溶膠-凝膠法制備碳納米管表面牛血清白蛋白分子印跡聚合物及性能評價.pdf

1、分子印跡技術(MIT)概念產(chǎn)生于20世紀40年代，是分子印跡聚合物制備的支撐技術。分子印跡技術在歷經(jīng)了無人問津的幾十年直到90年代初在抗體、分離等領域成功應用后才真正得到普遍關注。
　　表面分子印跡技術是繼包埋法后的一種新型分子印跡技術。相比于傳統(tǒng)的包埋法，表面法具有以下幾個明顯優(yōu)勢:空間位阻小，使用過程無需研磨，從而保證了印跡孔穴的完整，同時利用基質較強的機械性能可提高分子印跡聚合物整體機械強度。有大量研究表明表面分子印跡技術較

2、適合蛋白質等生物大分子印跡聚合物制備。碳納米管(CNTs)是一種具有特殊結構的納米級材料，已有一些報道成功將碳納米管用于液相色譜萃取等分離領域，因此，碳納米管作為分離材料的潛力不容忽視。此外，碳納米管具有較大的比表面積、較強的剛性、易于改性的特點使其具有作為分子印跡聚合物基質的潛能。
　　分子印跡聚合物中功能單體的選擇一定程度上決定了分子印跡聚合物的性能。室溫離子液體(RTILs)是在室溫或接近室溫下完全由陰離子和陽離子組成的液體

3、，由于其幾乎可忽略的蒸氣壓、環(huán)境友好、較廣的液體溫度范圍、高穩(wěn)定性、可“設計性”等特點而備受化學工作者的親睞。已有許多研究表明離子液體具有作為功能單體制備蛋白質分子印跡聚合物的潛能。
　　本研究以牛血清白蛋白(BSA)為模板分子、四乙氧基硅烷(TEOS)為交聯(lián)劑、分別以1-三乙氧基硅丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸離子液體([TESPmim]BF4)和1-三乙氧基硅丙基-3-甲基咪唑離子液體（[TESPmim]Cl）以及氨丙基三乙氧基硅

4、烷(KH-550)作為功能單體，采用溶膠-凝膠技術以及表面分子印跡技術在KH-550功能化碳納米管(CNTs-KH550)表面嫁接BSA分子印跡聚合物。對三種不同功能單體的牛血清白蛋白分子印跡聚合物的熱穩(wěn)定性、表面形貌、印跡效果、選擇性以及重復利用性能等進行了表征和評價，得到如下結果:
　　1、以[TESPmim]BF4離子液體為功能單體，對體系反應時間、pH、交聯(lián)劑含量（磷酸緩沖溶液PBS與TEOS體積比，R）、模板分子與功能單

5、體比(M)、基質含量(m)等合成條件進行優(yōu)化。得到的優(yōu)化合成條件為:體系pH為7，R值為5，M值為60/120，m值為20mg。在優(yōu)化條件下分別以[TESPmim]Cl及KH-550作為功能單體在CNTs-KH550表面合成了BSA-MIPs和BSA-NIPs。
　　2、對得到的優(yōu)化產(chǎn)物進行BSA洗脫情況探究，定量傅里葉紅外光譜(FT-IR)掃描表明經(jīng)過PBS(pH=7，M=0.2)洗脫5次，雙蒸水洗脫3次后，印跡在碳納米管表面的

6、BSA基本上全部洗脫干凈。
　　3、熱穩(wěn)定性:[TESPmim]BF4、[TESPmim]Cl、KH-550三個體系合成的BSA-MIPs及NIPs的失重率分別為20％和18％、22％和19％、24％和17％，失重部分多為材料所含水分以及小部分未參與反應的反應物。總體說明，材料具有較好的熱穩(wěn)定性。
　　4、表面形貌:從合成的BSA-MIPs和NIPs掃描電鏡(SEM)圖可知，隨著反應時間的增加，嫁接于CNTs-KH550表面

7、的聚合物逐漸增厚，且聚合物包裹的厚度較為均勻。說明聚合反應發(fā)生在基質的表面，而非單純在溶液中發(fā)生自聚。
　　5、印跡效果:對等溫吸附實驗進行Langmuir擬合得出:以[TESPmim]BF4、[TESPmim]Cl和KH-550為功能單體合成的MIPs-BSA對BSA的最大吸附容量分別為90.98mg/g、62.55mg/g、110.50mg/g。前兩者吸附容量不及后者，但印跡效果[TESPmim]BF4較好，印跡因子α分別為1

8、.43、1.29、1.34。
　　6、選擇性:結果表明合成的三種分子印跡聚合物對BSA具有一定的選擇性吸附能力，選擇性因子均大于1。三種分子印跡聚合物對其它非印跡蛋白的吸附容量均隨著蛋白質分子量的增加而逐漸降低，這些結果表明分子印跡聚合物合成過程中確實形成了與BSA匹配的印跡孔穴。
　　7、重復利用性:對合成的產(chǎn)物進行多次吸附-解吸-再吸附實驗，結果發(fā)現(xiàn)，MIPs和NIPs的吸附容量均有所下降。使用四次以后，以[TESPmi

9、m]BF4、[TESPmim]Cl、KH-550為功能單體合成的BSA-MIPs的吸附容量分別下降為第一次使用的68％，64％，55％?？傮w上說明材料的重復利用性能不佳。
　　總體而言，與以KH-550為功能單體合成的BSA分子印跡聚合物相比，以[TESPmim]BF4和[TESPmim]Cl離子液體為功能單體合成的分子印跡聚合物具有與其相當或者更好的印跡效果和選擇性吸附能力，表明離子液體具有作為功能單體的潛能，但總體印跡效果和選