烟台海岸带所在绿色分子印迹技术的先进应用中取得新进展

  海岸带是关乎人类社会发展的极为重要的地球关键带。随着人类活动的加剧,大量污染物通过多种途径被排放到海岸带中,高强度人类活动引起的环境污染已导致海岸带这一地球关键带功能的退化。海岸带的生态化学要素尤其污染物等的监测和治理极为重要,然而,海岸带区域环境基质复杂,污染物等种类繁多且通常含量很低,亟需开发高选择、低成本的材料进行靶向识别和目标物分离富集,降低和消除基质干扰。因此,研发类似抗体的特异性识别材料用于海岸带复杂基质中特定成分的识别,以进行环境的分析监测和修复,是一个重要的研究思路。分子印迹技术是模拟抗原抗体或酶与底物特异性结合原理的多学科交叉技术,其制备的分子印迹聚合物(MIPs)以构效预定性、识别特异性和应用普遍性等特点,被广泛用于分离纯化、分析传感和环境保护等各个领域。在“双碳”战略和绿色化学深入人心的今天,绿色MIPs(GMIPs)因其环境友好、可持续发展,日益引起关注。
  中国科学院烟台海岸带研究所陈令新研究员团队,基于在分子印迹技术领域的研究探索和积累,在分子印迹绿色化14条原则(GREENIFICATION)基础上,近期在《Advanced Materials》期刊上发表了题为“Greenificated Molecularly Imprinted Materials for Advanced Applications”(绿色分子印迹材料的先进应用)的观点论文(2022, 2203154, DOI: 10.1002/adma.202203154)。文章从GREENIFICATION出发,系统介绍了GMIPs在包括生物医疗、类酶催化、纳米颗粒检测、能源储集和环境修复等不同领域的先进技术应用。归纳近年来的研究进展发现,研究工作更加关注GMIPs的实用特性,如提高其选择性、靶向性、环境友好性和生物降解性。同时,因为市场上对选择性功能材料的动态和持续的需求,GMIPs的商业化前景也十分可观。
  从应用的角度,绝大多数GMIPs相关研究仍处在概念验证、效率评估的阶段。目前可提供于市场的GMIPs品种仍然较少。文章提出未来研究应集中于设计特异性结构、实现批量生产、结构与性能相关性、开发应用及其后处理等领域。其中,GMIPs的合成应在绿色原则下进行,满足不同聚合途径要求,实现对合成参数的精确控制;选择可回收模板、合理设计机制,通过计算机智能控制,选择可大规模制备的合成方法,尤其重视并弥补GMIPs在降解机制等方面存在的研究缺口。作为新概念材料,相信GMIPs的研发和应用在海岸带可持续发展应用中将作出独特的贡献。

1 GMIPs在六个主要方面的先进应用

2 GMIPs展望: GMIPs合成、功能、应用和处理

原文链接:https://doi.org/10.1002/adma.202203154

 



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