基于功能离子液体的生物兼容双连续微乳液的构建与应用

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双连续微乳液是由表面活性剂界面层隔开的水通道和油通道相互缠绕构成的宏观均相、微观多相体系,因其增溶能力强、界面张力低、界面面积大、界面平均曲率为零等特性,在纳米材料的合成和疏水性化合物的生物催化转化领域具有潜在价值。双连续微乳液的构建依赖于微乳液体系相行为的研究。要构建出生物兼容的双连续微乳液,通常需要多种组分的协同作用,很明显,复杂的体系不利于对酶催化反应的研究。因此,构建出一个组成简单的、生物兼容的双连续微乳液十分必要。Good’s buffer离子液体(GB-IL)作为一种特殊的功能性有机盐,它具有自缓冲、酶兼容等特性。作为电解质,它理应对微乳液体系的相行为产生影响。考虑到GB-IL存在的多重优势,以其为电解质有望构建出组成简单、生物兼容的双连续微乳液。基于以上背景,本文尝试开展了以下两方面研究工作:1.Good’s buffer离子液体调控阴离子表面活性剂SDBS稳定的正辛烷-水微乳液体系相行为及增溶辣根过氧化物酶稳定性本文以由季铵阳离子与Good’s buffer阴离子构成的GB-IL为自缓冲及生物相容性电解质,利用ε-β鱼形相图法,首次研究了 GB-IL离子组成及浓度对阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)稳定的正辛烷-H2O微乳液体系相行为的影响。结果表明,上述微乳液体系相行为受GB-IL阳离子的影响较大,阳离子烷基链长越长越利于微乳液体系的相反转。与传统无机盐电解质NaCl相比,GB-IL在调控SDBS稳定的正辛烷-H2O微乳液体系相行为时兼具电解质和助醇的作用,更有利于相行为的调控。双连续微乳液体系中增溶辣根过氧化物酶(HRP)的稳定性研究表明,相同浓度下,烷基链较长的季铵阳离子更有利于HRP活力的维持。而对于给定的GB-IL,浓度越高,HRP稳定性越好。更有趣的是,相同缓冲盐浓度下,由GB-IL缓冲的双连续微乳液在稳定HRP活力方面要比传统磷酸盐缓冲的双连续微乳液更具优势,尤其在高缓冲盐浓度下,这种优势更为明显。为探讨这种差异产生的机制,本文利用小角X射线散射技术对体系的微结构进行了表征,结合缓冲盐的Hofmeister效应,认为这种由缓冲盐不同而引起的HRP稳定性的差异是微乳液的微结构效应和电解质的Hofmeister效应共同导致的。本研究为构建组成简单和对增溶酶具有稳定化作用的双连续微乳液提供了理性指导。2.Good’s buffer离子液体缓冲的H20/AOT/异辛烷双连续微乳液体系中辣根过氧化物酶促苯胺氧化聚合本文借助T-γ鱼形相图法研究了 GB-IL对阴离子表面活性剂二(2-乙基己基)琥珀酸酯磺酸钠(AOT)稳定的H2O-异辛烷微乳液体系相行为的影响,发现通过变化GB-IL的季铵阳离子链长,无需醇的存在,即可对上述微乳液体系的相转变温度进行调控。根据H2O(0.1M GB-IL)/AOT/异辛烷微乳液体系相行为研究,选择了 0.1 M[N1,1,1,1][MES]作为生物兼容的缓冲盐,构建出了相转变温度适宜于酶促苯胺氧化聚合反应的双连续微乳液介质。利用紫外可见近红外光谱、电子自旋共振谱技术对HRP催化氧化苯胺聚合反应过程进行了跟踪,并用扫描电子显微镜对聚合产物的形貌结构进行了表征,结果表明,双连续微乳液介质组成(表面活性剂含量和油水比)对合成聚苯胺导电性和形貌结构产生影响,低表面活性剂含量和高油水比下更容易得到导电性良好的聚苯胺。本工作为开发可用于生物催化转化反应的组成简单的双连续微乳液体系奠定了实验基础。
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