以交联聚乙烯醇微球为基质的胆酸表面分子印迹材料的制备及其分子识别性能的研究

摘要

胆汁酸是动物胆汁中所含的主要活性成分(胆酸是重要组分之一)，属于一类疏水性较强的甾体化合物。胆汁酸在脂类的消化吸收和胆固醇的稳态代谢中发挥重要作用。从动物体胆汁酸中提取出的各种组分(如胆酸、鹅去氧胆酸、熊去氧胆酸等)均有不同的药理活性。另外，通过测定人体胆汁酸各组分的浓度，还可以诊断肝胆类疾病。本研究采用本课题组建立的新型表面分子印迹技术，以聚合物微球为基质，制备了胆酸印迹材料，研究了其对胆酸的分子识别机理。本文的研究结果，对于胆酸的富集与检测具有重要的应用价值，类似的研究尚未见文献报道。 本文首先以醋酸乙烯酯(VAc)为主单体，二乙烯基苯(DVB)为交联剂，聚乙烯醇(PVA)为分散剂，采用悬浮聚合法制备了交联微球CPVAc；重点考察了分散剂用量、搅拌速度、油水两相比例、NaCl用量等因素对交联微球形成及粒度的影响规律。使用甲醇对微球CPVAc进行醇解反应，制得了聚乙烯醇(PVA)交联微球CPVA。结果表明：交联微球CPVA的物理形态决定于前驱体微球CPVAc的形貌与粒径。在悬浮聚合体系中，分散剂用量、搅拌速度与油水两相比是影响交联微球制备的主要因素，当分散剂用量太少(<0.3％)、搅拌速度太慢(<200rpm)、油水两相体积比例太大(Vo/Vw>1:4)时，共聚合体系中均不能发生成球过程。控制悬浮聚合的诸反应条件，可以制备出球形度好、粒径可调控的交联微球CPVAc。影响微球CPVAc醇解反应的主要凶素是反应温度，适宜的温度是40℃，反应15h醇解度可达92％。 本研究在制得聚乙烯醇交联微球CPVA的基础上，以硫酸铈铵为引发剂，采用水溶液聚合体系，在酸性介质中实施了丙烯酰胺(AM)在聚乙烯醇交联微球(CPVA)表面的接枝聚合，制备了接枝微球PAM/CPVA，重点研究了各种因素对接枝聚合的影响规律，探讨了铈盐引发接枝聚合的机理。实验结果表明，在Ce(IV)盐的氧化作用下，在含有大量羟基的CPVA微球表面会产生自由基，顺利地实现丙烯酰胺的自由基接枝聚合反应。PAM的接枝度首先取决于水介质中硫酸的浓度，接枝度随硫酸浓度的增大呈现先增大后减小的变化规律，当H+离子浓度为0.36mol/L时，PAM的接枝度最高，酸浓度对接枝度的影响反映了铈盐引发接枝聚合的微观机理。引发剂Ce4+盐的浓度过大，将会促进氧化终止过程，降低接枝度，适宜的Ce4+盐浓度为5.98×10-3mol/L。在接枝聚合过程中，单体丙烯酰胺浓度和反应温度也会对接枝聚合产生影响。 本研究又通过对接枝微粒表面的聚丙烯酰胺进行霍夫曼降解，制得了表面接枝有聚乙烯胺(PVAm)的接枝交联微球PVAm/CPVA。通过红外光谱对霍夫曼降解反应前后聚合物的化学结构进行了表征，采用化学分析法对霍夫曼降解后的交联微球表面的胺基含量进行了测定，重点考察了NaOCl浓度，NaOH浓度，反应温度和反应时间等因素对霍夫曼降解反应的影响。实验结果表明，采用霍夫曼降解反应可以成功制备聚乙烯胺接枝微球PVAm/CPVA，最佳反应条件为：温度为-3℃；n(NaOH)/n(PAm)=30:1；n(NaOCl)/n(PAm)=1.4:1；反应时间11h。在适宜条件下进行霍夫曼降解反应，微球PVAm/CPVA表面的胺基含量可达到0.002mol/g。本文较深入地研究了接枝微粒PVAm/CPVA在水/乙醇混合溶液中对胆酸的吸附性能和吸附机理。实验结果表明，接枝微粒PVAm/CPVA凭借静电相互作用力和氢键作用力的协同，对胆酸会产生强的吸附作用，这就为制备胆酸分子印迹(MIP)材料奠定了基础。 最后，本研究采用本课题组建立的新型分子表面印迹技术，以胆酸为模板分子，以戊二醛为交联剂，对化学键合在聚乙烯醇表面的PVAm大分子链进行了胆酸分子表面印迹，制备了胆酸表面印迹材料MIP-PVAm/CPVA；采用静态与动态两种方法研究了MIP-PVAm/CPVA对胆酸的结合特性，并以胆固醇为对比物，考察了主要印迹条件对印迹材料结合选择性能的影响。实验结果表明，胆酸印迹材料MIP-PVAm/CPVA对胆酸只有特异的结合选择性，相对于胆固醇，印迹之前，非日J迹材料PVAm/CPVA对胆酸的吸附选择系数仅为1.314，而印迹后，印迹材料MIP-PVAm/CPVA的吸附选择系数则提高到11.231。另外，印迹材料MIP-PVAm/CPVA具有优良的洗脱性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

1本课题的研究背景及意义

1.1中药有效成分的提取技术

1.2胆酸的应用研究进展

1.2.1胆汁酸的生理功能

1.2.2胆酸的应用前景与提取技术

1.3分子印迹聚合物

1.4本课题的研究目标和意义

2本课题的研究内容及方案

2.1聚乙烯醇交联微球CPVA的制备与表征

2.1.1聚乙烯醇交联微球CPVA的制备

2.1.2聚乙烯醇交联微球CPVA的表征

2.1.3探索各种条件对聚合反应的影响规律

2.2接枝微粒PAM/CPVA的制备及表征

2.2.1接枝微球PAM/CPVA的制备

2.2.2接枝微球PAM/CPVA的表征

2.2.3考察各种因素对接枝反应的影响

2.3聚乙烯胺接枝微球PVAm/CPVA的制备及表征

2.3.1接枝有聚乙烯胺的功能微球PVAm/CPVA的制备

2.3.2功能微球PVAm/CPVA的表征

2.3.3考察各种因素对霍夫曼降解反应的影响

2.4研究功能微球PVAm/CPVA对胆酸的吸附性能及机理

2.4.1测定功能微球PVAm/CPVA吸附动力学曲线

2.4.3测定功能微球PVAm/CPVA等温吸附线

2.4.4考察各种因素对功能微球PVAm/CPVA吸附性能的影响

2.5胆酸分子印迹聚合物MIP-PVAm/CPVA的制备及其识别特性

2.5.1胆酸分子表面印迹材料MIP-PVAm/CPVA的制备

2.5.2静态法考察MIP-PVAm/CPVA对胆酸的识别特性

2.5.3动态法考察MIP-PVAm/CPVA对胆酸的结合特性及洗脱性能

2.5.4考察印迹反应条件对MIP-PVAm/CPVA结合选择性能的影响

3粒径可控的聚乙烯醇交联微球CPVA的制备

3.1实验部分

3.1.1原料及仪器

3.1.2交联微球CPVAc的制备过程与表征

3.1.3交联微球CPVA的制备过程与表征

3.2结果与讨论

3.2.1醇解前后交联微球的红外表征

3.2.2交联微球的形貌

3.2.3各种因素对聚合体系成球性能及对CPVAc粒径的影响

3.2.4反应时间和反应温度对醇解反应及对CPVA醇解度的影响

3.3本章小结

4 Ce(Ⅳ)盐引发丙烯酰胺在聚乙烯醇微球表面的接枝聚合

4.1实验部分

4.1.1原料与仪器

4.1.2丙烯酰胺的接枝聚合及产物微球的表征

4.1.2考察各种因素对接枝聚合的影响

4.2结果与讨论

4.2.1交联微球CPVA与接枝微球PAM/CPVA的红外光谱

4.2.2各因素对接枝度的影响及接枝聚合机理

4.3本章小节

5表面接枝有聚乙烯胺的聚乙烯醇交联微球的制备及表征

5.1实验部分

5.1.1原料与仪器

5.1.2聚乙烯胺接枝微球PVAm/CPVA的制备与表征

5.1.3考察各种因素对霍夫曼降解反应的影响

5.2结果与讨论

5.2.1聚乙烯胺PVAm/CPVA的红外光谱表征

5.2.2各种因素对霍夫曼降解反应的影响

5.3本章小节

6胆酸表面分子印迹材料的制备及其分子识别性能研究

6.1实验部分

6.1.1原料与仪器

6.1.2静态法测定PVAm/CPVA对胆酸的吸附性能

6.1.3制备胆酸印迹材料MIP-PVAm/CPVA

6.1.4静态法考察MIP-PVAm/CPVA的识别特性

6.1.5考察MIP-PVAm/CPVA的动态结合性能

6.1.6考察MIP-PVAm/CPVA的动态脱附性能

6.1.7考察印迹条件对MIP-PVAm/CPVA结合选择性能的影响

6.2结果与讨论

6.2.1功能微球PVAm/CPVA对胆酸的吸附动力学曲线

6.2.2在不同介质中功能微球PVAm/CPVA对胆酸的吸附性能

6.2.3在混合介质中PVAm/CPVA对胆酸的吸附特性及吸附机理

6.2.4静态法测定MIP-PVAm/CPVA对胆酸的结合特性

6.2.5印迹前后复合微粒与胆酸、胆固醇的动态结合特性

6.2.6胆酸印迹材料MIP-PVAm/CPVA的洗脱性能

6.2.7印迹反府条件对印迹材料PVAm/CPVA结合选择性能的影响

6.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢