多糖基分子印跡功能材料的研究.pdf

1、分子印跡材料(MIMs)在分離、傳感、藥物傳輸、酶模擬等領(lǐng)域有重要應(yīng)用。近年來，以天然多糖為基本原料制備多糖基MIMs的研究工作，成為研究的熱點(diǎn)。多糖基MIMs具原料來源廣泛、生物相容性和生物降解性好等優(yōu)點(diǎn)。本論文不僅合成了可用于酪氨酸、蛋白質(zhì)分離的多糖基MIMs，還制備了具有電化學(xué)傳感、熒光檢測、藥物緩釋功能及酯酶活性的多糖基MIMs。采用紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)、熱重分析儀(TG/DTG)等研究了所得多糖基MIMs的

2、結(jié)構(gòu)和性能，并利用靜態(tài)吸附法、電化學(xué)法、熒光檢測法分別研究了其識(shí)別、緩釋及催化性能。
　　 本工作的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：(1)采用酶促凝膠化法快速制得可用于蛋白質(zhì)分離的淀粉基分子印跡凝膠，解決了蛋白質(zhì)印跡過程中易變性失活問題；(2)通過分散聚合法制備了集磁性和溫度響應(yīng)于一體的淀粉基分子印跡微凝膠；(3)以殼聚糖、β-環(huán)糊精-異氰酸丙基三乙氧基硅烷偶聯(lián)物為基本原料，通過溶膠-凝膠法制得具電化學(xué)傳感功能的分子印跡雜化膜；(4)合成了集識(shí)

3、別和熒光響應(yīng)功能于一體的淀粉基分子印跡凝膠；(5)通過反相乳液法制得具有藥物緩釋功能和酯酶活性的多糖基分子印跡微凝膠。
　　 本論文工作包括如下六個(gè)方面：
　　 (1)用于蛋白質(zhì)分離的淀粉基分子印跡凝膠
　　 以羧甲基淀粉-氨基苯酚偶聯(lián)物(CMS-AP)為功能單體，通過酶促凝膠化法制得牛血清蛋白(BSA)分子印跡凝膠(MIHs)。圓二色譜測試表明，BSA與CMS-AP作用后構(gòu)象未發(fā)生改變。用FTIR確定了MIHs

4、中與模板分子相互作用的識(shí)別單元。通過流變儀研究了聚合物濃度、CMS-AP上氨基苯酚基團(tuán)含量等因素對(duì)MIHs性能的影響。吸附實(shí)驗(yàn)表明，MIHs對(duì)BSA的吸附量明顯高于non-MIHs的；其對(duì)BSA的吸附行為符合Langmuir方程；介質(zhì)pH為5.0時(shí)平衡吸附量最高。選擇性吸附實(shí)驗(yàn)表明，MIHs的選擇性受模板分子用量和CMS-AP上氨基苯酚基團(tuán)含量影響。
　　 (2)用于酪氨酸分離的淀粉基磁性分子印跡溫敏微凝膠
　　 以羧甲

5、基淀粉-氨基吡啶偶聯(lián)物(CMS-AP)為功能單體，采用分散聚合法制得磁性分子印跡溫敏微凝膠(MMIGs)。用TG/DTG測定了磁性微凝膠的組成；X-衍射(XRD)測試表明，聚合物包覆不會(huì)改變Fe3O4的晶相；SEM分析表明，MMIGs粒徑為100-500nm；FTIR分析表明，分子印跡過程中在MMIGs中形成了與模板分子相互作用的識(shí)別單元；磁性能測試表明，MMIGs具有超順磁性。吸附實(shí)驗(yàn)表明，MMIGs對(duì)酪氨酸的吸附行為可用Langmu

6、ir方程進(jìn)行描述；溫度和吸附介質(zhì)pH對(duì)MMIGs吸附酪氨酸有很大影響，在30～40℃區(qū)間發(fā)生突變，pH為6.0時(shí)平衡吸附量最高。以苯丙氨酸為競爭分子進(jìn)行的選擇性吸附實(shí)驗(yàn)顯示，MMIGs的分離因子隨模板分子和交聯(lián)劑用量的增加而增大。
　　 (3)具電化學(xué)傳感功能的殼聚糖基分子印跡雜化膜
　　 以殼聚糖和β-環(huán)糊精-異氰酸丙基三乙氧基硅烷偶聯(lián)物(CD-IPTS)為基本原料，通過溶膠-凝膠技術(shù)制得酪氨酸分子印跡雜化膜(MIMs

7、)。1HNMR測試表明，CD-IPTS與模板分子間能形成穩(wěn)定的包合物。用FTIR確定了MIMs中與模板分子相互作用的識(shí)別單元。吸附實(shí)驗(yàn)表明，MIMs對(duì)酪氨酸的吸附行為可借助Langmuir方程描述，選擇性受交聯(lián)劑和模板分子用量影響。電化學(xué)性能測試表明，電解液pH為7.4、交聯(lián)劑用量為20 wt％、模板分子用量為3 wt％時(shí)，MIMs修飾電極的響應(yīng)電流最高；10-80μg/mL濃度范圍內(nèi)，MIMs修飾電極的響應(yīng)電流與濃度呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)

8、系，線性相關(guān)系數(shù)達(dá)0.998。
　　 (4)具熒光檢測功能的淀粉基分子印跡凝膠
　　 以馬來酸酐酯化淀粉-氨基喹啉偶聯(lián)物(St-MA-AQ)為功能大單體，制得具熒光檢測功能的分子印跡凝膠(MIGs)。用SEM和激光粒度分析儀表征了MIGs的形貌、尺寸。吸附實(shí)驗(yàn)表明，MIGs對(duì)茶堿的吸附過程可用Lagergren一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行描述。以咖啡因藥物為對(duì)照的選擇性吸附實(shí)驗(yàn)表明，選擇性受模板分子和交聯(lián)劑用量影響。MIGs對(duì)茶堿

9、和咖啡因的等溫吸附行為可借助Scatchard方程進(jìn)行描述，其與茶堿間的親和力更高。熒光測試表明，MIGs吸附茶堿后發(fā)生明顯的熒光淬滅現(xiàn)象，且淬滅強(qiáng)度受茶堿的濃度影響；不含底物時(shí)MIGs的熒光強(qiáng)度與加入底物后的熒光強(qiáng)度的比值(Io/I)可達(dá)1.25；在0-200 ug/mL濃度范圍內(nèi)，(Io/I)值與底物濃度的線性相關(guān)系數(shù)為0.993。
　　 (5)具藥物緩釋功能的殼聚糖基分子印跡磁性微凝膠
　　 以羧甲基殼聚糖(CMC

10、)為基本原料，采用反相乳液法制得對(duì)咖啡因具有緩釋功能的分子印跡磁性微凝膠(MMIGs)。用TG/DTG確定了磁性微凝膠的組成；XRD測試表明，分子印跡過程不會(huì)改變Fe3O4的晶相；SEM分析表明，磁性微凝膠粒徑為1-5um；用FTIR和熒光光譜結(jié)果顯示，MMIGs中形成了與咖啡因相互作用的識(shí)別單元；磁性能測試表明，MMIGs具有超順磁性。釋放實(shí)驗(yàn)表明，模板分子用量為4 wt％、交聯(lián)劑用量為45 wt％時(shí)，所得MMIGs對(duì)咖啡因釋放速率最

11、低，且釋放速率隨負(fù)載量增加而升高；其對(duì)咖啡因?qū)︶尫判袨榭捎肞eppas方程進(jìn)行描述；外加磁場作用可明顯降低咖啡因的釋放速率并改變藥物釋放機(jī)理；MMIGs對(duì)咖啡因的釋放速率明顯低于其對(duì)茶堿的。
　　 (6)具酯酶活性的葡聚糖基分子印跡溫敏微凝膠
　　 以雙醛葡聚糖-組氨酸偶聯(lián)物(PAD-His)為功能大單體，利用反相乳液法制得具有酯酶活性的分子印跡溫敏微凝膠(MIGs)。采用紫外光譜研究了模板分子與功能單體間的相互作用。S

12、EM分析表明，MIGs粒徑為200-500 nm。催化水解實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)模板分子p-硝基苯磷酸酯(NPP)與咪唑基團(tuán)摩爾比1∶3、交聯(lián)劑用量為20 wt％時(shí)，制得的MIGs催化p-硝基乙酸苯酯(NPA)水解的活性最高，且催化活性受反應(yīng)介質(zhì)pH影響；當(dāng)溫度由25℃升高至38℃時(shí)，催化活性急劇下降；MIGs催化NPA水解反應(yīng)行為可用Michaelis-Menten方程進(jìn)行描述，最大催化水解反應(yīng)速率和Michaelis-Menten常數(shù)分別為2