本文關(guān)鍵詞：基于光學(xué)信號的聚合物pH傳感膜，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：適應(yīng)高通量篩選的微型生物反應(yīng)器已經(jīng)在國際上取得廣泛關(guān)注,光學(xué)傳感技術(shù)的引入為生物反應(yīng)器的微型化奠定了基礎(chǔ)。微型生物反應(yīng)器的成功操作依賴于對培養(yǎng)液pH值的監(jiān)測和控制,聚合物pH化學(xué)探針可以制成傳感膜安裝在微型反應(yīng)器上,具有高通量篩選、非入侵性、容易集成等特征。甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)和傳感分子(NI)共聚合得到的聚合物具有良好的親水性、生物相容性和成膜性,同時避免了小分子在聚合物中摻雜時的溶出。本文研究了聚合條件、制膜方式、膜的厚度、單體比例和金屬離子對pH膜的傳感性能影響,制備了具有靈敏度高、選擇性高和穩(wěn)定性好的pH傳感膜。為了進(jìn)一步提高膜的響應(yīng)速率,將含有金剛烷的單體引入聚合物中,結(jié)果表明隨著側(cè)鏈金剛烷基團的含量增加,其共聚物傳感膜的pH響應(yīng)時間變長；而將強親水性的聚乙二醇引入共聚合物中,發(fā)現(xiàn)共聚物膜的pH響應(yīng)速率得到了提高。將此pH傳感膜應(yīng)用于酵母發(fā)酵液中進(jìn)行測試,具有良好的pH值在線監(jiān)測性能。設(shè)計三種偶氮苯類化合物Azo-H、Azo-CH3和Azo-COOH,單體隨著溶劑的極性增強而最大吸收波長出現(xiàn)紅移,且吸電子基團(-COOH)可以增大偶氮苯的最大吸收波長。其聚合物傳感膜在pH=-0.5-1.5具有良好的線性響應(yīng),同時伴隨著吸收波長的移動,在強堿性條件下聚合物傳感膜因為酯基的水解而無法進(jìn)行pH值的傳感。
【關(guān)鍵詞】：微型生物反應(yīng)器 聚合物 pH傳感膜 響應(yīng)速率
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ317;TB383.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-23
• 1.1 PH值檢測的概述10-11
• 1.2 化學(xué)探針的簡介11
• 1.3 熒光探針以及傳感機理11-13
• 1.3.1 光致電子轉(zhuǎn)移(PET)12
• 1.3.2 分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(ICT)12-13
• 1.3.3 激基締合物/復(fù)合物(EXCIMER/EXCIPLEX)13
• 1.3.4 熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)13
• 1.4 吸收型探針傳感機理13
• 1.5 PH化學(xué)探針13-17
• 1.5.1 PH熒光型化學(xué)探針14-15
• 1.5.2 基于PET機理的PH化學(xué)探針15-16
• 1.5.3 PH吸收型化學(xué)探針16-17
• 1.6 聚合物PH探針17-19
• 1.7 聚合物PH探針在微型生物反應(yīng)器中的應(yīng)用19-21
• 1.8 研究目的和主要內(nèi)容21-23
• 第2章 含萘酰亞胺基團的熒光聚合物PH傳感膜的構(gòu)建23-39
• 2.1 引言23-24
• 2.2 實驗部分24-27
• 2.2.1 試劑與儀器24-25
• 2.2.2 甲基丙烯酰氯的合成25
• 2.2.3 化合物(I)的合成25-26
• 2.2.4 化合物(2)的合成26
• 2.2.5 NI的合成26-27
• 2.2.6 二元共聚物的合成27
• 2.2.7 傳感膜的制備27
• 2.2.8 PH傳感膜的紫外吸收和熒光測試27
• 2.3 結(jié)果與討論27-38
• 2.3.1 目標(biāo)化合物的表征28-29
• 2.3.2 聚合條件的選擇和聚合物的分子量29
• 2.3.3 PH聚合物的傳感機理29-30
• 2.3.4 膜的制備方法對其性能的影響30-31
• 2.3.5 傳感膜的吸收31-32
• 2.3.6 膜的厚度對傳感性能的影響32-33
• 2.3.7 聚合物濃度對傳感膜的影響33-34
• 2.3.8 聚合單體比例的選擇34
• 2.3.9 聚合物PH傳感膜的響應(yīng)范圍34-36
• 2.3.10 聚合物pH傳感膜的選擇性36-37
• 2.3.11 聚合物PH傳感膜的穩(wěn)定性37-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第3章 應(yīng)用于生物發(fā)酵在線監(jiān)測的PH傳感膜39-52
• 3.1 引言39-40
• 3.2 實驗部分40-43
• 3.2.1 試劑與儀器40
• 3.2.2 金剛烷甲基丙烯酰胺(AD-MA)的合成40
• 3.2.3 聚乙二醇單甲基丙烯酸酯(PEG-MA)的合成40-41
• 3.2.4 含金剛烷的三元共聚物(P-AD1,P-AD5,P-AD10)的合成41
• 3.2.5 含MMA的H元聚合物P(HEMA-MMA-NI)的合成41-42
• 3.2.6 含PEG的三元共聚物(P(PEG10),P(PEG15),P(PEG20))的合成42
• 3.2.7 聚合物膜的制備42
• 3.2.8 聚合物膜響應(yīng)性能的測試42
• 3.2.9 接觸角的測量42-43
• 3.3 結(jié)果與討論43-51
• 3.3.1 PEG-MMA和AD-MA的制備與表征43-45
• 3.3.2 三元共聚物的合成45
• 3.3.3 不同厚度膜的響應(yīng)速率45-46
• 3.3.4 生物發(fā)酵罐測試系統(tǒng)以二元聚合物傳感膜的性能測試46-47
• 3.3.5 含金剛烷的三元共聚物的PH傳感性能47-48
• 3.3.6 PH傳感膜的接觸角48-49
• 3.3.7 含MMA的三元共聚物膜的PH傳感性能49-50
• 3.3.8 不同親水性膜的三元共聚物的PH傳感性能50
• 3.3.9 PH傳感膜在酵母培養(yǎng)液中的測試50-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第4章 基于偶氮苯類變色的PH傳感膜52-64
• 4.1 引言52-53
• 4.2 實驗部分53-57
• 4.2.1 試劑與儀器53-54
• 4.2.2 化合物(1)的合成54
• 4.2.3 化合物AZO-H的合成54-55
• 4.2.4 化合物(2)的合成55
• 4.2.5 化合物AZO-CH_3的合成55-56
• 4.2.6 化合物(3)的合成56
• 4.2.7 化合物AZO-COOH的合成56-57
• 4.2.8 聚合物P(HEMA-H)、P(HEMA-CH_3)和P(HEMA-COOH)的合成57
• 4.3 結(jié)果與討論57-62
• 4.3.1 化合物AZO-H、Azo-CH_3和Azo-COOH的合成設(shè)計以及表征57-59
• 4.3.2 化合物AZO-H、Azo-CH_3和Azo-COOH在不同溶劑下的紫外吸收59-61
• 4.3.3 三個聚合物傳感膜酸性溶液中的PH傳感性能61-62
• 4.3.4 P(HEMA-COOH)在堿溶液的測試62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第5章 總結(jié)64-65
• 參考文獻(xiàn)65-72
• 致謝72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：256734