多孔性殼聚糖-硅基復合材料的制備及應用.pdf

1、殼聚糖(Chitosan，CS)是來源豐富的環(huán)境可再生資源，具有良好的生物相容性。CS分子中豐富的羥基和氨基使其易于衍生化。將CS用作蛋白質分離純化和酶固定化基質材料具有很好的應用前景。本論文建立了多孔性殼聚糖．硅基復合材料的制備方法，并將所得材料用于生物分離和酶的固定化。 論文概述了蛋白質色譜分離模式，總結了蛋白質色譜和酶固定化所需基質材料的特性及分類。認為固相材料對蛋白質的非特異性吸附、蛋白質在固相表面的構象穩(wěn)定性、蛋白質分

2、離與制備的速度及材料的功能化是開發(fā)新型生物色譜及酶固定化基質材料的關鍵。 論文將基于CS的有機．無機復合材料分為無機材料負載CS型和原位復合型兩大類，綜述了CS與硅膠、玻璃微珠、氧化鋁、量子點、金、碳納米管、Fe<,3>O<,4>、羥基磷灰石等無機材料的復合方法和應用，并總結了制備多孔CS材料的致孔方法。 論文將CS負載在高比表面積、高機械強度的硅膠表面，以環(huán)氧氯丙烷為交聯(lián)劑，聚乙二醇(PEG)為致孔劑，建立了新型多孔性

3、CS-硅膠復合基質(CTS-SiO<,2>)的制備方法。研究了涂覆液中CS含量、致孔劑的分子量及含量對復合材料形貌和性能的影響。結果表明，涂覆液中CS含量為2％；致孔劑為PEG 20000，在涂覆液中含量為10％；涂覆液與硅膠質量比為2：1；交聯(lián)劑濃度為1 mol L<'-1>時，所得復合材料具有表面大孔結構。CTS-SiO<,2>吸附Cu<'2+>后，制備了固定化金屬親和吸附劑(Cu-CTS-SiO<,2>)。以牛血清白蛋白(BSA)

4、為模型蛋白，研究了CTS-SiO<,2>對BSA的非特異性吸附以及Cu-CTS-SiO<,2>對BSA的特異性吸附性能。研究發(fā)現(xiàn)，CTS-SiO<,2>對BSA具有低的非特異性吸附，具有大孔結構的Cu-CTS-SiO<,2>具有較高的BSA吸附容量。考察了CTS-SiO<,2>的酸堿穩(wěn)定性等性能。發(fā)現(xiàn)CTS-SiO<,2>具有功能性表面和良好的酸堿穩(wěn)定性。 論文考察了CTS-SiO<,2>在酶固定化中的應用。將CTS-SiO<,

5、2>經(jīng)環(huán)氧化、重氮化或醛基化三種不同的衍生化方法活化后，用于共價固定胰蛋白酶。采用生物信息學手段，推測了各種固定化方法中酶與活化微珠的多位點或單位點結合模式。實驗結果表明，CTS-SiO<,2>易于衍生化，不同固定化方法對酶固定化率和穩(wěn)定性有顯著影響。與游離酶相比，固定化胰蛋白酶的熱穩(wěn)定性、pH穩(wěn)定性、長期保存穩(wěn)定性均顯著提高。環(huán)氧化活化法制備的固定化胰蛋白酶與微珠的多位點結合導致酶剛性提高，并表現(xiàn)出最好的穩(wěn)定性和重復利用性。論文考察了

6、CTS-SiO<,2>在固定化金屬親和色譜、生物配基親和色譜中的應用。復合材料吸附Cu<'2+>后，研究了所得固定化金屬親和色譜填料(Cu-CTS-SiO<,2>)對BSA的吸附性能。結果表明，緩沖液酸度影響Cu-CTS-SiO<,2>對BSA的吸附。在pH 6.0時，Cu-CTS-SiO<,2>對BSA的吸附達到最大。Cu-CTS-SiO<,2>具有快的BSA吸附速度，吸附等溫線符合Langmuir吸附模式。Cu-CTS-SiO<,2

7、>可用于粗BSA樣品的親和色譜純化。將CTS-SiO<,2>經(jīng)環(huán)氧基團活化后，共價偶聯(lián)胰蛋白酶，制備的生物配基親和色譜填料可用于蛋清中胰蛋白酶抑制劑的親和純化。 論文以HAc為反應介質，以γ-縮水甘油基丙基三甲氧基硅氧烷為無機源，通過PEG印跡的溶膠-凝膠過程，將CS的共價交聯(lián)與無機網(wǎng)絡的引入一步完成，建立了尼龍膜支載CS/硅基多孔性復合膜的制備方法。研究了涂膜液中PEG分子量和含量對所得復合膜材料形貌的影響。當涂膜液中CS含量