纳米ZrO2/PVDF杂化膜的制备及其对蛋白质的吸附性能研究

摘要

纳米二氧化锆（ZrO2）是目前研究较为活跃的无机纳米材料，它具有良好的生物相容性，比表面积大，无毒且表面存在大量的羟基(-OH)使得表面电性可调节，可充分利用静电吸附作用及表面键合功能基团实现对蛋白质的吸附分离。聚偏氟乙烯(PVDF)/ZrO2杂化膜结合了纳米ZrO2和PVDF膜的优点，既能利用ZrO2高表面活性，键合功能基团，又能充分发挥PVDF膜高分离精度和高效率的优势，实现对蛋白质快速有效的分离。
　　本文采用水热法制备了纳米ZrO2，选用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对ZrO2表现进行氨基硅烷化，制得表面功能化的APTES-ZrO2复合颗粒。通过XRD、激光粒度分析、Zeta电位测定和FT-IR等对表面功能化的颗粒进行了相应表征，并分别以牛血清蛋白(BSA)和血红蛋白(Hb)为吸附对象，研究了对BSA和Hb的吸附性能。结果表明:当BSA初始浓度为150μg/mL，APTES-ZrO2投加量为0.8 mg/mL时，其最佳吸附条件为pH值为5，时间为12h，最大吸附量为117.3 mg/g，其吸附动力学模型与准二级反应模型得到较好的拟合，属于Langmiur单分子层吸附;Hb为中性蛋白，APTES-ZrO2主要通过静电作用和氢键作用吸附蛋白质，相同条件下，pH为6，吸附时间60 min，达到平衡，最大吸附量120 mg/g，其表现为准一级吸附动力学模型和Frendlich模型。
　　采用共混法制备了APTES-ZrO2/PVDF复合膜。通过SEM、TG-DTA、XRD和FT-IR分别进行了形貌、热稳定性及膜上纳米粒子负载率等表征。并以血红蛋白(Hb)为吸附对象，单一变量条件下研究了复合膜(APTES-ZrO2/PVDF)对血红蛋白的吸附性能。结果表明:APTES-ZrO2成功的负载到了PVDF膜上，复合膜孔径随纳米粒子负载量的增加明显增大，热稳定性有一定提高。当血红蛋白为150μg/mL，ZrO2投加量为0.8mg/mL时，溶液pH为7，吸附时间45 min，吸附量最大为0.185 mg/cm2。其吸附动力学模型与一级吸附模型有较好的拟合。吸附等温线与Langrnuir模型有较好的拟合。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 蛋白质的分离纯化方法综述

1．2．1 根据分子大小不同进行分离纯化

1．2．2 根据溶解度不同进行分离纯化

1．2．3 根据蛋白质带电性质进行分离纯化

1．2．4 利用对配体的特异亲和力进行分离纯化

1．3 纳米ZrO2概述

1．3．1 纳米材料简介

1．3．2 纳米ZrO2的基本性质

1．3．3 纳米ZrO2改性研究

1．3．4 纳米ZrO2作固相萃取蛋白质研究进展

1．4 PVDF膜分离技术

1．4．1 PVDF膜的性质

1．4．2 PVDF膜的制备方法

1．4．3 PVDF膜的改性研究

1．5 本论文研究的意义和内容

第2章 纳米ZrO2的制备及其对蛋白质的吸附性能研究

2．1 实验试剂与仪器

2．1．1 实验药品与试剂

2．1．2 实验设备与仪器

2．2 实验方法

2．2．1 纳米ZrO2的制备

2．2．2 纳米ZrO2表面氨基硅烷化

2．2．3 纳米ZrO2的结构表征

2．2．4 纳米ZrO2对牛血清蛋白(BSA)吸附性能

2．2．5 纳米ZrO2对牛血红蛋白(Hb)吸附性能

2．3 结果与讨论

2．3．1 ZrO2纳米粒子的结构表征

2．3．2 纳米ZrO2粒子表面修饰APTES含量的测定

2．3．3 纳米ZrO2对牛血清蛋白(BSA)的吸附性能的测定

2．3．4 纳米ZrO2对牛血红蛋白(Hb)吸附性能的测定

2．4 小结

第3章 ZrO2／PVDF复合膜的制备及其对蛋白质吸附性能研究

3．1 实验试剂与仪器

3．1．1 实验药品与试剂

3．1．2 实验主要仪器与设备

3．2 实验方法

3．2．1 纳米ZrO2／PVDF复合膜材料的制备

3．2．2 共混法制备纳米ZrO2／PVDF复合微滤膜结构表征

3．2．3 纳米ZrO2／PVDF复合膜对血红蛋白(Hb)吸附性能的测定

3．3 结果与讨论

3．3．1 ZrO2／PVDF复合膜结构的表征

3．3．2 复合膜对血红蛋白(Hb)吸附性能的测定

3．4 本章小结

第4章 结论

参考文献

致谢