牛血清白蛋白表面印跡材料的制備及其大分子識(shí)別特性之研究.pdf

1、白蛋白(albumin，Alb)，是血液中含量最多的蛋白質(zhì)，不僅能夠維持血液的滲透壓，而且還可以儲(chǔ)存和運(yùn)輸體內(nèi)的代謝產(chǎn)物及體外的藥物分子，是在臨床上使用量最大的藥用蛋白質(zhì)。目前，藥用白蛋白仍舊是通過(guò)人的血漿經(jīng)分離純化制得(HumanSerum Albumin，HSA)，采用基因工程生產(chǎn)重組白蛋白(Recombinant albumin)也已被廣泛關(guān)注。但無(wú)論是由血漿純化還是由基因工程制備白蛋白，都急需發(fā)展新的分離純化技術(shù)和分離材料。在各

2、種分離純化材料中，被稱為人工抗體的分子印跡聚合物（Molecularly Imprinted Polymers，MIPs）材料，對(duì)模板分子具有特異的識(shí)別選擇性，得到了廣泛的研究與應(yīng)用，但以水為介質(zhì)的蛋白質(zhì)分子印跡技術(shù)仍是目前一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。
　　本課題以牛血清白蛋白(Bovine Serum Albumin，BSA)為模型蛋白，研究通過(guò)分子設(shè)計(jì)，在水介質(zhì)中，以陽(yáng)離子型單體丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)和甲基丙烯酸二甲

3、基氨基乙酯(DMAEMA)為功能單體，以微米級(jí)硅膠微粒與聚合物微球?yàn)榛|(zhì)，憑借主-客體之間的強(qiáng)烈的靜電相互作用，采用“接枝聚合與分子印跡同步進(jìn)行”和“先接枝聚合后交聯(lián)印跡”兩種新型分子表面印跡技術(shù)，首次制備了兩種BSA表面印跡材料，深入探究了其優(yōu)異的大分子識(shí)別特性與機(jī)理。與此同時(shí)，也制備了陽(yáng)離子聚電解質(zhì)接枝刷，考察研究了它們對(duì)BSA的高吸附性能與機(jī)理。顯然，本課題的研究結(jié)果為生物大分子的分子印跡提供了新的策略，為蛋白質(zhì)的分離純化提供重要

4、的參考依據(jù)。
　　首先，通過(guò)紫外吸收光譜和熒光發(fā)射光譜，研究了陽(yáng)離子單體DAC與BSA之間的相互作用，并考察了介質(zhì)的pH值對(duì)相互作用的影響;在氨基/過(guò)硫酸鹽表面引發(fā)作用下制備了接枝微粒PDAC/SiO2并探討了接枝微粒PDAC/SiO2與BSA之間的相互作用及作用機(jī)理。研究結(jié)果表明，在水溶液中，憑借主-客體之間的靜電相互作用，陽(yáng)離子單體DAC與BSA的α-螺旋骨架外部親水的酸性氨基酸殘基形成了主-客體復(fù)合物，且在中性水溶液中，其靜

5、電相互作用最強(qiáng)，為在水介質(zhì)中采用“接枝聚合與印跡同步進(jìn)行”的蛋白質(zhì)分子印跡奠定了基礎(chǔ)。憑借主-客體之間的靜電相互作用，接枝大分子PDAC對(duì)BSA可產(chǎn)生強(qiáng)的吸附作用。
　　接著，在懸浮體系中采用直接交聯(lián)方法制備了交聯(lián)聚乙烯醇微球(CPVA)，并以甲基丙烯酰氯為試劑，在其表面引入大量可聚合基團(tuán)丙烯酰氧(MAO)基團(tuán)，制得了改性微球MA-CPVA;在水溶液中，憑借強(qiáng)烈的靜電相互作用，單體DAC包圍在模板BSA分子周?chē)谶^(guò)硫酸鹽引發(fā)作用

6、下，DAC及交聯(lián)劑N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)在微球MA-CPVA表面發(fā)生接枝交聯(lián)聚合，同時(shí)同步地實(shí)現(xiàn)了BSA的分子表面印跡，制得了水介質(zhì)體系下BSA分子的表面印跡材料MIP-PDAC/CPVA。相對(duì)于血紅蛋白(BHb)，印跡材料MIP-PDAC/CPVA對(duì)模板分子BSA具有優(yōu)良的的結(jié)合性能和特異的分子識(shí)別選擇性，其結(jié)合容量高達(dá)108 mg/g，選擇性系數(shù)高達(dá)60.2。
　　仍然以紫外吸收光譜和熒光發(fā)射光譜為手段，考察了水

7、溶液中單體DMAEMA與BSA之間的相互作用。在-NH2/S2O82-表面引發(fā)體系作用下，制備了接枝聚合物PDMAEMA/SiO2，深入探討了接枝聚合物PDMAEMA/SiO2與BSA之間的相互作用及作用機(jī)理。結(jié)果顯示，在水溶液中，憑借功能單體DMAEMA與BSA之間強(qiáng)的靜電相互作用和氫鍵協(xié)同作用，形成了DMAEMA-BSA復(fù)合物。在水溶液中，憑借主-客體之間的強(qiáng)的靜電相互作用和氫鍵協(xié)同作用，接枝聚合物PDMAEMA/SiO2對(duì)BSA可

8、產(chǎn)生強(qiáng)的吸附能力，這就為采用“先接枝聚合后交聯(lián)印跡”的表面印跡技術(shù)制備BSA分子表面印跡材料奠定了基礎(chǔ)?；诮又ξ⒘DMAEMA/SiO2在水溶液中對(duì)BSA有較強(qiáng)的靜電相互作用和氫鍵協(xié)同作用，使接枝微粒對(duì)BSA產(chǎn)生飽和吸附，以1，6-二溴己烷為交聯(lián)劑，使接枝大分子PDMAEMA/SiO2之間發(fā)生交聯(lián)，將BSA包埋于交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)了水介質(zhì)中的BSA分子表面印跡，制得了BSA分子表面印跡材料MIP-PDMAEMA/SiO2。相對(duì)于BHb

9、，印跡材料MIP-PDMAEMA/SiO2對(duì)BSA具有優(yōu)良的的結(jié)合性能和特異的分子識(shí)別選擇性，其結(jié)合容量可達(dá)89.8 mg/g，選擇性系數(shù)達(dá)42.4。
　　最后在制備接枝微粒PDMAEMA/SiO2的基礎(chǔ)上，使PDMAEMA發(fā)生季銨化反應(yīng)，制得了具有刷狀結(jié)構(gòu)的陽(yáng)離子聚電解質(zhì)接枝微粒QPDMAEMA/SiO2并探討了其對(duì)BSA大分子吸附性能及吸附機(jī)理，初步研究了吸附熱力學(xué)。結(jié)果表明，憑借強(qiáng)的靜電相互作用，接枝刷QPDMAEMA/Si