多孔聚合物微球的制備及其對蛋白質(zhì)吸附性能的研究.pdf

1、多孔聚合物微球具有固相化載體特有的易于分離和提純、易于制備和功能化以及對生物體相容性可調(diào)等特點(diǎn)，已廣泛用作蛋白質(zhì)等生物大分子的吸附分離材料。多孔聚合物微球?qū)Φ鞍踪|(zhì)的吸附與微球的表面性質(zhì)和孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(St-DVB)具有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性、較高的比表面積和可調(diào)的孔結(jié)構(gòu)，可對蛋白質(zhì)進(jìn)行有效的吸附。由于St-DVB表面具有強(qiáng)疏水性，在吸附蛋白質(zhì)的同時(shí)可能會導(dǎo)致吸附在表面的蛋白質(zhì)分子發(fā)生構(gòu)象改變，而研究表明吸附在親

2、水性表面的蛋白質(zhì)形變則要小得多。因此，為了減少吸附過程對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞需對吸附劑表面的親水性進(jìn)行改善。本文利用懸浮聚合法制備了強(qiáng)疏水性的多孔苯乙烯-二乙烯基苯共聚物微球和含2-乙烯基吡啶(2VP)親水性基團(tuán)的多孔2VP/St/DVB共聚物微球，并研究了其對牛血清白蛋白(BSA)的吸附性能。
　　 以苯乙烯為原料、二乙烯基苯為交聯(lián)劑、甲苯與正庚烷混合液為致孔劑、聚乙烯醇(PVA)為分散劑、BPO為引發(fā)劑，采用懸浮聚合法成功制備了

3、多孔苯乙烯-二乙烯基苯共聚物微球(St-DVB)。對制備過程的PVA分散劑濃度、電解質(zhì)用量及攪拌速度等工藝條件對St-DVB微球成形、粒徑及其分布的影響進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在攪拌速度為400rpm、分散劑PVA濃度為0.5g/mL并加入2wt％電解質(zhì)NaCl的條件下可制得具有良好球形及合適粒徑及分布的St-DVB微球。
　　 在不同的混合致孔劑組分、單體與混合致孔劑用量配比及交聯(lián)劑用量條件下制備了一系列St-DVB多孔微球。通過低溫

4、N2吸附法獲得微球的吸附-脫附等溫線，并采用多點(diǎn)BET、BJH等方法對微球的比表面積、孔體積、平均孔徑及孔徑分布等微觀孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，研究了它們對St-DVB多孔微球孔結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，混合致孔劑中甲苯量少于正庚烷量時(shí)，隨著甲苯的增多，微球比表面積逐漸增大；在甲苯量與正庚烷量1：1時(shí)，比表面積達(dá)到最大值；隨著甲苯量的繼續(xù)增大，比表面積將減小，孔體積與平均孔徑則隨著甲苯量的增多呈遞減趨勢。單體與致孔劑混合致孔劑用量配比對微球孔結(jié)構(gòu)的影

5、響不及致孔劑的影響顯著，在單體與致孔劑體積比較小時(shí)，隨著單體用量的增加，微球比表面積增大；單體與致孔劑體積比為1：1時(shí)，比表面積達(dá)到最大值；隨著單體用量的繼續(xù)增加，比表面積有所下降，孔體積與平均孔徑則隨單體用量的增加而逐漸減小。交聯(lián)劑用量對微球孔結(jié)構(gòu)的影響最為顯著，隨著交聯(lián)劑用量的增加，比表面積與孔體積都顯著增大，平均孔徑明顯遞減。
　　 以苯乙烯和2-乙烯基吡啶為原料、二乙烯基苯為交聯(lián)劑、甲苯與正庚烷混合液為致孔劑、2-羥乙基

6、纖維素和明膠混合溶液為分散劑、AIBN為引發(fā)劑，在惰性氣體氮?dú)獾姆諊型ㄟ^懸浮聚合法成功制備了多孔2VP/St/DVB共聚物微球。通過傅立葉紅外光譜和CHN元素分析等手段表征發(fā)現(xiàn)，2VP單體幾乎可以完全參與共聚反應(yīng)。利用低溫N2吸附法研究了2VP單體用量和交聯(lián)劑用量對多孔2VP/St/DVB共聚物微球孔結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明2VP用量增加，會使微球的比表面積、孔體積與微孔體積逐漸減小，平均孔徑逐漸增大；交聯(lián)劑用量增加，會使微球的比表面積、

7、孔體積與微孔體積顯著增加，平均孔徑明顯減小。
　　 以強(qiáng)疏水性的St-DVB和含2-乙烯基吡啶親水性基團(tuán)的2VP/St/DVB多孔聚合物微球?yàn)槲絼?，牛血清白蛋?BSA)為模型蛋白，研究了BSA在吸附劑上的吸附行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，BSA的吸附與時(shí)間有關(guān)，開始吸附時(shí)速率較大，4h左右基本達(dá)到吸附飽和。不管吸附劑表面是強(qiáng)疏水性還是具有一定親水性，它對BSA的吸附能力都主要取決于吸附劑的比表面積和孔體積，比表面積和孔體積越大，BSA的最

8、大吸附量就越大。其中介孔體積較比表面積更能準(zhǔn)確地反映出吸附劑孔結(jié)構(gòu)對BSA這樣的大尺寸分子吸附的影響，BSA最大吸附量隨介孔體積的增大而增大。
　　 實(shí)驗(yàn)測定了牛血清蛋白在吸附劑上的吸附等溫線，發(fā)現(xiàn)吸附劑對BSA的吸附量隨著BSA初始濃度的增大而增加，在較低的濃度范圍內(nèi)，吸附量隨著BSA濃度的增大而增加的趨勢比較明顯；在較高的濃度范圍內(nèi)增加的。趨勢變緩。利用線性最小二乘法對吸附等溫線進(jìn)行直線擬合，結(jié)果表明牛血清蛋白在強(qiáng)疏水性吸附