随着科学技术的发展，渗透化学、生物工程、医学诸多领域的边缘学科的热点课题不断涌现，其中最为突出的尖端领域之一——生命过程化学对各学科，特别是分析化学学科提出新的挑战和机遇。分子模板技术与分子识别是两个新的学科领域，它们的理论、技术的发展与分析科学密切相关。分子模板技术也称为分子印迹技术，来源于免疫学。20世纪90年代，由于德国Wulff小组在共价型分子印迹技术和瑞典Mosbach小组在非共价型分子印迹技术的开拓性工作，1997年分子印迹协会正式成立，使分子模板技术成为化学前沿课题。分子印迹聚合物是选用分子模板技术制备一种有固定空穴和形状，并有确定排列的功能基团的交联高聚物，它对目的物即模板分子的立体结构具有“记忆”功能，可作为分子受体模拟生物大分子的行为。分子印迹技术具有预定性、识别性和实用性三大特点，是集高分子的“合成”、分析化学的“分离富集与检测”、生物工程和仿生医学的应用等众多学科优势发展起来的新学科。分子识别则是通过主客体化学理论，由冠醚、环糊精、杯芳烃为代表的主客体化学研究对象发展起来的一门新的学科领域。
通常的分子识别与分子模板技术，自20世纪90年代开始，国外工作活跃，国内研究不多，但是将分子识别与分子模板联用，国内外鲜有工作报道，其中的难点主要是主客体分子的合成与高分子聚合两者不通，即合成阻碍无法突破。本项目立项的出发点是以理论为基础，以分子水平为目标物（靶标）进行分子设计，识别、富集和检测分析。本项目研究从分子力学的角度进行分子设计，合成新型主体分子，使其作为功能单体，并与客体分子的物理化学性质互补，聚合而成分子模板聚合物，使其对靶标有特异性的识别和富集作用。这种结合了分子模板和分子识别的优点，实现了单一主体分子可对多元客体分子进行识别和富集。它具有高通量阵列作用，同时对手性识别也可发挥特殊作用，某种意义上可称为第二代分子模板技术。本项目的研究使分析化学向多元学科、理论与技术相互融合的方向发展。它具有高度专一选择性，对分离、测试、信息提取、主体分子设计与合成及客体分子后期应用、识别技术的发展等都会衍生出大量的子课题。本课题的研究将在分子印迹技术领域创新出新的理论和技术、新的分离分析方法，促进我国分析化学的发展，迎头赶上国际前沿工作。
何锡文，1939年出生，1963年北京大学化学系毕业；1963年至今在南开大学任教；1993—1995年任化学系系主任；1995—2000年任化学学院院长。1993年被天津科委授予天津市分析化学中青年专家；曾为中国化学会分析化学专业委员会委员；曾被学术期刊《高等学校化学学报》《化学进展》《分析化学》《分析科学学报》《分析实验室》和《冶金分析》聘为编委；曾应聘在美国明尼苏达大学（德勒斯）、加拿大艾伯塔大学、巴西坎皮那斯大学、美国亚利桑那州立大学作为访问教授长期工作。科研方向为：（1）化学计量学领域；涉及的工作有因子分析、线性规划、类聚分析、实验设计、取样学、模式识别、教学模型等内容；（2）溶液状态（含生物大分子溶液状态）；涉及的工作有聚集态、氧化态、毒理态、磁化态、络合态、化学癌变动力学、能量转换等内容；（3）分离与新分析方法的研究，如分子印迹技术、压电测试、手性识别领域的工作。
在分子识别与分子模板技术联用中，需要解决主客体分子的合成与高分子聚合两者不通的难点，为了提高靶标分子的识别性能和分离富集应用，需要获得更多分子印迹活性位点，考虑多重结合力（氢键、静电作用、范德华力等）、快速传质动力学等。通常分子模板聚合物的合成在有机相中进行，而生命活性物质的识别在水溶液中进行，需要解决分子印迹聚合物在水相中合成，同时能在生命体系中识别生物活性分子。本成果将新型杯芳烃、环糊精功能单体应用于分子印迹聚合物的制备上，实现药物分子、生物活性物质的分离、检测。为使分子印迹聚合物能快速识别目标物，将分子印迹技术与纳米技术相结合，制备核-壳结构的分子印迹聚合物功能化磁性纳米颗粒、磁性碳纳米管、荧光量子点复合材料。另外，成功发展了制备微米级的具有记忆功能的高分子微球和分子印迹聚合物膜材料。
课题组在国内率先开展分子印迹技术的研究，首先提出了分子模板—分子识别联用技术。发展了制备金属离子、药物小分子（手性分子、中药活性成分）、环境污染物、生物大分子分子印迹聚合物的体系，已应用于金属离子的富集、药物分子的纯制、手性分子的分离、标准品的精制、环境污染物的去除、高丰度蛋白的去除和低丰度蛋白的富集。例如以中药丹参的活性成分丹酚酸B和结构类似化合物香草醛为分子模板，分别制备分子印迹聚合物，实现了中药丹参活性成分丹酚酸B的提取，使纯制丹参活性成分的产率大大提高，为中药现代化、深度开发丹参系列产品积累了大量成功的经验。(www.xing528.com)
课题组率先开展多功能分子印迹聚合物功能化纳米材料的研究，建立了多种制备磁性分子印迹聚合物的方法，包括采用溶胶-凝胶半共价键法制备磁性雌酮分子印迹聚合物；发展了一种通用方法，可合成不同分子量、不同等电点的蛋白质分子印迹聚合物纳米磁球；发展多巴胺自组装聚合合成蛋白质磁性分子印迹聚合物的方法；发展表面接枝聚合制备磁性分子印迹聚合物的方法。并将分子印迹聚合物材料作为选择性吸附剂应用到生物、环境样品中蛋白质、环境污染物的分离分析。
本项目的研究成果已在美国、德国、英国、日本、荷兰等国际化学会志和《中国科学》《化学学报》《高等学校化学学报》《分析化学》等国内化学期刊上发表论文、SCI论文200多篇。建立磁性分子印迹聚合物的方法、分子印迹聚合物微球和膜的方法被国内外同行仿照使用，论文被多次应用，单篇引用超过100次的论文20篇。项目完成人何锡文教授是国内最早开展分子印迹聚合物研究学者之一，引领国内分子印迹技术发展。经过近20年的工作，我国已有几百家高校和科研机构从事分子印迹的研究，目前发表的分子印迹方面的论文已跃居世界首位。
成果完成人：何锡文、陈朗星、李文友、李一峻
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