随着基因工程、蛋白质工程、细胞培养工程、代谢工程等高新生物技术的广泛展开,各种高附加值的生物活性物质不断涌现,对生物分离技术也提出了越来越高的要求。生物分离纯化技术的核心是设计和制备适用范围广泛的分离材料,由此而引起的研制和开发适合的新型分离材料,从而建立新的高效生物分离技术倍显重要。亲和双水相萃取技术利用配基和目标物之间特异性的亲和作用,实现亲和萃取,可大幅度地提高分离过程的选择性,易于保持生物物质活性。因此,研究开发适用于亲和双水相萃取技术的分离材料具有重要的科学意义和良好的应用前景。 本研究根据亲水性高分子聚合物的不相容性原理,对淀粉分子结构进行修饰和设计,调节其与聚乙二醇间的成相行为,在此基础上,基于分子识别与亲和的原理,根据分离的目标蛋白的结构特点,再在其分子链上引入特异性亲和配基,从而提高淀粉分子与目标分子间的分子识别和特异亲和性,获得淀粉基亲和双水相萃取材料。并考察淀粉基亲和双水相萃取系统对目标蛋白的亲和分配特性。 通过酶法降解以及引入羟丙基亲水基团等手段调节淀粉分子与聚乙二醇间的成相行为,研究结果表明,随着酶解淀粉分子量的减小和羟丙基淀粉取代度的增大,淀粉分子的亲水性增强,相图中双水相呈相区域向右移,临界分相浓度升高,同一加料点的相比增大。但是随着分子量的进一步减小,取代度的进一步增大,酶解淀粉和羟丙基淀粉与PEG间的亲水性差异减弱,导致成相行为变差。 基于分子识别与亲和的原理,根据目标蛋白的结构特点,在酶解淀粉和羟丙基淀粉分子链上引入辛巴蓝F3GA染料亲和配基,从而提高淀粉分子与目标分子间的特异亲和性,获得淀粉基亲和双水相萃取材料。研究发现,随着反应温度、时间的增大,淀粉分子与辛巴蓝F3GA染料亲和配基的偶联程度逐渐增大,而偶联程度随着pH的改变先增大而后降低a在相同的反应条件下,随着淀粉的分子量的降低和羟丙基取代度的增大,淀粉分子与辛巴蓝F3GA染料亲和配基的偶联程度逐渐增大。所获得的淀粉基亲和双水相萃取材料经纯化后,通过红外分析,发现偶联亲和基团后的酶解淀粉和羟丙基淀粉在1610cm-1出现伯胺NH2的变角振动吸收峰,表明配基的偶联是成功的。 在此基础上,利用不同的淀粉基亲和双水相材料与聚乙二醇建立亲和双水相系统,系统考察了不同相系统以及淀粉分子量、亲水性基团等影响因素对淀粉基亲和双水相系统液液平衡的影响,研究表明,淀粉基材料偶联辛巴蓝F3GA染料亲和配基之后,对双水相系统的相平衡影响很小,系线都基本重合,斜率变化很小。这是由于淀粉基材料的部分醇羟基被亲和配基取代,并未改变聚合物的主体结构,因而对聚合物的亲水性改变很小的缘故。以牛血清白蛋白为模型蛋白,考察了酶解淀粉亲和材料和羟丙基淀粉亲和材料对BSA在双水相萃取系统中分配行为的影响。结果表明,当亲和配基密度达到1.25μmol/g时,以酶解淀粉亲和材料构建的亲和双水相系统中,BSA的分配系数由1.31～1.52变化到0.08～0.11,分配效率可达到90％以上；以羟丙基淀粉亲和材料构建的亲和双水相系统中,分配系数由2.41～2.65变化到0.21～0.22,分配效率可达80％以上,说明亲和作用使得蛋白质趋向于下相分配,在影响分配行为的各个因素中起主导地位。本研究结果显示通过对淀粉分子与聚乙二醇间的成相行为和与目标物质的亲和性能的调控,设计出了淀粉基亲和双水相萃取材料,这些研究结果将为淀粉基亲和双水相萃取系统对蛋白的分离提供基础数据和奠定基础。