聚膦腈纳米纤维膜的制备及其应用基础研究

论文摘要

聚膦腈在诞生之初,就因其侧基的可调控性而倍受关注。本论文组合开环聚合、亲核取代以及点击化学方法,合成了含不同功能侧基的聚膦腈,期望结合聚膦腈优异的生物相容性和化学稳定性,通过同轴静电纺丝技术构建具有稳定结构形态、高比表面积和高孔隙率的蛋白亲和聚膦腈纳米纤维及其复合膜材料。具体研究内容如下:采用开环聚合和亲核取代法,合成了具有适度疏水性和优异生物相容性的聚对甲基苯氧基膦腈,利用同轴静电纺丝技术制备得到具有稳定结构形态的聚对甲基苯氧基膦腈纳米纤维膜,并对于同轴静电纺丝条件进行优化,确定最佳纺丝条件为:聚对甲基苯氧基膦腈纺丝液浓度15 wt.%,流速0.2 mL/h;聚丙烯腈纺丝液浓度15 wt.%,流速0.2 mL/h;纺丝电压16 kV。以具有稳定结构形态、高比表面积、适度疏水性能和良好生物相容性的聚对甲基苯氧基膦腈纳米纤维膜为载体,实现了脂肪酶的高效固定化,载酶量和固定化酶活性保留率分别为20.4±2.7mg/g和63.7%。建立一种简单高效的聚膦腈糖基化方法。通过亲核取代和点击反应制备了含葡萄糖侧基的聚膦腈,反应效率达84%。在此基础上,将该方法应用于聚膦腈膜表面改性,实现了聚膦腈平板膜和纳米纤维膜表面的糖基化,采用SPR和荧光显微镜系统研究了不同蛋白质在糖基化聚膦腈膜表面的吸附与脱吸附行为。结果表明,糖基化聚膦腈膜可以有效抑制蛋白质的非特异性吸附,而对伴刀豆凝集素Con A则有较高的特异性识别作用。计算得到葡萄糖糖基化膜表面与Con A的饱和结合常数为Ka=6.73×106M-1。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚膦腈概述
• 1.2 聚膦腈的合成
• 1.2.1 HCCP热开环聚合
• 1.2.2 室温阳离子聚合
• 1.3 聚膦腈的功能化
• 1.3.1 非反应性聚膦腈的功能化
• 1.3.2 含功能化基团聚膦腈的合成
• 1.3.2.1 保护-脱保护法
• 1.3.2.2 点击化学
• 1.4 聚膦腈材料的制备
• 1.4.1 共混
• 1.4.2 静电纺丝
• 1.4.2.1 静电纺丝原理
• 1.4.2.2 同轴静电纺丝
• 1.5 课题提出与研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原材料
• 2.2 实验仪器设备
• 2.3 不同侧基聚膦腈的合成
• 2.3.1 六氯环三磷腈的提纯
• 2.3.2 聚二氯磷腈的合成
• 2.3.3 聚对甲基苯氧基膦腈的合成
• 2.3.4 聚丙炔胺基膦腈的合成
• 2.3.5 聚丙炔胺基膦腈的点击反应
• 2.4 聚膦腈/聚丙烯腈同轴静电纺丝纳米纤维膜的制备
• 2.5 聚对甲基苯氧基膦腈纳米纤维膜BSA吸附
• 2.5.1 绘制BSA标准曲线
• 2.5.2 BSA吸附研究
• 2.6 聚对甲基苯氧基膦腈纳米纤维膜的脂肪酶固定化
• 2.6.1 吸附法固定脂肪酶
• 2.6.2 脂肪酶载酶量的确定
• 2.6.2.1 Bradford法检测溶液中蛋白含量
• 2.6.2.2 BSA标准曲线的绘制
• 2.6.2.3 载酶量的计算
• 2.6.3 脂肪酶活性的测定
• 2.7 糖基化聚丙炔胺基膦腈膜与蛋白质相互作用研究
• 2.7.1 聚丙炔胺基膦腈膜的糖基化
• 2.7.1.1 聚丙炔胺基膦腈平板膜的糖基化
• 2.7.1.2 聚丙炔胺基膦腈纳米纤维膜的糖基化
• 2.7.2 糖基化聚丙炔胺基膦腈纳米纤维膜的蛋白质吸附研究
• 2.7.2.1 Con A和BSA标准曲线测定
• 2.7.2.2 蛋白质吸附研究
• 2.7.3 糖基化聚丙炔胺基膦腈纳米纤维膜的FL-Con A吸附研究
• 2.7.3.1 FL-Con A吸附研究
• 2.7.3.2 FL-Con A的脱吸附研究
• 2.8 常规表征方法
• 2.8.1 红外光谱
• 2.8.2 核磁共振氢谱
• 2.8.3 紫外光谱
• 2.8.4 场发射扫描电子显微镜
• 2.8.5 透射电子显微镜
• 2.8.6 荧光显微镜
• 2.8.7 表面水接触角测试
• 2.8.8 表面等离子体共振仪研究聚膦腈与蛋白质相互作用
• 第三章 聚对甲基苯氧基膦腈纳米纤维膜的制备及其酶固定化
• 3.1 引言
• 3.2 聚对甲基苯氧基膦腈的合成与表征
• 3.3 聚对甲基苯氧基膦腈的同轴静电纺丝
• 3.3.1 聚对甲基苯氧基膦腈溶液浓度的影响
• 3.3.2 聚丙烯腈溶液浓度的影响
• 3.3.3 纺丝液流速比的影响
• 3.3.4 同轴纺纤维核壳结构的表征
• 3.4 聚对甲基苯氧基膦腈纳米纤维膜的脂肪酶固定化
• 3.4.1 聚对甲基苯氧基膦腈纳米纤维膜BSA吸附性能
• 3.4.2 聚对甲基苯氧基膦腈纳米纤维膜脂肪酶固定化
• 3.5 本章小结
• 第四章 聚丙炔胺基膦腈纳米纤维膜的糖基化
• 4.1 引言
• 4.2 聚丙炔胺基膦腈的合成与表征
• 4.3 聚丙炔胺基膦腈的点击化学
• 2O体积比'>4.3.1 DMF和H₂O体积比
• 4.3.2 反应时间
• 4.3.3 反应温度
• 4.4 聚丙炔胺基膦腈平板膜的糖基化
• 4.4.1 点击反应时间对水接触角的影响
• 4.4.2 糖基化聚丙炔胺基膦腈平板膜与蛋白质相互作用
• 4.5 聚丙炔胺基膦腈纳米纤维膜的制备及其糖基化
• 4.5.1 聚丙炔胺基膦腈纳米纤维膜的制备及其糖基化
• 4.5.2 糖基化聚丙炔胺基膦腈纳米纤维膜与蛋白质相互作用
• 4.6 本章小结
• 第五章 论文总结
• 参考文献
• 作者简历