丙烯腈基含糖共聚物-MWCNTs納米纖維的制備及其酶的固定化.pdf

1、含糖聚合物(glycopolymer)是指將低分子化合物與含糖基的不飽和單體經(jīng)某種方法聚合而成的功能高分子。由于糖組分中含有豐富的羥基，可以改善聚合物的親水性、生物相容性和生物可降解性，含糖聚合物在生物、醫(yī)藥等方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。通過(guò)共聚反應(yīng)在疏水材料中引入糖基，能有效的提高材料的親水性，從而擴(kuò)寬其生物應(yīng)用領(lǐng)域。
　　本論文選擇葡萄糖為模型，發(fā)展了一種簡(jiǎn)單便捷的制備含糖共聚物納米纖維的方法。實(shí)驗(yàn)首先應(yīng)用酶促合成法制備了含糖單體6

2、-O-乙烯基癸二酸-D-吡喃型葡萄糖酯(OVSEG)，之后采用水相沉淀聚合的方法將含糖單體與丙烯腈(AN)制備成丙烯腈基含糖共聚物Poly(AN-co-OVSEG)，通過(guò)各種表征手段確認(rèn)其結(jié)構(gòu)。應(yīng)用靜電紡絲技術(shù)，以此含糖共聚物為基礎(chǔ)，制備了兩種納米纖維:Poly(AN-co-OVSEG)納米纖維和Poly(AN-co-OVSEG)/MWCNTs復(fù)合納米纖維。通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)觀察兩種纖維的形貌;通過(guò)接

3、觸角測(cè)試、BSA吸附實(shí)驗(yàn)檢測(cè)納米纖維的生物相容性;在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)考察了含糖共聚物納米纖維酶的固定化的行為。研究主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)丙烯腈基含糖共聚物的制備
　　通過(guò)化學(xué)合成法和酶促合成法合成了可聚合的葡萄糖單體，并利用水相沉淀聚合法制備了共聚物Poly(AN-co-OVSEG)。研究了引發(fā)劑濃度、單體濃度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)聚合反應(yīng)的影響，并對(duì)聚合反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化。產(chǎn)物經(jīng)紅外光譜(FT-IR)、

4、核磁共振氫譜(1HNMR)和凝膠滲透色譜表征，確認(rèn)其結(jié)構(gòu)和分子量。
　　(2)丙烯腈基含糖共聚物納米纖維的制備
　　應(yīng)用靜電紡絲技術(shù)制備了Poly(AN-co-OVSEG)納米纖維。考察了紡絲條件（紡絲液濃度、外加電壓、紡絲液流速、接收距離）對(duì)纖維形貌的影響。通過(guò)紡絲條件的優(yōu)化，確定最佳紡絲條件為:紡絲液濃度30％、外加電壓14KV、流速0.5mL/h、噴絲頭到接收屏之間的距離為15cm。掃描電子顯微鏡(SEM)結(jié)果顯示，此

5、條件下纖維粗細(xì)均勻，平均直徑為146nm。通過(guò)接觸角測(cè)試、BSA吸附實(shí)驗(yàn)檢測(cè)納米纖維的生物相容性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著聚合物中含糖量的增加，納米纖維的接觸角由65.5°（聚丙烯腈納米纖維）降到49°;BSA吸附量由原來(lái)的0.32g/m2降到0.16g/m2。一般來(lái)說(shuō)，接觸角越小，材料的親水性越好;材料的生物相容性越好，其抗蛋白污染能力越強(qiáng)。由此可見(jiàn)，本文所采用的OVSEG與AN共聚的方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)聚丙烯腈材料的改性，改善材料的生物相容性。

6、
　　(3)丙烯腈基含糖共聚物/MWCNTs復(fù)合納米纖維的制備
　　在最佳條件下，應(yīng)用靜電紡絲技術(shù)制備了不同MWCNTs含量的丙烯腈基含糖共聚物/MWCNTs復(fù)合納米纖維。通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)表征纖維形貌。研究了MWCNTs含量對(duì)復(fù)合纖維親水性及力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著MWCNTs含量的增加，材料的親水性增大;力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示MWCNTs含量為2％時(shí)，纖維的力學(xué)性能最佳，1％時(shí)

7、次之。SEM結(jié)果顯示MWCNTs含量超過(guò)1％時(shí)，纖維形貌發(fā)生較大變化，能看到明顯的串珠結(jié)構(gòu)。由此可見(jiàn)，當(dāng)MWCNTs含量為1％時(shí)，纖維的綜合性能最佳。
　　(4)酶的固定化研究
　　利用材料表面的羥基與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)，在復(fù)合納米纖維表面引入一定量的環(huán)氧基團(tuán)。通過(guò)環(huán)氧基團(tuán)與過(guò)氧化氫酶的氨基反應(yīng)，將過(guò)氧化氫酶固定到Poly(AN-co-OVSEG)納米纖維和Poly(AN-co-OVSEG)/MWCNTs復(fù)合納米纖維上。研究了固