溫敏聚合物接枝紙基分離膜的制備和蛋白吸附研究.pdf

1、在生物分離領(lǐng)域，疏水作用膜色譜以制造過程簡(jiǎn)單、淋洗無需特殊組分、通用性好等優(yōu)點(diǎn)越來越受人們的青睞。另外，膜色譜還具有分離效率高，生產(chǎn)運(yùn)行壓差小、易于規(guī)模化等特點(diǎn)。
　　 本研究的目的是制備一種新型紙基疏水色譜膜，采用溫敏性聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)與不同的大分子物質(zhì)共聚后接枝在濾紙上制備出紙基色譜分離膜，研究膜接枝率、形態(tài)結(jié)構(gòu)與蛋白的吸附關(guān)系。利用PNIPAM聚合物的兩親性，當(dāng)溫度高于低臨界溶解溫度(LCST)時(shí)表現(xiàn)出

2、疏水特性，而當(dāng)溫度低于LCST時(shí)呈親水性，實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白吸附和脫附的控制，從而達(dá)到分離提純目的。
　　 本研究通過在溫敏性PNIPAM中引入親水基團(tuán)乙烯基吡咯烷酮(VP)、氧乙烯(EO)和疏水基團(tuán)丙烯酸丁酯(BA)，考察其結(jié)構(gòu)和蛋白吸附性能。結(jié)果表明:PNIPAM— PVP和PNIPAM-PEO由于形成親水表層不利于蛋白吸附，而P(NIPAM—BA)共聚物由于BA基團(tuán)的引入，其疏水性變強(qiáng)使得蛋白吸附及分離能力提高。另外將BA與NIP

3、AM共聚降低了聚合物的LCST值，隨著共聚物中BA含量增加其LCST值呈線性下降。
　　 采用紫外光引發(fā)聚合法將主鏈為NIPAM、支鏈為P(NIPAM—BA)的支化共聚物接枝在濾紙上，使主鏈的LCST高于支鏈，當(dāng)溫度逐漸升高時(shí)，接枝聚合物的支鏈先收縮，隨著溫度繼續(xù)上升主鏈也收縮，從而形成類似“葡萄串”的形態(tài)結(jié)構(gòu)，該形態(tài)結(jié)構(gòu)比光滑蜷縮球具有更大的比表面積。支鏈數(shù)量可通過接枝聚合時(shí)大分子單體的濃度控制。通過提高表面粗糙度辦法來達(dá)到提

4、高比表面積的目的。紙基膜的接枝率與單體濃度呈單調(diào)遞增關(guān)系，通過改變單體總濃度，可制得具有不同接枝率的分離膜。
　　 通過差示掃描量熱法(DSC)和動(dòng)態(tài)光散射法(DLS)等手段研究了具有P(NIPAM-BA)支鏈的溫敏共聚物的蜷縮行為。DLS分析表明該接枝共聚物存在兩次相轉(zhuǎn)變過程;從DSC曲線中可以觀察到兩組獨(dú)立的吸熱峰，證實(shí)了雙重相轉(zhuǎn)變行為;掃描電鏡分析進(jìn)一步證明了接枝共聚物具有非光滑蜷縮表面形態(tài)。
　　 制備并考察了三

5、種接枝不同聚合物的紙基分離膜對(duì)蛋白的吸附/脫附，結(jié)果表明:所制得的膜對(duì)蛋白吸附能力依次為P(NIPAM-g-P(NIPAM-BA))＞P(NIPAM-BA)＞P(NIPAM-g-PEO)。另外，接枝P(NIPAM-g-PEO)的紙基分離膜對(duì)蛋白吸附需要較高鹽濃度，而接枝P(NIPAM-g-P(NIPAM-BA))和P(NIPAM-BA)的分離膜無論是吸附還是脫附所需鹽濃度均較低，并且呈現(xiàn)顯著溫敏性。
　　 本研究利用共聚物的溫敏