蛋白质分子印迹纳米复合材料的制备及其应用研究

论文摘要

蛋白质组学作为后基因组时代出现的新兴研究领域之一,其研究正得到越来越多的关注。探索新的分离技术和方法,解决复杂生物体系下高丰度蛋白质的去除和低丰度蛋白质的富集是当前蛋白质组研究所要面临的瓶颈问题之一。分子印迹纳米复合材料融合了分子印迹技术的高选择性和纳米材料高比表面积的优势,是近年来备受关注的一种新型仿生材料。基于此技术,围绕复杂生物体系中高丰度蛋白质的选择性去除,本论文开展了基于蛋白质分子印迹纳米复合材料制备方法及应用方面的研究。本论文内容包括：1.综述分子印迹技术与纳米材料及其研究进展；着重描述蛋白质分子印迹纳米材料的现状、难点和制备方法,以及应用和发展；此外,简要介绍本论文的研究意义和研究内容。2.以自制的二氧化硅纳米粒子为载体,以溶菌酶（Lyz）为模板,以丙烯酰胺为功能单体,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,利用过硫酸铵自由基聚合,合成一种表面形貌好、粒径均一、单分散性好的蛋白质分子印迹纳米复合硅球,结合扫描电镜、红外光谱、紫外/可见吸收光谱等表征手段,系统地考察吸附条件、交联剂浓度以及凝胶度对材料印迹效果和模板的选择性识别的影响。在最优条件下,合成的印迹聚合物对模板蛋白Lyz的印迹因子（α）达1.68。该材料可成功地应用鸡蛋清和人血清中Lyz的选择性富集或去除。3.以～70nm的SiO2纳米粒子为载体,以牛血红蛋白（BHb）为模板蛋白,利用多巴胺在碱性条件下自聚原理,制备基于聚多巴胺包覆的蛋白质分子印迹纳米复合硅球。制得的纳米复合硅球具有良好的核-壳结构、尺度小、粒径均一、比表面积大等特点。该分子印迹聚合物材料对模板蛋白具有较强的识别效果,理论最大吸附量（Qmax）和印迹因子（a）分别为370 mg/g和4.98。同时,通过应用研究表明,该材料可应用于牛全血中牛血红蛋白的高效去除。4.利用硼酸与糖蛋白的亲和作用机理,以糖蛋白HRP为模板,以3-丙烯酰胺基苯硼酸（AAPBA）、氨丙基三甲氧基硅烷（APTES）,正辛基三乙氧基硅烷（OTMS）为功能单体,制备了一种基于糖蛋白印迹的分子印迹聚合物纳米复合硅球。由于硼酸基团与模板蛋白的可逆共价作用,使得模板蛋白容易进出识别位点。制得的纳米复合硅球具有良好的核-壳结构,尺度小、粒径均一、比表面积大等特点。在最优条件下,合成的印迹聚合物对模板糖蛋白HRP最大吸附量为35mg/g,印迹因子为1.95。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 分子印迹
• 1.1.1 分子印迹概述
• 1.1.2 分子印迹技术基本原理
• 1.1.3 分子印迹技术的分类
• 1.2 纳米材料与分子印迹
• 1.2.1 纳米材料概述
• 1.2.2 纳米材料与分子印迹技术
• 1.3 蛋白质分子印迹纳米材料
• 1.3.1 蛋白质印迹的现状与难点
• 1.3.2 蛋白质印迹的方法
• 1.3.2.1 包埋法
• 1.3.2.2 表面印迹法
• 1.3.2.3 抗原决定基法
• 1.3.3 蛋白质印迹的应用前景
• 1.4 本论文的研究意义与研究内容
• 第二章 表面分子印迹聚合物纳米复合硅球制备及溶菌酶的识别研究
• 摘要
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂及仪器
• 2.2.2 二氧化硅纳米粒子的制备及其功能化
• 2.2.3 蛋白质分子印迹聚合物纳米复合硅球的合成
• 2.2.4 吸附实验
• 2.2.5 样品处理和SDS-PAGE实验
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 蛋白质分子印迹聚合物的合成
• 2.3.2 印迹聚合物的表征
• 2.3.2.1 形貌表征
• 2.3.2.2 红外光谱（IR）
• 2.3.3 凝胶度和交联度的优化
• 2.3.4 pH的影响
• 2.3.5 盐浓度的影响
• 2.3.6 吸附等温曲线
• 2.3.7 吸附动力学
• 2.3.8 选择性吸附
• 2.3.9 竟争性吸附
• 2.3.10 聚合物的再生
• 2.4 应用
• 2.4.1 模拟样分析
• 2.4.2 实际样分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 聚多巴胺包覆的蛋自质分子印迹聚合物纳米复合材料的制备及应用研究
• 摘要
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂及仪器
• 3.2.2 二氧化硅纳米粒子的合成
• 3.2.3 蛋白质分子印迹聚合物的合成
• 3.2.4 吸附实验
• 3.2.5 样品处理和SDS-PAGE实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 印迹聚合物的合成
• 3.3.2 印迹聚合物的表征
• 3.3.2.1 形貌表征
• 3.3.2.2 红外光谱（IR）
• 3.3.2.3 热重分析（TG）
• 3.3.2.4 氮气物理吸附分析（BET）
• 3.3.3 模板蛋白量的影响
• 3.3.4 吸附条件的选择
• 3.3.5 吸附等温曲线
• 3.3.6 吸附动力学
• 3.3.7 选择性吸附
• 3.3.8 竞争性吸附
• 3.3.9 聚合物的再生
• 3.3.10 方法学验证
• 3.4 应用
• 3.4.1 模拟样分析
• 3.4.2 实际样分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 糖蛋白分子印迹聚合物纳米复合材料的制备及识别研究
• 摘要
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 AAPBA的合成
• 4.2.3 二氧化硅纳米粒子的合成及表面修饰
• 4.2.4 蛋白质分子印迹聚合物的合成
• 4.2.5 吸附实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 蛋白质分子印迹聚合物的合成
• 4.3.2 AAPBA表面修饰
• 4.3.3 载体与功能单体比例的优化
• 4.3.4 印迹聚合材料的表征
• 4.3.4.1 形貌表征
• 4.3.4.2 红外光谱（IR）
• 4.3.5 吸附等温曲线
• 4.3.6 吸附动力学
• 4.3.7 选择性吸附
• 4.3.8 竞争性吸附
• 4.3.9 方法的验证
• 4.3.10 聚合物的再生
• 4.4 本章小结
• 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文