以集胞藻6803为生物模板制备二氧化硅微球及其在蛋白质分离中的应用

摘要

随着生物医学和生物工程相关领域研究的发展,功能性SiO2微球的制备越来越来受到人们的关注。本文研究了二氧化硅(SiO2)微球体和空心SiO2的制备条件及形貌特点,并对SiO2微球体进行功能化后,应用于蛋白质分离技术中,最终对标准蛋白牛血清蛋白(BSA)和溶菌酶(Lys)的混合物进行了成功分离。该填料可以用于生物工程产品的快速分离和纯化。
　　 本文采用生物模板和溶胶一凝胶法相结合的方法制备了不同形貌的Si02微球。以集胞藻6803(蓝藻的一种)为生物模板,正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体,并以溶胶.凝胶法相结合的方法,成功制备了单分散SiO2微球及SiO2空心微球。不同形貌的SiO2依赖与不同的实验条件及反应催化剂。对集胞藻6803和所制备的SiO2进行了扫描电镜(SEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅里叶一红外(FTIR)、X射线衍射(XRD),能谱分析(EDS)和粒径分布等分析。建立了选择性合成单分散SiO2微球和空心SiO2的反应条件,探讨了形成不同形貌材料的机理。结果表明,形成的SiO2微球球形形貌规整,分散良好,粒径较为均一,粒径分布较窄,平均粒径为1.5μm,能保持细胞分裂阶段的原貌,呈无定形态。SiO2纳米粒子能够均匀包覆在藻细胞表面,形成空心SiO2微球。形成的空心SiO2微球,壁厚均一,能够保持藻细胞的形貌。证实了空心SiO2和SiO2微球形成机理是吸附和渗透过程的不同。本实验将Sepharose-6B凝胶用1,4-丁二醇双缩甘油醚化学交联,在碱性环境下,在其上接枝γ-氨基丁酸。采用油水乳化法,以6％的接枝琼脂糖凝胶包裹单分散SiO2表面,制备出薄层琼脂糖凝胶-SiO2复合介质。通过FESEM可以观察到包覆了接枝琼脂糖后的SiO2微球仍保持完好的球形形貌,分散性好,且表面粗糙不平,表明表面上粘有颗粒状物质。将材料装柱后,采用分步收集法,每十分钟收集一次流出液,用紫外仪测量流出液的吸光度并绘图。采用比色法,选用考马斯亮蓝作为染料来测定标准蛋白的质量回收率,BSA和Lys回收率分别达到90％和87％。说明包覆后的SiO2微球可以作为一种新的离子色谱载体来纯化蛋白质混合物,并且达到了纯化的目的。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.单分散SiO2微球

1.1.单分散SiO2微球的合成方法

2.中空SiO2

2.1.制备方法

3.SiO2的应用

3.1.单分散SiO2微球的应用

3.2.空心SiO2微球型材料的应用

4.硅胶基质在离子色谱中应用

4.1 硅胶基质阳离子交换色谱填料

4.2 硅胶基质两性离子交换色谱填料

5.本论文研究内容、目的及意义

5.1 本论文研究目的和意义

5.2 本论文研究内容

第二章 不同形貌SiO2的制备与表征

2.1 实验部分

2.1.1 主要原料及仪器

2.1.2 新鲜集胞藻6803的处理

2.1.3 单分散SiO2微球的制备

2.1.4 空心SiO2微球的制备

2.1.5 表征方法

2.2 结果与讨论

2.2.1 溶胶-凝胶形成的条件

2.2.2 结构和形貌表征

2.2.3 不同形态SiO2可能的形成机理

第三章 单分散SiO2微球的功能化及其在蛋白质分离中的应用

3.1 实验部分

3.1.1 实验试剂及仪器

3.1.2 填料的合成

3.1.3 色谱填料的装填

3.1.4 色谱条件

3.1.5 蛋白质量回收率测定

3.1.6 表征手段

3.2 结果与讨论

3.2.1 填料表面的包敷有利于减小残余硅羟基的影响

3.2.2 填料的傅立叶变换红外光谱表征

3.2.3 填料的场发射扫描电镜(FESEM)表征

3.2.4 用1,4-丁二醇双缩甘油醚活化的优缺点

3.2.5 色谱条件的选择

3.3 结论

第四章 结论、展望与创新及有待进一步开展的工作

4.1 结论与展望

4.2 创新

4.3 有待进一步解决的问题

参考文献

致谢

作者简介

代表性学术论文