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分子印迹技术是近年来迅速发展起来的一门结合高分子化学、化学工程、材料科学及生物化学的交叉学科技术。蛋白质分子印迹技术是指在合成聚合物的材料中,以蛋白质分子作为模板分子,形成对蛋白质分子有特异性键合作用的聚合物。该材料在生物分离、生物传感器、疾病诊断及药物释放等领域具有潜在应用价值。由于蛋白质本身体积庞大、结构复杂的特点所致,蛋白质分子印迹存在两方面的问题,首先是蛋白质分子在交联聚合物网络中的传质阻力大;其次是不易形成精确的识别位点,从而导致了特异结合容量低、吸附动力学慢以及吸附选择性不令人满意等结果。
针对以上问题,本课题组采用了表面印迹和稀溶液中纳米粒子的表面接枝共聚相结合的方法,在载体表面修饰功能基团能够和模板蛋白产生相互作用,稀溶液体系避免了反应体系的凝胶化,以提高蛋白质在交联网络移动速率;选择了纳米尺度的载体,既可以提高印迹聚合物的比表面积,又可以使印迹位点接近或位于聚合物表面,显著提高了聚合物对模板蛋白的特异吸附容量。
本实验课题继续进行深入的研究,旨在丰富并完善这种新型蛋白印迹方法。首先选择单分散的、具有磁响应性的Fe3O4@SiO2-COOH纳米粒子作为在载体,选用丙烯酰胺(AAm)、甲基丙烯酸(MAA)和甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)为功能单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,在单体浓度为0.4wt%下引发单体进行自由基聚合反应,合成了高磁响应溶菌酶(Lys)表面印迹纳米粒子。反应完成后,体系无明显凝胶现象。VSM研究显示了载体粒子较高的饱和磁强度,具有较强的磁响应性,将易于聚合物的分离。TG结果表明载体外面有薄层聚合物形成。吸附模板时,印迹粒子仍然保持了5min即可达到平衡的速率。与其它三种等电点(pI)和分子量(Mw)不同的蛋白相比,Lys-MIP仍具有明显的吸附选择性。并且印迹纳米粒子经多次洗涤后,仍保持较好的稳定性。
我们进一步运用上述印迹方法,以SiO2-NH2-COOH为载体材料,选用上述单体体系,调整单体间的摩尔比,研究了血红表面(Hb)印迹纳米粒子的合成。TEM研究证实,印迹粒子仍然保持单分散的、均匀的尺寸形貌。由TG结果,可以推断聚合物层仍然较薄,但是该印迹粒子的吸附速率却比Lys-MIP的略慢,这是由于Hb本身的特点所致。印迹纳米粒子仍具有较好的吸附选择性。