新型温敏聚合物纳米金酶反应器的制备及其蛋白酶解研究

摘要

本文采用RAFT聚合方法合成制备了结构可控并具温敏响应性质的聚合物-聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)，然后在室温下与氯金酸反应，制备了单分散性良好的温敏纳米金(GNPs);为进一步证明合成方法的普适性，还同时合成了其它两种聚丙烯酰胺衍生物，并采用同样的方法制备了聚合物保护的纳米金。进一步考察了PNIPAM-GNPs的制备条件(如:聚合物的分子量、聚合物的浓度及聚合反应时间对制备PNIPAM-GNPs的影响)，并通过DLS及透过率的考察，研究了其温敏性质;还考察了不同pH及盐浓度条件下PNIPAM-GNPs的稳定性。研究结果表明:聚丙烯酰胺衍生物采用此方法均可得到分散性良好的聚合物-GNPs，而且，其中的PNIPAM-GNPs还具有良好的温敏性质。因所合成制备的PNIPAM-GNPs在温度高于PNIPAM的LCST时，聚合物链会卷曲形成疏水性的纳米孔穴，在温度低于PNIPAM的LCST时，聚合物链会伸展，利用PNIPAM的这一智能响应性质，以所合成制备的PNIPAM-GNPs作为新型纳米酶反应器，以BAEE为底物，开展了胰蛋白酶酶反应动力学研究，发现:相较于自由溶液中胰蛋白酶的酶解效率，此新型聚合物纳米酶反应器可提高酶解效率385倍。本文认为:在37℃时，因PNIPAM卷曲所形成的纳米孔穴是实现高效酶解反应的主因，这可解释为:在自由溶液酶解过程中，取决于物质扩散速度的底物-酶碰撞的酶解过程较费时，而使用PNIPAM-GNPs作为酶反应器时，胰蛋白酶在PNIPAM的卷曲过程中会被包裹于聚合物链所形成的疏水性纳米孔内，由此增加了底物与酶的碰撞几率，并进而极大地提高了酶解反应速率和酶解效率。