新型分子印迹材料的合成及其在环境和生物样品前处理中的应用
分子印迹是从仿生角度,采用人工方法制备对特定分子(模板)具有专一性结合能力的高分子材料的过程。分子印迹聚合物(MIP)既具有生物活性物质的高亲合性和高专一性识别能力,又能长期稳定的仿生分子识别材料。但是,目前分子印迹聚合物任然存在的诸多的问题。MIP的识别位点位于高度交联的网络结构中,模板分子洗脱和识别效率低,影响实验结果的准确度和灵敏度;目标分子的结合受扩散作用的限制,导致结合能力低,平衡时间长,都限制了MIP进一步推广应用。近几年,为了突破MIP技术发展的瓶颈,很多学者都把精力致力于开发新的合成方法与工艺,以期进一步的扩大它的适用范围。表面分子印迹技术就是人们研究的重要内容之一,表面分子印迹就是通过把结合位点统一建立在载体的表面或是良好可接近的表面,来解决传统印迹方法缺陷。本论文工作合成了六种新型的分子印迹材料并将它们应用在环境和生物样品前处理中,其中包括大分子量蛋白质表面分子印迹纳米线合成,磁小体杂化表面分子印迹纳米线合成,ATRP引发制备分子印迹纳米管膜,表面引发ATRP制备分子印迹磁性纳米颗粒,表面分子印迹高分子膜修饰硅胶用于血清中茶碱的固相萃取和聚多巴胺用于蛋白质分子印迹的研究。
第二章介绍了大分子量蛋白质表面分子印迹纳米线的合成。提出了以阳极氧化铝膜(AAO)为载体,以蛋白质为印迹分子,合成表面印迹纳米线的方法。该方法合成的聚合物识别位点位于聚合物表面或是十分接近于表面,印迹位点容易接近,解决了印迹蛋白质难以洗脱的问题,同时所合成的表面印迹纳米线表现出对多种蛋白质具有特异性吸附能力,比如血红蛋白、白蛋白、细胞色素c等。另外,由于合成的表面分子印迹纳米线有较高的比表面积,印迹纳米线具有较高的吸附容量。
第三章介绍了在多孔氧化铝膜的孔洞内合成磁性分子印迹聚合物纳米线的方法,并考察了对茶碱识别的选择性。将模板分子茶碱固定在多孔氧化铝膜的纳米孔洞表面,加入超顺磁性MnFe2O4纳米晶体进行聚合,得到了对茶碱有特异性吸附的表面分子印迹磁性纳米线。磁性纳米线的饱和磁矩为1.97 emu/g,并且在纳米线表面具有茶碱识别空腔,对于茶碱分子有选择识别能力。
第四章介绍了通过ATRP引发,在氧化铝模板(AAO)孔洞表面合成了MIP纳米管膜。ATRP是活性可控自由基聚合的一种方式,本章工作证明ATRP聚合是制备分子印迹聚合物的有效方法;另外,ATRP的可控性使得合成的MIP纳米管有均匀的孔径大小和可调节的纳米管膜厚度。制备的这种MIP纳米管膜可广泛的应用在化学分离和传感器方面。
第五章介绍了通过ATRP引发,在磁性纳米颗粒MnFe2O4表面印迹Boc-Tyr-OH的方法,这种带有仿生识别能力的磁性纳米颗粒在生物医学、生物技术方面具有潜在的应用价值。
第六章介绍了通过可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT)在硅胶颗粒孔洞表面合成分子印迹薄膜,RAFT是活性可控自由基聚合的一种方式。通过氮吸附实验,测得分子印迹薄膜的厚度为1.98 nm。与传统的本体聚合法所合成的分子印迹聚合物相比,无论是吸附容量还是识别性能方面,采用RAFT合成的分子印迹修饰硅胶MIP-Silica均具有一定优势。最后,将MIP-Silica作为SPE材料,检测了血清基质中茶碱的浓度,回收率达到90％。
第七章介绍了一种新的蛋白质印迹方法。多巴胺在Fe3O4纳米颗粒表面自聚合形成一层薄膜,同时将蛋白质分子包埋其中。洗脱蛋白质分子,即可在聚多巴胺薄膜中形成蛋白质的识别位点。多巴胺能够在多种材料表面聚合,生物相容性好,能保持印迹过程中蛋白质的稳定性,是蛋白质分子印迹的良好材料。这种聚合物对于蛋白质有较高的吸附容量和较强的特异性吸附,因此聚多巴胺蛋白质分子印迹材料在亲和色谱和生物传感等方面有较好的应用前景。
分子印迹聚合物;氧化铝模型;可控自由基聚合;蛋白质识别;生物样品前处理;纳米线
中国海洋大学
博士
海洋化学
王小如
2011
中文
TB383;TQ316.322
133
2011-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）