基本信息
- 項目名稱：
- 牛血紅蛋白分子印跡聚合物的制備及性能評價
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 以硅膠為載體，牛血紅蛋白為模板分子，以丙烯酰胺為功能單體，N-N`亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，二乙基二硫代氨基甲酸鈉為引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑，采用光聚合的方式，應(yīng)用表面印跡法制備牛血紅分子印跡聚合物。采用紅外光譜（IR）對聚合物進行表征，證實了載體表面成功的印跡了模板分子，并通過平衡吸附和競爭實驗的方法對印跡聚合物進行評價，結(jié)果表明印跡聚合物具有高吸附效率和選擇性。
- 詳細介紹：
- 分子印跡聚合物(molecularly imprinted polymer，MIP)對模板分子的立體結(jié)構(gòu)具有“記憶”功能，從而對模板表現(xiàn)出高度選擇性識別能力[1]。印跡聚合物[2]~[5]的模板分子和功能單體通過氫鍵、離子鍵、范德華力等作用形成穩(wěn)定復(fù)合物，聚合反應(yīng)后，模板分子被洗脫，聚合物上形成了與模板分子的結(jié)構(gòu)、官能團互補的孔穴[7]。傳統(tǒng)的制備方法是本體聚合[8]，但制得的分子印跡聚合物的識別位點大都包埋在高交聯(lián)密度的聚合物微粒內(nèi)部，且很難全除去本體聚合物內(nèi)部的模板分子，具有印跡效率低的缺點[9]。表面印跡法把印跡結(jié)合位點統(tǒng)一建立在具有良好可接近性的表面上，有利于模板與親和點的相互作用，解決傳質(zhì)慢的問題。 目前對蛋白質(zhì)的分離富集[14]~[17]主要有分子篩法、凝集素親和法、硼酸法、肼化學(xué)反應(yīng)法、親水作用法等，具有操作步驟繁瑣、反應(yīng)時間長、富集效率低等缺點。 本文以硅膠為載體，牛血紅蛋白為模板分子，以丙烯酰胺為功能單體，N-N`亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，首次在修飾后的硅膠表面接枝引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑二乙基二硫代氨基甲酸鈉，采用光聚合的方式，應(yīng)用表面印跡法制備牛血紅分子印跡聚合物，解決了上述分離富集蛋白質(zhì)方法操作步驟繁瑣、反應(yīng)時間長、效率低等缺點。實驗采用表面印跡法制備分子印跡聚合物，與傳統(tǒng)方法相比，避免了篩分研磨等一系列繁瑣程序，使識別位點暴露在載體的表面，減少了模板分子的“包埋”現(xiàn)象，提高了效率[10]~[13]。通過紅外光譜法對聚合物進行表征，并通過平衡吸附和競爭實驗的方法對印跡聚合物進行評價，制備的印跡聚合物對模板蛋白具有高吸附效率和選擇性。對于蛋白質(zhì)的分離富集提供了一種新的方法。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 以硅膠為載體，牛血紅蛋白為模板分子，丙烯酰胺為功能單體，N-N`亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，采用光聚合的方式，在硅膠表面制備牛血紅蛋白分子印跡聚合物。采用紅外光譜和平衡吸附方法對印跡聚合物進行評價，結(jié)果表明印跡聚合物具有較高吸附效率和選擇性。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 分子印跡聚合物的研究迄今為止大多停留在小分子的印跡上，以小分子為模板的分子印跡研究中已經(jīng)取得長足進步，而由于生物大分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易失活變性的特點，對其分子印跡研究較少，具有較高的研究價值。 本實驗采用表面印跡法制備分子印跡聚合物，與傳統(tǒng)方法相比避免了篩分研磨等一系列繁瑣過程，使結(jié)合位點都暴露在硅膠表面，提高印跡效率，制備的分子印跡聚合物對目標分子具有很好的吸附特性和識別選擇性。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 蛋白質(zhì)類生物大分子在有機溶劑中極易發(fā)生變性，因此蛋白質(zhì)純化與檢測技術(shù)的開發(fā)迫在眉睫。分子印跡技術(shù)具備構(gòu)效預(yù)定性、特異識別性和廣泛適用性特點，采用表面分子印跡方法制備蛋白質(zhì)分子印跡聚合物，結(jié)合位點暴露在載體表面，提高印跡效率，與傳統(tǒng)方法相比避免了篩分研磨等一系列繁瑣過程，在實際應(yīng)用中能夠快速實現(xiàn)水中牛血紅蛋白的分離、富集與檢測。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 摘 要：以硅膠為載體，牛血紅蛋白為模板分子，以丙烯酰胺為功能單體，N-N`亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，二乙基二硫代氨基甲酸鈉為引發(fā)轉(zhuǎn)移終止劑，采用光聚合的方式，應(yīng)用表面印跡法制備牛血紅分子印跡聚合物。采用紅外光譜（IR）對聚合物進行表征，證實了載體表面成功的印跡了模板分子，并通過平衡吸附和競爭實驗的方法對印跡聚合物進行評價，結(jié)果表明印跡聚合物具有高吸附效率和選擇性。 關(guān)鍵詞：分子印跡聚合物；牛血紅蛋白；表面印跡。
獲獎情況
- 齊齊哈爾大學(xué) 大學(xué)生學(xué)術(shù)作品競賽三等獎
鑒定結(jié)果
- 該作品對于牛血紅蛋白的分子印跡聚合物的制備有重要的意義，且很高的實用價值。由于當(dāng)前對于大分子印跡聚合物的研究還不夠成熟，因此，該作品還具有深刻的學(xué)術(shù)價值和理論意義。但印跡效率不高，有待進一步考究。
參考文獻
- [1] 蔣旭紅，涂偉萍，等 分子印跡聚合物微球制備方法研究進展[J].材料導(dǎo)報，2007，21(12):52-53. [2] 劉秋葉，李文友，何錫文，等 硅膠修飾一表面分子印跡牛血紅蛋白及其識別性能的研究[J].化學(xué)學(xué)報，2008，66(1)：56-62. [3] 王暉,方桂杰,丁安子，等 “三明治”法制備牛血紅蛋白分子印跡膜[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報，2010， 56(3)：289-292. [4] Tamayo F. G., TitiriciM. M., Esteban A. M.,et al. Ana.l Chim. Acta[J], 2005,542: 38—46 [5] RukertB., HallA. J., Sellergren B. J.. Mater. Chem. [J], 2002,12: 2275—2280 [6] 王斌、王榕株、王俊卿，等 分子印跡材料研究進展 [J].化學(xué)研究與應(yīng)用，2010,22（2）：129—135 [7] 梁金虎，羅林，唐英.分子印跡技術(shù)的原理與研究進展 [J]重慶文理學(xué)院學(xué)報，2009,28（5）：38—43 [8] 婁大偉，楊英杰，黃光，等 苯甲酸分子印跡聚合物的制備及其吸附性能 [J].分析化學(xué)，2010,38（3）：401—104 [9] 王亞萍，李杰，周艷梅，等 分子印跡聚合物的制備及其對香草醛的吸附行為 [J].化學(xué)研究，2010,21（3）35—38
同類課題研究水平概述
- 當(dāng)前分子印跡技術(shù)在小分子研究中已經(jīng)日趨成熟，對其應(yīng)用也十分廣泛，但由于大分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易失活的特性，對其研究存在諸多困難，也較少有成功的范例。對于蛋白質(zhì)的分離和富集，現(xiàn)有的技術(shù)和方法都存在有較多缺陷，分子印跡技術(shù)克服了其效率低、制備周期長、操作繁瑣等缺陷問題，具有廣泛的研究前景和應(yīng)用價值。以下是當(dāng)前對于國內(nèi)外同類課題研究的簡介： 高婷; 郭敏杰; 樊志等，牛血清白蛋白分子印跡殼聚糖樹脂的制備，以酰基化的殼聚糖樹脂為載體,丙烯酰胺為功能單體,N,N′–亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑,在模板分子牛血清白蛋白(BSA)存在下,采用直接滴加成球法,制備出對牛血清白蛋白具有特異識別性能的分子印跡聚合物. 劉秋葉; 何錫文; 李文友等，殼聚糖包裹硅膠載體印跡牛血紅蛋白的研究，用殼聚糖包裹的硅膠為載體,利用殼聚糖表面的氨基與戊二醛結(jié)合,在硅膠表面引入醛基,固定模板蛋白(牛血紅蛋白).用溶膠-凝膠過程再次包裹固定蛋白質(zhì)的載體,洗去模板蛋白后,得到具有選擇性識別的牛血紅蛋白分子印跡聚合物.用紅外光譜(IR)、掃描電子顯微鏡(SEM)和元素分析對聚合物進行了表征,結(jié)果表明,載體表面成功地接枝了分子印跡聚合物.選擇性吸附實驗結(jié)果表明,分子印跡聚合物具有良好的識別性能,能實現(xiàn)水溶液中牛血紅蛋白的富集. Brown ME, Puleo DA. Protein binding to peptide-imprinted porous silica scaffolds用溶膠-凝膠法制備無定形聚硅氧烷印跡材料, 與傳統(tǒng)的有機材料相比, 此種無機材料對模板蛋白結(jié)合力強, 選擇性好, 蛋白進出材料骨架速度快。 Cutivet A, Schembri C, Kovensky J, et al. Molecularly imprinted microgels as enzyme inhibitors首次將分子印跡技術(shù)引入酶抑制劑的研究。
