空间结构和结合位点上与模板分子完全匹配的聚合物的实验制备技术。1949年，Dickey首先提出了“分子印迹”这一概念，之后Wuff研究小组[1]首先报道了人工合成的有机分子印迹聚合物，为分子印迹技术的发展奠定了基础。分子印迹材料于20世纪90年代迅速发展起来。目前，分子印迹技术的应用研究所涉及的领域非常广泛[2-5]。通过梳理分子印迹材料的中国专利申请，获得了分子印迹材料的基本发展趋势、及其在分离纯化、生物传感器、催化等领域中的应用研究进展。

1　分子印迹材料的基本原理及发展态势

1.1基本原理

分子印迹聚合物的制备通常包括以下几个步骤：首先以具有适当功能基的功能单体与模板分子结合成单体-模板分子复合物，选择适当的交联剂将功能单体相互交联起来形成聚合物，从而使功能单体上的功能基在空间排列和空间定向上固定下来，反应完成后将模板分子从聚合物中洗脱，形成与模板分子在空间结构上完全匹配、并含有与模板分子专一结合的功能基的三维空穴，这个空穴可以选择性地与模板分子结合，对模板分子具有专一性识别功能。

1.2分子印迹材料发展趋势

1.2.1申请量分析

图1　分子印迹材料中国专利申请量变化趋势

图1为分子印迹材料中国专利申请量的时间分布情况。由图1可以看出，1995-2001年，分子印迹材料中国专利申请量一直维持在较低的水平上，平均每年5件左右。从2002年开始，申请量开始迅速增加，进入快速发展阶段，2013年专利申请量达到了峰值，共319件。2014-2016年的申请量有所下降，应当是由于部分专利还未进入公开阶段。由专利申请量激增的趋势可以看出，近十几年，分子印迹材料的研究引起了学者的广泛关注，日益显示出巨大的技术增势。

1.2.2主要申请人分析

表1　分子印迹材料中国专利申请主要申请人分布

表1列出了分子印迹材料中国专利申请主要申请人分布情况。可以看到，该领域中国专利申请的前10位申请人均是高校申请人，中国科学院以101件的申请量位列第1，凸显了其科研水平，但同时也表明，分子印迹材料的相关技术多停留在研究阶段，以技术储备形式存在，离工业化还存在一定距离。

2　分子印迹材料的应用

分子印迹材料具有预定性、识别性和实用性特点。分子印迹材料在分离纯化、固相萃取、传感器、催化、药物分析、膜分离技术等许多领域展现了良好的应用前景。

2.1富集、分离、纯化

分离纯化天然产物对中药炮制、药理和制剂等的研究具有重要意义。传统的分离方法已经很难满足分离的要求，开发新型分离介质和方法十分必要。CN02117615提出将环糊精和活化的凝胶介质交联或聚合，合成新型液相色谱分离介质，适用于黄酮类、异黄酮类、苷类、生物碱类等天然产物的分离。

普通制备的金属印迹硅球吸附材料选择性差，且合成过程中没有考虑金属离子与功能团的立体化学作用的问题，CN200410072308将分子印迹和溶胶凝胶技术相结合，先对硅球进行活化，然后将三甲氧基巯基丙基硅烷与镉离子的络合物嫁接在硅球表面上，这种特制的空穴对模板金属离子具有很高的识别能力。

传统的分子印迹材料的制备和应用常局限在有机相中，CN201310511397在磁性凹凸棒土表面包覆磺胺二甲基嘧啶薄层印迹聚合物，通过表面接枝亲水性聚合物，可以应用于水环境中磺胺二甲基嘧啶的选择性去除和快速磁分离。CN201510508858使用活化的埃洛石纳米管作为基材，进行乙烯基改性，再通过原位沉淀自由基聚合得到亲疏水性可控的埃洛石纳米管表面印迹的分子印迹聚合物；随后，将其与表面活性剂和模板分子形成Pickering高内相乳液，通过自由基聚合进行第二步印迹得到多孔的分子印迹聚合物泡沫，可以应用于水溶液中三氟氯氰菊酯的选择吸附与分离。

2.2用于传感器方面

应用分子印迹聚合物取代天然物质作为传感元件，在保持传感器较高选择性和灵敏度的同时，其耐受性提高，寿命延长。将分子印迹聚合物作为识别元件用于新型的传感器的制备具有重要的研究价值。

使用压膜法、旋涂法制备的传感膜厚度较厚，严重影响目标分子在传感膜内部的传质速度和平衡时间，容易从传感器上脱落。CN200710115832提出在传感器光纤端面上衍生出氯硅烷，之后引发可逆加成-断裂链转移自由基聚合反应，得到厚度可控的仿生分子识别纳米传感膜。克服了传统仿生传感器灵敏度低、稳定性差的缺点。

目前抗生素的检测方法还存在检测周期长、共存物质干扰大等缺点。CN201210585323采用多通道纸上电极代替玻碳电极，使得检测时间缩短，将石墨烯纳米材料引入到电极的修饰过程中，提高了灵敏性和检测范围。CN201310531264也利用电极表面修饰技术，将铂金双纳米粒子结合石墨烯碳纳米管复合物修饰至电极表面，再采用电聚合的方式将分子印迹聚合物连接于电极表面来制备分子印迹电化学传感器。通过电化学信号的改变即可实现对没食子酸丙酯的检测，具有灵敏度高、操作简单快速的特点。

2.3用于催化

分子印迹催化剂是当前分子识别、人工模拟酶、抗体酶等前沿学科相互交叉的领域。它是具有专一的催化活性。

超亲核催化剂比吡啶和咪唑等一般亲核催化剂的催化能力更强。CN03124083提出将超亲核催化活性基团引入分子印迹高分子中，以加强超亲核催化剂的催化专一性和特异性，可用于加速药物、香料合成。

将光催化剂与分子印迹材料相结合，可以使复合材料不仅具有光催化降解能力，同时还具有分子印迹材料的选择性。如CN200610019453将功能单体与目标污染物在一定pH值的水溶液中混合得到前驱体，然后发生聚合反应并包覆于纳米TiO2表面。CN201310626767将稀土金属离子与土霉素抗生素的配合物作为模板分子，利用分子印迹技术将其接枝到POPD/TiO2/粉煤灰漂珠表面来制备含有稀土金属离子的印迹光催化材料。

3　结　论

通过对历年分子印迹材料领域的中国专利申请进行分析，发现自2002年开始，申请量开始爆发式增长。然而，该领域中国专利申请大多数为高校申请，这表明，分子印迹材料的相关技术多停留在研究阶段，以技术储备形式存在。分子印迹材料领域的相关研究覆盖了分离纯化、食品分析、手性物质拆分、生物传感器、催化、固相萃取等众多领域，可见，分子印迹材料领域的应用创新得到了广泛的关注。国内申请人应当重视可工业化专利技术的开发，提高产业化能力，引领行业的快速发展。

[1]梁金虎,罗林,唐英.分子印迹技术的原理与研究进展[J].重庆文理学院学报:自然科学版, 2009, 28(5):38-43.

[2]董文国,张敏莲,刘铮.分子印迹技术及其在生物化工领域的应用现状与展望[J].化工进展, 2003, 22(7): 683-688.

[3]冯银巧,周如金,唐玉斌,等.分子印迹技术在固相萃取中的应用[J].理化检验-化学分册,2011, 47(1): 125-128.

[4]苏杰,尹晓斐.分子印迹聚合物及其应用[J].山东理工大学学报:自然科学版,2008,22(6):90-95.

[5]连惠婷,陈娟娟,薛艳,等.久效磷分子印迹传感器的电化学响应特性[J].华侨大学学报:自然科学版,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，工学硕士，研究实习员，化学工程与技术。

O658

A

1001-9677(2016)016-0026-02