多孔聚合物微球的制备及其对蛋白质吸附性能的研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要多孔聚合物微球具有固相化载体特有的易于分离和提纯、易于制备和功能化以及对生物体相容性可调等特点，已广泛用作蛋白质等生物大分子的吸附分离材料。多孔聚合物微球对蛋白质的吸附与微球的表面性质和孔结构密切相关。苯乙烯．二乙烯基苯共聚物(St．DVB)具有良好的物理化学稳定性、较高的比表面积和可调的孔结构，可对蛋白质进行有效的吸附。由于St．DVB表面具有强疏水性，在吸附蛋白质的同时可能会导致吸附在表面的蛋白质分子发生构象改变，而研究表明吸附在亲水性表面的蛋白质形变则要小得多。因此，为

2、了减少吸附过程对蛋白质结构的破坏需对吸附剂表面的亲水性进行改善。本文利用悬浮聚合法制备了强疏水性的多孔苯乙烯．二乙烯基苯共聚物微球和含2．乙烯基吡啶(2VP)亲水性基团的多孔2VP／St／DVB共聚物微球，并研究了其对牛血清白蛋白(BSA)的吸附性能。以苯乙烯为原料、二乙烯基苯为交联剂、甲苯与正庚烷混合液为致孔剂、聚乙烯醇(PVA)为分散剂、BPO为引发剂，采用悬浮聚合法成功制备了多孔苯乙烯．--7,烯基苯共聚物微球(St．DVB)。对制备过程的PVA分散剂浓度、电解质用量及搅拌速度等工艺条件对St

3、．DVB微球成形、粒径及其分布的影响进行了研究，发现在搅拌速度为400rpm、分散剂PVA浓度为O．5g／mL并加入2wt％电解质NaCl的条件下可制得具有良好球形及合适粒径及分布的St．DVB微球。在不同的混合致孔剂组分、单体与混合致孔剂用量配比及交联剂用量江苏大学硕士学位论文条件下制备了一系列St．DVB多孔微球。通过低温N2吸附法获得微球的吸附一脱附等温线，并采用多点BET、BJH等方法对微球的比表面积、孔体积、平均孔径及孔径分布等微观孔结构进行表征，研究了它们对St．DVB多孔微球孔结构的影

4、响。结果发现，混合致孔剂中甲苯量少于正庚烷量时，随着甲苯的增多，微球比表面积逐渐增大；在甲苯量与正庚烷量1：1时，比表面积达到最大值；随着甲苯量的继续增大，比表面积将减小，孔体积与平均孔径则随着甲苯量的增多呈递减趋势。单体与致孔剂混合致孔剂用量配比对微球孔结构的影响不及致孔剂的影响显著，在单体与致孔剂体积比较小时，随着单体用量的增加，微球比表面积增大；单体与致孔剂体积比为1：l时，比表面积达到最大值；随着单体用量的继续增加，比表面积有所下降，孔体积与平均孔径则随单体用量的增加而逐渐减小。交联剂用量对

5、微球孔结构的影响最为显著，随着交联剂用量的增加，比表面积与孔体积都显著增大，平均孔径明显递减。以苯乙烯和2．乙烯基吡啶为原料、二乙烯基苯为交联剂、甲苯与正庚烷混合液为致孔剂、2．羟乙基纤维素和明胶混合溶液为分散剂、AIBN为引发剂，在惰性气体氮气的氛围中通过悬浮聚合法成功制备了多孔2VP／St／DVB共聚物微球。通过傅立叶红外光谱和CHN元素分析等手段表征发现，2VP单体几乎可以完全参与共聚反应。利用低温N2吸附法研究了2VP单体用量和交联剂用量对多孔2VP／St／DVB共聚物微球孔结构的影响，结果

6、表明2VP用量增加，会使微球的比表面积、孔体积与微孔体积逐渐减小，平均孔径逐渐增大；交联剂用量增加，会使微球的比表面积、孔体积与微孔体积显著增加，平均孔径明显减小。江苏大学硕士学位论文以强疏水性的St．DVB和含2．乙烯基吡啶亲水性基团的2VP／St／DVB多孔聚合物微球为吸附剂，牛血清白蛋白(BSA)为模型蛋白，研究了BSA在吸附剂上的吸附行为。结果发现，BSA的吸附与时间有关，开始吸附时速率较大，4h左右基本达到吸附饱和。不管吸附剂表面是强疏水性还是具有一定亲水性，它对BSA的吸附能力都主要取决

7、于吸附剂的比表面积和孔体积，比表面积和孔体积越大，BSA的最大吸附量就越大。其中介孔体积较比表面积更能准确地反映出吸附剂孔结构对BSA这样的大尺寸分子吸附的影响，BSA最大吸附量随介孔体积的增大而增大。实验测定了牛血清蛋白在吸附剂上的吸附等温线，发现吸附剂对BSA的吸附量随着BSA初始浓度的增大而增加，在较低的浓度范围内，吸附量随着BSA浓度的增大而增加的趋势比较明显；在较高的浓度范围内增加的趋势变缓。利用线性最小二乘法对吸附等温线进行直线拟合，结果表明牛血清蛋白在强疏水性吸附剂和含亲水性基团的吸附

8、剂上的吸附平衡关系既可用Langmuir方程描述，也可用计量置换关系和Langmuir-Freundlich模型来描述。其中Langmuir-Freundlich方程拟合的相关系数最高，结果更可靠。通过拟合得到的相关参数值可知吸附剂的疏水作用越强，它对BSA的吸附亲合力就越大，吸附速率也越快。关键词：多孔聚合物微球，St．DVB，2．乙烯基吡啶，孔结构，牛血清蛋白，吸附UI江苏大学硕士学位论文ABSTRACTPorouspolymermicrosphereshaveb