基于绿色溶剂的磁性分子印迹聚合物的制备及用于蛋白质的识别研究

来源 :湖南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:samsam1005
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分子印迹技术(Molecular imprinting technology,MIT)通过模拟生物中“抗原-抗体”的识别作用,合成分子印迹聚合物(Molecularly imprinted polymers,MIPs)。MIPs有特异识别性、热稳定性和化学稳定性,在分离分析等领域有着重要的应用。传统的本体聚合法得到的产物为块状,后处理过程复杂。表面分子印迹技术的应用在一定程度上解决了这一难题,表面分子印迹聚合物的印迹位点分布在MIPs的表面或者近表面的位置,洗脱以及吸附过程容易,尤其是对于大分子(如病毒、蛋白质、酶、等),通过表面印迹的手段更容易获得有效的吸附位点。离子液体(Ionic liquids,ILs)的组成部分有有机阳离子和无机或有机阴离子。ILs有低挥发性、无腐蚀性、化学稳定性、高电导率、宽电化学窗口、能溶解有机和无机溶质和气体的特点,此外ILs的性质可以通过改变组分来调节。低共熔溶剂(Deep eutectic solvents,DESs)是将季铵盐或季磷盐等氢键受体与氢键供体混合加热而形成的低共熔体。类似于ILs,DESs的性质可调。在MIT领域,ILs和DESs发挥着重要的作用。本研究通过分子印迹技术,引入DESs以及ILs的优良特性,制备了三种新型的MIPs并用于蛋白质的选择性分离分析。主要内容如下:(1)基于低共熔溶剂的磁性分子印迹聚合物的制备及对牛血红蛋白的选择性分离研究研究选用(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵和尿素制备了新型低共熔溶剂(DES),以合成的DES为功能单体,乙烯基三乙氧基硅烷(VTEO)改性的磁性颗粒为载体(Fe3O4@VTEO),制备了分子印迹聚合物(DES-Fe3O4@MIPs),并用于选择性分离牛血红蛋白(BHb)。利用透射电镜(TEM)、动态光散射(DLS)、红外(FT-IR)、热重(TGA)、振动样品磁强计(VSM)和X-射线衍射仪(XRD)对分子印迹聚合物的形貌、磁性等性质进行了表征。经过热力学及动力学吸附研究,得到吸附过程中最佳的初始浓度为1.3 mg/mL,最优吸附时间为9 h。在最优的条件下,DES-Fe3O4@MIPs的最大吸附量和印迹因子分别为164.20 mg/g和4.93。重复利用实验表明,DES-Fe3O4@MIPs可以重复使用至少三次。本研究所提出的方法能够成功地分离出小牛血样品中的BHb。(2)基于离子液体的分子印迹聚合物的制备及对溶菌酶的选择性识别和分离研究研究选用带有可聚合双键的离子液体(IL)为功能单体,碳碳双键改性的磁性材料(Fe3O4@TEOS@γ-MPS)为载体,溶菌酶(Lyz)作为模板蛋白,合成核-壳结构的分子印迹聚合物(IL-MIPs)。IL-MIPs的形貌、大小、磁性等特征通过透射电镜(TEM)、动态光散射(DLS)、红外(FT-IR)、热重(TGA)、振动样品磁强计(VSM)和X-射线衍射仪(XRD)进行了表征。经过热力学及动力学吸附实验研究,得到最佳的Lyz溶液初始浓度为1.0 mg/mL,吸附平衡时间是3 h。IL-MIPs优化后的最大吸附量为129.1 mg/g,此时,印迹因子是2.65。重复利用实验表明IL-MIPs的重复利用性能良好,至少可以使用三次。对蛋白质的二级结构分析显示即使是洗脱后,蛋白质的二级结构依然保持良好。实际样品分析实验充分说明了所制备的IL-MIPs具有从实际的复杂样品中选择性识别并分离出Lyz的能力。(3)基于低共熔溶剂的分子印迹聚合物的制备及对溶菌酶的选择性分离研究研究选用双键改性的磁性固体颗粒作为载体材料(Fe3O4@TEOS@γ-MPS),然后用由a-甲基丙烯酸和苄基三乙基氯化铵合成的新型低共熔溶剂(DES)作为功能单体,合成了具有核-壳结构的分子印迹聚合物颗粒(DES-MIPs),并用于选择性识别溶菌酶(Lyz)。DES-MIPs的形貌、大小、磁性等特征通过透射电镜(TEM)、动态光散射(DLS)、红外(FT-IR)、热重(TGA)、振动样品磁强计(VSM)和X-射线衍射仪(XRD)进行了表征。经过热力学及动力学吸附实验研究,得到最佳的溶液初始浓度为1.0 mg/mL,吸附时间为7 h,DES-MIPs对Lyz的吸附量可达92.0 mg/g,印迹因子为2.48。DES-MIPs和DES-NIPs重复利用三次之后依然吸附效果良好。圆二色光谱(CD)显示,即使经历洗脱过程后,蛋白质的二级结构依然保持良好。实际样品分析实验说明DES-MIPs具有从实际的复杂样品中选择性识别并分离出Lyz的能力。
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