超支化分子印迹聚合物的合成及其在PDMS微流控芯片中的应用

摘要

本研究创新性的将超支化聚合物、分子印迹技术与微流控芯片技术相互融合，已达到快速，准确拆分手性氨基酸的目的。论文中制备了一种新型的超支化型分子印迹聚合物，并将其通过化学接枝的方法修饰到微流控芯片的微通道内壁上，并对L-色氨酸与D-色氨酸进行了手性拆分。
　　 本研究工作主要包含以下几部分:
　　 (1)超支化聚胺.酯的合成与表征
　　 首先，通过丙烯酸与二乙醇胺反应制得AB2型增长单体。然后，以三羟甲基丙烷为核分子，通过改变核分子与增长单体的摩尔比，合成不同代数的端羟基超支化聚胺酯。通过红外光谱，羟值，元素分析，TGA等手段的表征，证明超支化聚胺.酯是一种具有大量羟基，低粘度和良好耐热性的聚合物。
　　 (2)超支化改性L-色氨酸分子印迹聚合物的制备
　　 使用丙烯酸对制备好的超支化聚胺.酯进行端基修饰，通过红外和羟值的表征证明这种超支化聚合物的端基中既含有羟基也含有双键。以L-色氨酸模板分子、甲基丙烯酸功能单体、EGDMA为交联剂，加入改性后的超支化聚胺-酯，采用本体聚合的方式制备分子印迹聚合物。对超支化改性的分子印迹聚合物的洗脱曲线和吸附曲线进行了考察，结果表明，超支化改性分子印迹聚合物与模板分子的结合能力更强，但是洗脱时需要更长的时间。
　　 (3)超支化改性分子印迹聚合物接枝改性PDMS微流控芯片
　　 采用原位聚合的方法，将超支化改性分子印迹聚合物接枝到PDMS微流控芯片的微通道内表面。对改性后的PDMS微流控芯片的表面进行接触角测试，利用SEM，CCD对PDMS微流控芯片表面形貌进行了观察。结果表明，改性后的PDMS表面的接触角由108°降至84°。通过SEM照片可见，分子印迹微球排列越来越致密，微球的半径越来越小。
　　 (4)利用改性后微流控芯片对色氨酸进行手性拆分
　　 首先确定了最佳分离条件:选用磷酸缓冲液40mmol/L，pH=5.0，分离电压8kV，检测波长为214nm。实验结果表明，未改性芯片在自身吸附效应下，无法实现有效拆分。MIP改性芯片，分离效果有所改善，但是仍没有时间实现L-色氨酸和D-色氨酸的基线分离。使用G2-PDMS可以实现色氨酸的拆分，分离时间为10分钟。使用G3-PDMS分离效果更佳，但拆分时间大大延长，需要13min。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1.1 超支化聚合物

1.1.1 超支化聚合物的结构

1.1.2 超支化聚合物的性能

1.1.3 超支化聚合物的制备方法

1.1.4 超支化聚合物的应用

1.2 分子印迹聚合物

1.2.1 分子印迹技术的原理

1.2.2 分子印迹聚合物的制备方法

1.2.3 分子印迹聚合物的应用

1.3 微流控芯片

1.3.1 微流控芯片的制备

1.3.2 微流控芯片的分离检测技术

1.3.3 微流控芯片在生命科学中的应用

1.4 本课题创新点

第二章 超支化聚胺-酯的合成与表征

2.1 引言

2.2 实验药品和仪器

2.2.1 实验药品

2.2.2 实验仪器

2.3 超支化聚胺-酯的合成

2.3.1 单体N,N-二羟乙基-3-胺基丙酸甲酯的合成

2.3.2 以三羟甲基丙烷为中心核的超支化聚胺-酯的合成

2.4 超支化聚胺-酯的表征

2.4.1 红外光谱分析

2.4.2 元素分析

2.4.3 羟值测定

2.4.5 热失重分析

2.4.4 粘度分析

2.5 结论

第三章 超支化改性分子印迹聚合物的制备及性能评价

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验药品

3.2.2 实验仪器

3.3 超支化改性分子印迹聚合物的制备

3.3.1 超支化聚胺-酯的端基改性

3.2.3 超支化改性L-色氨酸分子印迹聚合物的制备

3.4 超支化改性L-色氨酸分子印迹聚合物的性能研究

3.4.1 端双键改性超支化聚胺-酯的表征

3.4.2 超支化改性L-色氨酸分子印迹聚合物的性能评价

3.5 结论

第四章 PDMS微流控芯片的制备及表面改性

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 试剂与仪器

4.2.2 PDMS微流控芯片微通道的设计制作

4.2.3 PDMS微流控芯片的预处理

4.2.4 超支化分子印迹聚合物化学接枝改性PDMS微流控芯片的制备

4.3 结果与讨论

4.3.1 接触角的测定

4.3.2 扫描电镜照片

4.4 结论

第五章 超支化分子印迹聚合物改性PDMS微流控芯片在手性拆分中的应用

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.1 仪器与药品

5.2.2 实验方法

5.3 超支化分子印迹聚合物改性PDMS微流控芯片的性能评价

5.3.1 分离条件的选择

5.3.2 改性对电渗流的影响

5.3.3 对L-色氨酸与D-色氨酸的分离检测

5.3.4 改性对PDMS微流控芯片分离效果的影响

5.3 结论

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录