背景知识
分子印迹技术（MIT）又称为分子模板技术，是一种新兴的分子识别技术，目的是制备对特定分子具有特异识别能力的高分子聚合物，即分子印迹聚合物（MIPs）。分子印迹技术的发展最早可以追溯到19世纪末Fischer提出的“锁-匙”理论；之后，20世纪40年代，诺贝尔奖获得者Pauling提出以抗原为模板合成抗体的假说；1949年，Dickey通过对硅胶吸附染料的研究，曾提出“分子印迹”的概念，但未引起人们的重视。这些理论和概念都对分子印迹技术的产生提供了一定的理论基础。1972年，德国的Wulff课题组首次提出分子印迹技术的概念，并成功制备出共价型分子印迹聚合物；1993年，瑞典的Mosbach课题组利用自组装方法成功制备了茶多酚的分子印迹聚合物并发表于《Nature》，标志着非共价印迹方法正逐渐走向成熟。自此之后，分子印迹技术迅速发展起来。
分子印迹聚合物的制备类似于“锁”与“匙”的对应关系，模板分子与功能单体在溶剂中以氢键、离子键、范德华力等相互作用力与交联剂、引发剂和致孔剂共同作用，在加热或光照条件下聚合，除去模板分子后，形成含有空间构型和尺寸大小能与模板相匹配的结合作用位点，且具有一定刚性结构的功能材料。所合成的聚合物可与目标分子在空间结构和识别位点上高匹配，且具有高效的吸附、识别能力和丰富的靶向结合位点。
目前，分子印迹聚合物在固相萃取、手性分离、药物控制释放、模拟酶催化、环境检测等领域拥有诸多应用。与传统的生物识别分子相比，分子印迹聚合物能够耐高温、酸、碱和有机溶剂，不易被降解破坏，并可重复利用。因此，将分子印迹聚合物作为仿生抗体替代生物识别分子建立仿生免疫分析成为科研工作者的研究热门。接下来将对分子印迹聚合物在酶联吸附仿生免疫分析、荧光仿生免疫分析、化学发光仿生免疫分析、电化学仿生传感免疫分析、纸基微流控仿生免疫分析以及均相免疫分析的应用进行阐述。
以分子印迹聚合物建立的仿生免疫分析主要包括酶联吸附仿生免疫分析、荧光仿生免疫分析、化学发光仿生免疫分析、电化学仿生传感免疫分析、纸基微流控仿生免疫分析等方面。
敲黑板！
分子印迹是在模板分子存在的情况下，通过单体和交联剂的聚合，在模板分子上形成一层分子印迹聚合物 (Molecular imprinted Polymer, MIP)。在移除模板之后，形成的聚合物中会留下与模板在功能、大小和形状上互补的结合腔。它类似抗体，可以对化学、生物分子进行很好的识别结合，因此它也被称为人造抗体或塑料抗体。
优点：价格低、易大量制备、稳定性高、分子印迹聚合物可重复使用多次，而不损失灵敏度，弥补了生物抗体的缺陷。
缺点：MIP由印迹空腔和非印迹区域组成，它的分子识别性能不仅由印迹空腔决定，还受到非印迹区域的影响。非印迹区域表面存在的功能基团会使MIP产生严重的非特异性吸附，导致其无法同时具备强亲和力和高特异性。
分子印迹聚合物是由功能性可交联单体与模板分子共聚而成。制备过程主要分为以下几个步骤：
首先，模板分子与功能单体通过共价键或非共价键结合产生功能团和空间结构互补的相互作用，形成配合物；
第二，在过量交联剂的存在下，引发聚合，使模板分子-功能单体配合物周围发生聚合反应，形成高度交联的具有一定机械性能的高分子聚合物；
第三，除去模板分子，得到功能团和空间结构与模板分子互补的分子印迹聚合物。
分类
(一)纳米骨架表面印迹
纳米材料包括SiO2, Fe3O4, 量子点, 纳米线, 碳纳米管, 石墨烯等, 具有比表面积大、成本低、制备简单的特点, 制备得到的纳米骨架蛋白表面印迹材料吸附容量高, 具有更快的结合动力学。同时, 和特殊的纳米材料结合, 纳米骨架蛋白表面印迹材料还能被赋予新的独特性能, 如磁响应、荧光等。
(二)硼酸亲和表面印迹
硼酸亲和表面印迹是针对糖基化蛋白的印迹方法。硼酸亲和表面印迹发展至今, 已经能够对糖蛋白进行高选择性、高特异性的亲和识别, 并已应用到蛋白组学、生物成像、临床诊断等领域。尤其是刘震课题组发展的普适的硼酸亲和可控定向表面高效印迹法, 展现了优越的分子识别性能。
(三)抗原决定基印迹
抗原决定基印迹是以蛋白质表面暴露的一小段短肽为模板进行印迹, 最接近抗体或酶识别抗原或受体的印迹方法。抗原决定基表面印迹的最大优势在于, 只要获取目标蛋白的肽段序列, 就可以其中一段肽段为模板制备出相应的蛋白质印迹材料。
(四)固相合成
固相合成是一种在固定模板的载体上合成分子印迹材料的方法。该方法生产效率高、模板可重复利用, 适合大规模工业生产, 得到的纳米分子印迹聚合物识别位点均一、亲和力强、溶解性好、稳定性强, 具有和单克隆抗体相当的尺寸和特异性, 在临床诊断、生物分析领域有潜在的应用价值。
(五)印迹后修饰
印迹后修饰的主要机理是对印迹空穴中的特殊功能单体进行位点特异性修饰, 通过化学修饰的方式赋予印迹聚合物新的性能, 真正实现“量身定制”, 如荧光信号、结合活性开/关转换、结合特性精细调节等。
目前还存在的问题
（1）在待测样品中，往往存在多种污染物共存的情况，这就需要仿生免疫分析可以实现多种分析物的共提取和同步检测。可借助于计算机辅助模板分子设计以及计算机模拟等技术制备广谱性的分子印迹聚合物，使其可以识别一类具有相似结构的分析物；若混合使用多种分子印迹聚合物，则需要找到合适的检测信号分辨模式。
（2）分子印迹聚合物的吸附能力较低，导致检测灵敏度偏低。一方面，可以尝试新型技术如活性/可控自由基聚合技术、点击化学环加成反应技术、多模板或多功能单体印迹技术等以期获得更佳的印迹效率；其次，可通过分子印迹聚合物与其他检测方法联用，利用更灵敏的信号输出机制，实现对目标物的高灵敏检测。
（3）用于制备分子印迹聚合物的功能单体和交联剂种类不够丰富，无法满足一些具有特殊基团的目标物的检测，亟需科研人员的设计并制备新的单体和交联剂。
（4）模板分子在分子印迹聚合物对待检物识别过程中易发生泄露，因样品中的待检物往往是痕量的，极少量的模板泄露就会造成检测结果的差异。虽然虚拟模板的使用和片段印迹的方法能够解决该问题，但是很难选择到合适的分子来作为虚拟模板和片段模板分子，因此还需要在这方面做很多工作。
（5）除了化学污染物外，生物污染物（如致病菌及其分泌的蛋白、病毒等）分子印迹聚合物的制备是一个重要的挑战。但由于分子印迹聚合物大多由有机溶剂制备，蛋白类物质几乎不溶于有机溶剂，使得蛋白分子印迹聚合物制备较难，因而针对生物污染物的仿生免疫分析方法较少，需要研究人员给予更多的关注。
参考文献
[1]. Molecular imprinting and cladding produces antibody mimics with significantly improved affinity and specificity [J].Science Bulletin. https://doi.org/10.1016/j.scib.2021.10.006.
[2]. Direct replacement of antibodies with molecularly imprinted polymer nanoparticles in ELISA-development of a novel assay for vancomycin [J]. Analytical chemistry, 2013, 85(17): 8462-8.
[3]. Colorimetric detection of human alpha-2-macroglobulin by janus imprinted nanoparticles constructed dual molecular imprinting immunosandwich strategy [J]. Analytical Chimica Acta.
[4]. Molecularly Imprinted Polymer as an Antibody Substitution in Pseudo-immunoassays for Chemical Contaminants in Food and Environmental Samples [J]. J. Agric. Food Chem. 2018, 66, 2561−2571.
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