劉震教授團隊提出先進的分子印跡策略
分子印跡是重要的仿生識別材料制備技術(shù)，分子印跡聚合物（MIP）作為重要的抗體模擬物，已經(jīng)在分離、疾病診斷、藥物遞送、單細胞分析、生物成像和癌癥診療等領(lǐng)域得到了廣泛應用。國際上對MIP的分子識別性能的優(yōu)化，主要是考慮分子印跡空腔的結(jié)構(gòu)和性能。而實際上，分子印跡材料由印跡空腔和非印跡區(qū)域組成，其整體分子識別性能不僅由印跡空腔決定，還受到非印跡區(qū)域的影響。通常的分子印跡策略中，由于非印跡區(qū)域也是在與印跡空腔相同的聚合條件下形成的，因此，在“最優(yōu)”條件下，在非印跡區(qū)域表面也存在著豐富的功能基團，能夠產(chǎn)生明顯的非特異性吸附，從而所得MIP無法同時具備最強的親和力和最高的特異性，而只是這兩者間的折中。
近日，我院生命分析化學國家重點實驗室劉震教授團隊報道了一種新穎的分子印跡和包覆（MIC）策略，有效地解決了上述長期困擾分子印跡技術(shù)的關(guān)鍵問題。該策略的原理如圖1a所示，在印跡完成之后，再利用化學惰性的聚合試劑形成一層薄薄的包覆層去精準可控地覆蓋非印跡區(qū)域，從而大大減少非印跡區(qū)域的非特異性吸附?；诖嗽?，該團隊進一步提出了一個特殊的稱為硼親和錨定表位定向表面印跡和包層法（BOSIC）的MIC方法（圖1b），所得包覆分子印跡聚合物（cMIP）的親和力和特異性得到了顯著提升。
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圖1. (a)分子印跡和包覆策略的原理示意圖，(b)硼親和錨定表位定向表面印跡和包覆法的原理示意圖
功能單體比例和印跡時間是兩個最重要的印跡條件，主要根據(jù)印跡因子（IF）進行優(yōu)化，其中IF為MIP與非印跡聚合物（NIP）結(jié)合模板量的比值。傳統(tǒng)印跡方法制備的MIP和NIP的結(jié)合能力隨著整體功能單體比例的增加而增加，MIP在第8個印跡條件（圖2，紫心）達到最高，然而為了獲得最高的IF值，避免較高的非特異性吸附，MIP只能犧牲結(jié)合能力，優(yōu)化得到的印跡條件（圖2a，藍心）并非正真的最優(yōu)，而實為偽最優(yōu)。而MIC策略制備的cMIP雖然結(jié)合能力對單體比例的依賴性與MIP幾乎相同，但是相應的cNIP在所有的單體比例下的結(jié)合能力均非常低，因此cMIP能夠同時獲得最高的結(jié)合能力和較低的非特異性吸附，IF值大大提高，優(yōu)化得到的印跡條件（圖2b，紅心）是真正最優(yōu)條件。MIC策略相比于傳統(tǒng)印跡方法的優(yōu)勢在于：MIP在最強親和力的印跡條件下（圖3a，紫線）的特異性非常差（圖4，紫框），而在偽最優(yōu)印跡條件下，雖然特異性增高（圖4，藍框），但是親和力大大減弱（圖3a，藍線），顯然MIP的特異性增高是以犧牲親和力為代價的；而cMIP在真正最優(yōu)印跡條件下能夠同時獲得最強的親和力（圖3b，紅線）和最高的特異性（圖4，紅框），已經(jīng)在癌細胞靶向熒光成像（圖5）和c肽分析（圖6）中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。
圖2. 不同單體比例下制備的MIP和NIP(a)以及cMIP和cNIP(b)對測試化合物的吸光度
????????? 圖3. 不同單體比例下制備的MIP(a)和cMIP(b)的吸附等溫線?? ???????????????????????????
圖4. 在肽段(a)和蛋白(b)水平的特異性考察
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圖5. 癌細胞熒光成像??????????????????????
圖6. 基于雙重cMIP的c肽分析
這一成果近期在Science Bulletin上在線發(fā)表，劉震教授為論文的通訊作者，文章的共同第一作者是已畢業(yè)博士研究生邢榮榮和在讀博士研究生郭展辰。
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論文信息：
Molecular Imprinting and Cladding Produces Antibody Mimics with Significantly Improved Affinity and Specificity
Rongrong Xing#, Zhanchen Guo#, Haifeng Lu, Qi Zhang and Zhen Liu*
Sci. Bull.?2021, DOI: doi.org/10.1016/j.scib.2021.10.006
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