新型功能化糖蛋白印迹材料的制备及其应用

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糖蛋白与很多疾病如感染、肿瘤、心血管病、肝病、肾病、糖尿病以及某些遗传性疾病等的发生发展密切相关。因此,它们可以作为异常的标志为临床诊断与治疗提供非常重要的生理和病理信息。本课题选取价格低廉,来源较广的糖蛋白-卵清蛋白(OB)为研究对象,将分子印迹技术对特定目标物的高选择性与硼酸对糖蛋白特有的识别性相结合,制备了几种新型功能化的糖蛋白分子印迹聚合物材料。采用了多种手段对印迹材料的结构和性质进行了表征,并对相关的吸附性能进行了深入研究。此外,还对所得印迹聚合物材料实际应用的可行性进行了评估,以期为目标糖蛋白的前处理提供一定的技术支持。本论文内容包括:  第一部分:绪论。综述了分子印迹的发展、原理、应用以及当前面临的挑战;糖蛋白分子印迹的研究现状。此外,还对本论文的选题意义及创新之处进行了简要的介绍。  第二部分:pH和温度双重响应的大孔分子印迹冰冻水凝胶用于识别卵清蛋白。以卵清蛋白(OB,一种糖蛋白)为模板分子,N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm),4-乙烯基苯硼酸(p-VPBA)为主要功能单体,采用冰晶致孔技术和简单的“一锅法”,合成了一种对pH和温度具有双重响应的大孔分子印迹冰冻水凝胶。这种分子印迹聚合物(MIP)能够可逆地识别目标物OB。印迹冰冻水凝胶的表面形貌和特征分别通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)以及示差扫描热重(DSC)进行表征。同时对吸附时间、吸附液的pH及温度等参数作了相应的优化。吸附实验和溶胀实验表明印迹冰冻水凝胶能够对温度和pH做出快速响应。在最优条件下,印迹水凝胶对OB有较高的吸附量和印迹因子,分别为21mgg-1和3.4。此外,印迹水凝胶对目标蛋白OB显示出较高的选择性和良好的再生性能。蛋清实际样品的分离实验进一步证实了印迹水凝胶从复杂样品中识别和分离OB的可行性。因此该印迹水凝胶有望成为识别OB的一种新材料。  第三部分:智能型表面分子印迹聚合物纳米球选择性识别和分离卵清蛋白。本工作采用共价固定模板蛋白和表面分子印迹技术,制备了一种能够选择性识别和分离模板糖蛋白OB的智能型分子印迹聚合物纳米球。首先在温度为70℃时,一步合成了硼酸功能化的聚甲基丙烯酸甲酯(b-PMMA)纳米球。得到的b-PMMA纳米球能够通过形成的可逆共价键将模板OB预固载到球的表面。然后在室温下,N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和丙烯酰胺(AAm)沉淀聚合在以b-PMMA纳米球为核的表面,从而形成了核-壳结构的分子印迹纳米球。实验表明,印迹纳米球对模板OB的亲和力会随温度和pH发生变化。该印迹材料对模板蛋白表现出较高的吸附量,具有良好的特异性识别能力和再生性能。值得注意的是,印迹纳米球的动力学吸附速度快,在20分钟内即可达到平衡。此外,制备的印迹纳米球还被成功地应用于蛋清实际样中OB的选择性分离。  第四部分:新型磁性分子印迹纳米复合材料用于目标糖蛋白的有效识别。本章以增强目标糖蛋白的有效识别和快速分离为目的,将共价固定模板法和磁球表面印迹技术相结合,提出新的设计方案,构造了功能化的磁性分子印迹纳米复合材料。这种磁性纳米复合材料由硼酸功能化的磁性Fe3O4纳米粒子为核和分子印迹聚合物膜为壳构成,表现出了较高的分子识别选择性,并且很容易用外加磁场分离。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)等手段,对制备的磁性MIP的形貌、结构及性质进行了表征。对照实验发现,硼酸功能化的磁性印迹聚合物的印迹效果优于无硼酸修饰的印迹聚合物。SDS-PAGE分析表明,制备的磁性MIP能够从混合蛋白样品中识别和分离模板分子OB。此外,MIP良好的磁性有利于进行快捷的磁性分离,这将为复杂生物样品中目标糖蛋白的专一性识别和快速分离提供一种新的途径。
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