纳米通道膜用于手性物质的分离研究

摘要

纳米通道指孔径在0.1～100 nm的孔或管道结构。将纳米科学与膜分离过程相结合而发展起来的纳米多孔膜由于具有良好的选择性和渗透性，不仅可以模拟生物膜进行物质传输特性研究，而且在化学分离、药物传递、污水净化等方面具有十分重要的应用前景。本文从纳米通道膜的研制和修饰出发，考察手性物质在通道内的迁移规律和影响因素，应用纳米通道膜实现对映体的分离测定。
　　 手性拆分即外消旋体内两种对映体的分离，也已成为近年来国际手性研究领域的一个热点课题。由于对映体的分子式相同、基本物化性质相近（除光学性能外），因此，实现手性化合物的拆分是当前亟待解决的一项技术难题。色谱法拆分是当前手性领域最为重要的拆分方法，但色谱法一般需要柱前样品衍生化，衍生化过程不仅费时麻烦，而且有可能使分析物质发生消旋，影响分析结果。然而膜分离技术具有能耗低、易于连续操作等优点，被普遍认为是进行大规模手性拆分非常有潜力的方法之一，具有良好的应用前景。为此，本文开展以下几个方面的研究工作:
　　 (1)分别以多孔聚碳酸酯膜和多孔氧化铝为模板，采用化学沉积法制备金纳米通道，比较了两种模板镀金的差异，讨论了金纳米通道制备和修饰的机理，研究了镀金液稳定性和金纳米通道膜的稳定性，以及镀金时间和通道孔径之间的关系。
　　 (2)以金纳米通道膜为载体膜，对色氨酸对映体的分离进行研究。在金纳米通道内修饰牛血清白蛋白(BSA)，根据D-色氨酸与L-色氨酸本身与BSA的特异性结合常数不同，在亲和型纳米通道内的迁移有差异，实现二者的分离。
　　 (3)以金纳米通道膜为载体膜，在金纳米通道内壁修饰BSA，研究扁桃酸对映体在通道内的迁移规律，探讨外界条件对于分离的影响，提出BSA作为手性选择剂的吸附型分离膜体系。
　　 在研究中利用金纳米通道的特殊性质，结合常规检测手段，探索了纳米通道技术在对映体分子的分离方面的应用并取得了一定的结果，发展了一些简单易行的分离对映体的方法。通过这些研究，丰富了纳米通道技术，同时也为对映体的大规模拆分提供了新的思想及方法。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 生物性纳米通道

1．1．1 细胞膜离子通道

1．1．2 α-溶血素(α-HL)离子通道

1．1．3 核孔复合物(NPC)

1．2 材料性纳米通道

1．2．1 材料性纳米通道的分类

1．2．2 纳米通道膜的研究进展

1．3 手性物质分离的研究现状

1．3．1 手性物质的拆分方法

1．3．2 手性物质分离的膜方法

1．4 本文构思

第二章 金纳米通道膜的制备、表征

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器与试剂

2．2．2 金纳米通道阵列的制备与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 金纳米通道阵列的制备机理

2．3．2 模板的选择

2．3．3 镀金液的稳定性

2．3．4 金膜的稳定性

2．3．5 镀金时间和孔径的关系

2．4 小结

第三章 基于金纳米通道膜对色氨酸对映体的分离研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器与试剂

3．2．2 实验原理

3．2．3 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 修饰膜的表征

3．3．2 孔径对分离的影响

3．3．3 pH对分离的影响

3．3．4 离子强度对分离的影响

3．3．5 色氨酸初始浓度对分离的影响

3．3．6 不同修饰层对分离的影响

3．4 小结

第四章 选择吸附型金纳米通道膜用于扁桃酸对映体的拆分

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器与试剂

4．2．2 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 拆分原理

4．3．2 膜性能的表观参数

4．3．3 孔径对分离的影响

4．3．4 pH对分离的影响

4．3．5 BSA的浓度和扁桃酸初始浓度对分离的影响

4．3．6 温度对分离的影响

4．4 小结

结论

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间所发表的学术论文

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