高压静电纺丝法制备分离纯化木瓜蛋白酶的亲和膜基材的应用研究

摘要

近年来，亲和膜色谱技术在蛋白质的分离纯化中得到了快速发展，与柱亲和色谱相比，亲和色谱具有许多优点，如流速高、分离速度快、压降低和易于规模化生产等。
　　 利用高压静电纺丝技术制造的具有纳米或微米尺度的聚合物复合纤维膜是作为亲和膜色谱基材的良好原料。本课题就从选择理想亲和膜基材的角度出发，成功地利用高压静电纺丝技术制备出不同混合比例的尼龙6/壳聚糖纳米复合纤维膜。首先介绍了静电纺丝的发展、方法、成丝理论、成丝影响因素以及静电纺纳米纤维的广阔应用前景。通过实验为尼龙6／壳聚糖静电纺丝找到了合适的溶剂体系，即体积比为9/1的六氟异丙醇／甲酸混合体系，首次制备出了尼龙6／壳聚糖静电纺纳米纤维膜。研究了一些纺丝参数（纺丝电压、给液速率、纺丝距离），纺丝液浓度和尼龙6／壳聚糖不同比例配比对纺丝结果的影响。
　　 对不同比例的尼龙6／壳聚糖共混静电纺纳米纤维的形态、性能进行了研究。通过扫描电镜分析发现制备的静电纺纳米纤维直径分布在80-310nm范围内；通过红外光谱分析和DSC分析，发现尼龙6和壳聚糖分子之间存在一定的相互作用；X射线衍射分析证明，在经过静电纺丝以后，纤维的物相结构发生了变化，静电纺丝纤维更趋向无定型态；通过对电纺纤维的接触角测试和力学性能显示，所得的复合纤维具有良好的亲水性能以及良好的机械性能。
　　 本研究的首要目的是制备出具有更高蛋白质吸附能力的新型亲和膜材料。本论文首次以静电纺尼龙6／壳聚糖为材料，以活性染料Cibacron Blue F3GA为配基制备了一种新型的分离木瓜蛋白酶的亲和膜基材，研究了其物理性能和色谱性能。实验结果表明，染料F3GA的键和量为102μmol/g，亲和膜对木瓜蛋白酶(2.0mg/ml)的饱和吸附量达到93.46mg/g，利用该亲和膜对木瓜蛋白酶原液的纯化倍数提高了5倍。本文综合运用批量法和动态法以亲和膜对木瓜蛋白酶的吸附过程进行研究，结果表明，亲和膜对木瓜蛋白酶的吸附行为满足Langmuir模型。综上，本研究所制备以静电纺尼龙6／壳聚糖纳米复合纤维膜为基材，以活性染料F3GA为配基的亲和膜体系，适合规模化分离纯化木瓜蛋白酶。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 亲和膜色谱介绍

1.1.1 亲和膜技术研究背景

1.1.2 亲和膜分离的基本原理

1.1.3 亲和膜材料

1.1.4 亲和配基

1.1.5 间隔臂

1.1.6 亲和膜制备方法

1.1.7 亲和膜分离过程工艺

1.1.8 亲和膜应用研究进展

1.1.9 亲和膜存在的问题和解决办法

1.2 静电纺丝

1.2.1 静电纺丝概述

1.2.2 静电纺丝装置

1.2.3 静电纺丝的主要工艺参数

1.2.4 静电纺丝的研究现状

1.3 论文的选题及主要研究思路

1.3.1 膜的制备

1.3.2 对巯基蛋白酶的分离纯化效果比较研究

第二章 尼龙/壳聚糖复合纳米纤维亲和膜的制备

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 材料

2.2.2 实验设备

2.2.3 溶液配置

2.2.4 静电纺丝方法

2.2.5 纤维形貌观察

2.2.6 静电纺丝工艺

2.3 结果与讨论

2.3.1 溶剂的选择

2.3.2 尼龙6/壳聚糖共混纳米纤维的形态观察

2.3.3 纺丝参数对纺丝结果的影响

2.3.4 小结

第三章 尼龙/壳聚糖复合纳米纤维性能表征

3.1 实验部分

3.1.1 材料

3.1.2 实验设备

3.1.3 配置溶液

3.1.4 静电纺丝

3.1.5 性能测定

3.2 结果与讨论

3.2.1 亲水性测试

3.2.2 共混纤维膜的红外光谱分析

3.2.3 X射线衍射分析

3.2.4 差式扫描量热分析

3.2.5 力学性能测试

3.2.5 小结

第四章 亲和膜色谱法纯化木瓜蛋白酶

4.1 概述

4.2 实验部分

4.2.1 原料与试剂

4.2.2 主要仪器

4.2.3 亲和膜的制备

4.2.4 亲和膜物理性能的表征

4.2.5 批量法研究木瓜蚩白酶在亲和膜上的吸附行为

4.2.6 动态法研究木瓜蛋白酶在亲和膜上的吸附行为

4.3 结果与讨论

4.3.1 亲水性质

4.3.2 扫描电镜表征

4.3.3 尼龙6/壳聚糖纳米纤维亲和膜的FT-IR测定

4.3.4 尼龙6/壳聚糖纳米纤维亲和膜的DSC测试

4.3.5 批量法研究亲和膜对木瓜蛋白酶的吸附行为

4.3.6 亲和膜色谱纯化木瓜蛋白酶的分离效果

4.3.7 SDS-PAGE表征

4.3.8 小结

第五章 总结及其展望

参考文献

硕士期间发表和投稿论文及专利申请

致谢