碳納米管基親和吸附劑的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，碳納米管(carbon nanotubes，CNTs)在生物學(xué)領(lǐng)域表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用潛能，在生物傳感器、藥載及生物大分子的固定化和純化等方面都已經(jīng)獲得了廣泛的研究。但在實(shí)際使用中，CNTs仍表現(xiàn)出較多問題。首先，CNTs具有強(qiáng)疏水性，在水溶液中易于團(tuán)聚，不僅會對蛋白質(zhì)等大分子產(chǎn)生非特異性吸附，同時(shí)其可利用的表面積會大大降低。另外，CNTs質(zhì)量非常輕，通常需要長時(shí)間高速離心進(jìn)行收集，存在耗時(shí)耗能的問題。本論文的目的即是對CNTs進(jìn)

2、行表面修飾以解決上述存在的問題。隨后在修飾的CNTs表面偶聯(lián)親和配基考察其對目標(biāo)蛋白的親和純化效果。研究內(nèi)容包括以下幾部分:
　　(1)依次對CNTs進(jìn)行酸處理、磁性修飾、聚乙烯亞胺(PEI)修飾及蛋白A偶聯(lián)操作，制備了PEI修飾碳納米管基親和吸附劑(MMWCNTs-PEI-PA)，實(shí)驗(yàn)考察了PEI修飾層的穩(wěn)定性，通過掃描電鏡、紅外光譜及振動樣品磁強(qiáng)計(jì)對修飾CNTs進(jìn)行了表征。結(jié)果顯示PEI修飾層穩(wěn)定性較好，經(jīng)過高濃度鹽處理仍未見

3、PEI發(fā)生明顯脫落。制備的親和吸附劑MMWCNTs-PEI-PA在水溶液中具有很好的分散性，磁性分析顯示吸附劑在磁場中表現(xiàn)出典型的超順磁行為，可以在外加磁場條件下實(shí)現(xiàn)方便快速的收集。
　　(2)實(shí)驗(yàn)研究了MMWCNTs-PEI-PA對免疫球蛋白G(immunoglobulin G，IgG)的吸附性能及純化效果。蛋白吸附實(shí)驗(yàn)顯示吸附劑表面的PEI骨架會通過靜電作用對酸性蛋白產(chǎn)生非特異性吸附，但通過提高吸附溶液的鹽濃度即可抑制這種靜電

4、吸附;接下來實(shí)驗(yàn)通過吸附動力學(xué)和等溫吸附考察了MMWCNTs-PEI-PA對IgG的吸附速率及親和力，結(jié)果顯示吸附時(shí)間為40 min時(shí)基本達(dá)到吸附平衡，MMWCNTs-PEI-PA對IgG的親和常數(shù)為1.6×106 L/mol，最大理論結(jié)合容量為30.55 mg/g;最后實(shí)驗(yàn)考察了MMWCNTs-PEI-PA對混合蛋白體系及人血清中IgG的純化效果，結(jié)果顯示MMWCNTs-PEI-PA對IgG具有很好的吸附選擇性，在優(yōu)化條件下，對血清I

5、gG純化的純度可達(dá)到90％以上。而且吸附劑具有良好的重復(fù)使用效果，重復(fù)使用10次后，其IgG吸附容量并未有明顯下降，對血清IgG的吸附選擇性也未有明顯改變。
　　(3)在PEI修飾后進(jìn)一步修飾右旋糖酐，并偶聯(lián)蛋白A，制備了右旋糖酐修飾碳納米管基親和吸附劑(MMWCNTs-Dex-PA)，考察了其對IgG的吸附性能及純化效果。右旋糖酐修飾可以較好屏蔽PEI骨架帶來的靜電非特異性吸附，且不會明顯影響吸附劑對IgG的親和力，親和常數(shù)為1