APTMS-NTA/PVDF金属亲和膜吸附牛血清白蛋白的研究

论文摘要

采用聚偏氟乙烯（PVDF）作为基膜材料，借助3-氨丙基三甲氧基硅烷（APTMS）和氮川三乙酸（NTA）的共价键合反应，应用物理共混/相转移技术使APTMS-NTA胶态物共混到PVDF分离膜中，制备了APTMS-NTA/PVDF亲和膜；通过化学亲和作用使该亲和膜表面分别载有Cu（Ⅱ）、Co（Ⅱ）、Ni（Ⅱ），继而制备了三种金属离子的固定化金属亲和膜（IMAM）；表征了亲和膜的结构和组成，开展了其吸附BSA的特性研究，实现了水溶液中蛋白质和氨基酸等生物大分子的吸附去除。本研究通过正交试验优化了APTMS-NTA/PVDF亲和膜的制备工艺；采用热重分析（TG）、红外光谱分析（FTIR）、核磁共振谱分析（NMR）技术表征了亲和膜的官能基团和热性能；开展了其吸附牛血清白蛋白（BSA）的特性研究，分析了Ca（Ⅱ）和PO43–共存对固定化金属亲和膜吸附BSA的性能的影响。FTIR和NMR表明3-氨丙基三甲氧基硅烷与氮川三乙酸的共价结合物已经混入PVDF基膜中，金属离子及BSA也配位连接到亲和膜上。Cu（Ⅱ）、Co（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）三种金属离子的负载量分别为1.68、0.565、1.354μmol/cm2，三种金属亲和膜对BSA的吸附量分别为0.062、0.13、0.047mg/μmolM（Ⅱ），其吸附BSA的性能排序为： Co（Ⅱ）-IMAM>Cu（Ⅱ）-IMAM>Ni（Ⅱ）-IMAM。共存PO43–对金属亲和膜吸附BSA性能的干扰影响较Ca（Ⅱ）显著。固定化金属亲和膜对BSA的等温吸附过程符合Langmuir模型，吸附动力学过程符合准二级动力学方程。热力学参数G0<0、 H0>0，证实了金属亲和膜对BSA的吸附为自发的吸热过程。吸/脱附实验表明，金属亲和膜具有良好的再生利用性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 蛋白质和氨基酸等生物大分子的常规处理方法及模型蛋白简介
• 1.1.1 蛋白质和氨基酸等生物大分子常规分离方法
• 1.1.2 模型蛋白 BSA 介绍
• 1.2 亲和膜研究进展
• 1.2.1 亲和膜技术
• 1.2.2 固定化金属亲和膜
• 1.2.3 金属亲和膜材料及制备方法
• 1.3 本课题的研究内容与技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第2章 APTMS-NTA/PVDF 金属亲和膜的制备与表征
• 2.1 实验试剂与仪器
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 APTMS-NTA/PVDF 金属亲和膜的制备
• 2.2.2 APTMS-NTA/PVDF 亲和膜的性能测试
• 2.2.3 APTMS-NTA/PVDF 亲和膜的表征
• 2.3 结果分析与讨论
• 2.3.1 工艺优化实验分析
• 2.3.2 性能分析
• 2.3.3 热重分析
• 2.3.4 FTIR 分析
• 2.3.5 NMR 分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 APTMS-NTA/PVDF 金属亲和膜对 BSA 吸附特性研究
• 3.1 实验材料及仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 pH 值及离子强度对 BSA 吸附的影响
• 3.2.2 共存离子对 BSA 吸附的影响
• 3.2.3 APTMS-NTA/PVDF 金属亲和膜的再生利用性能
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 pH 值及离子强度对金属亲和膜吸附 BSA 的影响
• 3.3.2 共存离子对金属亲和膜吸附 BSA 特性的影响
• 3.3.3 APTMS-NTA/PVDF 金属亲和膜解吸
• 3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介