新型温敏凝胶及其在生物分离中的应用研究

摘要

该论文从合成N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)与葡聚糖的共聚及互穿(IPN)水凝胶出发,研究环境刺激下凝胶的溶胀、吸附行为,并进一步探索其在生物分离中的应用.该文采用甲基丙烯酸环氧丙酯(GMA)对葡聚糖(Dextran 40000)进行化学改性,合成出了具有反应活性的葡聚糖衍生物(GMA-Dex);使用过硫酸铵和N,N,N',N'-四甲基乙二胺作为氧化还原引发剂引发GMA-Dex与NIPA聚合,合成出了质量比r(r=GMA-Dex/(GMA-Dex+NIPA))分别为0.2、0.4、0.5、0.6和0.8的新型共聚水凝胶(P(NIPA-co-GMA-Dex)).利用红外光谱(IR)分析和核磁共振(1H-NMR)等方法对GMA-Dex及P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶的结构和组成进行了表征,并分别考察了不同r值对凝胶的较低临界溶解温度(LCST)、溶胀性、退溶胀/再溶胀动力学等性能的影响.该文成功合成了GMA-Dex与PNIPA的互穿/半互穿凝胶,并对凝胶的溶胀性能进行了研究,发现PNIPA/GMA-Dex半IPN和IPN凝胶同样具有对温度敏感的特性.改变NIPA和GMA-Dex的配比对凝胶的溶胀率、退溶胀率和再溶胀率都有很大的影响.一般的GMA-Dex的质量百分比c越大,凝胶的溶胀率越小,LCST越高,退溶胀、再溶胀速率越慢.通过凝胶的单轴压缩实验对P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶的力学性能进行了研究.发现P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶具有较好的力学性能,其剪切模量和有效交联密度均随着r的增加而增大.该文对P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶在生物分离中的应用进行了初步的研究.

目录

文摘

英文文摘

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第一章前言

1智能水凝胶的性质

1.1智能水凝胶的定义

1.2智能水凝胶的分类及特性

2温度敏感的N-异丙基丙烯酰胺系共聚及互穿智能凝胶研究进展

2.1合成方法的研究

2.1.1自由基聚合法

2.1.2 IPN法

2.2交联剂的研究

2.3结构与性能的关系

2.3.1非离子型温度敏感凝胶

2.3.2阴离子型温度敏感凝胶

2.3.3阳离子型温度敏感凝胶

2.3.4两性温度敏感凝胶

2.3.5其他温度敏感凝胶

3.PNIPA系智能水凝胶在生物分离中的应用

3.1采用温敏凝胶进行生物分离主要方法

3.2影响智能凝胶分离效率的主要因素

4葡聚糖凝胶的研究概况

5.本论文的设想和主要研究工作

参考文献

第二章温度敏感的N-异丙基丙烯酰胺与葡聚糖共聚凝胶的合成与性能研究

1实验部分

1.1实验药品

1.2实验仪器

1.3葡聚糖衍生物(Glycidyl methacrylate-derivatized Dextran,GMA-Dex)的合成

1.4 P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶和PNIPA凝胶的合成

1.5红外光谱和核磁共振测试

1.6凝胶溶胀性能的研究

2结果与讨论

2.1 GMA-Dex单体和P(NIPA-co-GMA-Dex)系列凝胶的结构表征

2.2 P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶性质的研究

2.3 pH值对凝胶溶胀性能的影响

2.4离子强度对凝胶溶胀性能的影响

2.5 P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶对温度的可逆响应性

3小结

参考文献

第三章N-异丙基丙烯酰胺与葡聚糖半IPN/IPN凝胶的合成及性能研究

1实验药品与仪器

1.1实验药品

1.2实验仪器

1.3 PNIPA高分子溶液及凝胶的合成

1.4 PNIPA/GMA-Dex的半IPN系列水凝胶的合成

1.5 PNIPA/GMA-Dex的IPN系列水凝胶的合成

1.6凝胶性能研究

2结果与讨论

2.1 PNIPA/GMA-Dex(MR=1：8)半IPN凝胶性质的研究

2.2 PNIPA/GMA-Dex(MR=1：3)半IPN凝胶性质的研究

2.3 PNIPA/GMA-Dex IPN凝胶温度敏感性能的研究

3小结

参考文献

第四章N-异丙基丙烯酰胺与葡聚糖共聚凝胶力学性能的研究

1实验部分

1.1实验药品

1.2实验仪器

1.3凝胶样品的准备

1.4凝胶溶胀率的测定

1.5凝胶力学强度的测定

2结果与讨论

2.1凝胶的溶胀性能研究

2.2凝胶的力学性能研究

3小结

参考文献

第五章N-异丙基丙烯酰胺与葡聚糖共聚凝胶在生物分离中的应用初探

1实验部分

1.1实验药品

1.2实验仪器

1.3凝胶样品的准备

1.4 P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶与SDS、芦丁和DL-α-丙氨酸的相互作用

1.5多糖和蛋白质溶液的浓缩分离实验

2结果与讨论

2.1 P(NIPA-co-GMA-Dex)凝胶与SDS、芸香叶苷和丙氨酸的相互作用

2.2多糖和蛋白质溶液的浓缩分离

3小结

参考文献

致谢

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