冰胶聚合物在蛋白质分子印迹中的应用

摘要

冰胶(Cryogel)是一种通过冷冻聚合得到的孔径在数微米至数百微米之间的高分子材料，它以特有的大孔结构、良好的机械性能和稳定性越来越受到人们的关注，并在吸附、固定化以及催化载体等方面有着广泛的应用。蛋白质分子印迹聚合物可以用作抗体、酶或其他天然生物结构的替代物，在医学与生物工程等领域显示出广阔的应用前景。本文将冰胶技术与分子印迹技术相结合制备了以聚丙烯酰胺为基质的蛋白质印迹冰胶聚合物，研究了其对蛋白质的吸附和识别性能，并对其识别机理进行了分析。本文的主要研究内容如下:
　　1、聚丙烯酰胺冰胶聚合物的合成和表征
　　以丙烯酰胺为单体，甲叉双丙烯酰胺为交联剂，丙烯酸、烯丙基胺为功能单体，合成了改性聚丙烯酰胺冰胶。考察了单体与交联剂配比、溶剂类型、聚合温度及聚合时间等合成条件对冰胶性能的影响。实验结果表明，在最佳实验条件下:单体与交联剂质量比为2∶1，溶剂为10mM磷酸盐缓冲液(pH=7.4)，聚合温度为-20℃，聚合时间为24h，所制备的冰胶具有较好的机械强度和渗透性。通过红外光谱、扫描电镜、电导滴定、热重分析对冰胶进行了一系列的表征。
　　2、两性印迹冰胶聚合物的合成及其性能研究
　　以溶菌酶(LYS)、胃蛋白酶(PEP)、卵清蛋白(OVA)、牛血红蛋白(BHB)和γ-球蛋白(γ-GL)为模板分子分别合成了五种两性印迹冰胶，并通过原位聚合法得到一系列的两性印迹冰胶整体柱。考察和比较了两性聚丙烯酰胺冰胶对这些分子量和等电点(pI)覆盖范围广泛的蛋白质的印迹能力。毛细管电泳实验表明，不管蛋白质的分子量和等电点是多少，印迹柱比非印迹柱都具有更高的保留时间。溶菌酶印迹冰胶的印迹因子(IF)最高为4.8，胃蛋白酶印迹冰胶的IF最低为2.6，其他蛋白质印迹冰胶的IFs在两者之间。结果表明，两性冰胶是有效的蛋白质印迹材料，在蛋白质分离分析方面具有潜在的应用。
　　3、带电基团对蛋白质印迹作用的强化
　　以牛血清白蛋白(BSA)为模板分子，加入丙烯酰胺、甲叉双丙烯酰胺、丙烯酸和二烯丙基胺合成得到了多种改性分子印迹聚合物，通过吸附实验测得各聚合物的印迹因子(IF)。实验结果表明，未修饰冰胶的印迹因子为1.38。无论酸性基团还是碱性基团，将带电基团引入到聚合物中会明显增大印迹因子，碱性冰胶中最大的IF约为2。同时使用丙烯酸和二烯丙基胺会进一步增强亲和力，两性聚合物中最大的IF为3.7。无论是单独使用还是同时使用，过量的酸性或碱性单体都会导致IF的降低，这可能是由于模板分子与过剩的带电基团之间发生库伦排斥作用。以MIP-BSA为填料装入20mm×4.6mm I.D.不锈钢管柱中，分别用MIP-BSA柱和NIP柱分离BSA、BHB及其混合溶液。MIP柱表现出对模板蛋白具有特异性识别能力，这使两性冰胶在复杂样品的前处理领域中具有良好的应用前景。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 引言

1．2 冰胶的研究进展

1．2．1 冰胶的制备方法

1．2．2 冰胶合成条件的影响

1．2．3 冰胶的应用

1．3 分子印迹技术简介

1．3．1 分子印迹技术的原理

1．3．2 分子印迹聚合物的制备方法

1．3．3 分子印迹技术的应用

1．4 本文的主要研究内容和创新点

1．4．1 研究内容

1．4．2 创新点

参考文献

第二章 聚丙烯酰胺冰胶聚合物的合成和表征

2．1 实验部分

2．1．1 试剂和材料

2．1．2 实验仪器

2．1．3 石英毛细管的预处理

2．1．4 冰胶聚合物及冰胶整体柱的制备

2．2 结果与讨论

2．2．1 冰胶整体柱聚合反应机理

2．2．2 反应溶剂的影响

2．2．3 聚合温度的影响

2．2．4 聚合时间的影响

2．2．5 单体与交联剂投入量的影响

2．2．6 冰胶整体柱的稳定性

2．2．7 冰胶聚合物的表征

2．3 结论

参考文献

第三章 两性印迹冰胶聚合物的合成及其性能研究

3．1 实验部分

3．1．1 试剂和材料

3．1．2 实验仪器

3．1．3 石英毛细管的预处理

3．1．4 两性印迹冰胶及非印迹整体柱的制备

3．1．5 毛细管电泳实验

3．2 结果与讨论

3．2．1 两性印迹和非印迹冰胶整体柱的表征

3．2．2 电泳条件的优化

3．2．3 蛋白质在裸柱中的电泳

3．2．4 蛋白质在两性印迹及非印迹冰胶整体柱中的电泳

3．2．5 印迹冰胶整体柱的选择性分析

3．3 结论

参考文献

第四章 带电基团对蛋白质印迹作用的强化

4．1 实验部分

4．1．1 试剂和材料

4．1．2 实验仪器

4．1．3 印迹冰胶(MIP-BSA)及非印迹冰胶(NIP)的制备

4．1．4 吸附性能评估

4．1．5 MIP-BSA的色谱评价

4．1．6 MIP-BSA的质谱分析

4．2 结果与讨论

4．2．1 印迹冰胶的表征

4．2．2 蛋白质标准曲线的绘制

4．2．3 冰胶对BSA吸附性能的研究

4．2．4 MIP-BSA的吸附动力学分析

4．2．5 MIP-BSA的选择性分析

4．2．6 MIP-BSA的重复使用性

4．2．7 MIP-BSA的色谱评价

4．2．8 BSA的脱除

4．3 结论

参考文献

致谢

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