【摘要】：生物分子具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對環(huán)境敏感等特點,極難制備晶面完整、粒度大的晶體產(chǎn)品。近年來,膜界面展現(xiàn)出高效制備指定晶體產(chǎn)品的優(yōu)勢。其中,水凝膠復(fù)合膜(HCMs)是一種界面性質(zhì)高度可控的材料,有望實現(xiàn)界面誘導(dǎo)成核及高效結(jié)晶調(diào)控。因此,本文制備了系列NIPAM-PEGDA HCMs,應(yīng)用于溶菌酶的晶體形貌調(diào)控及尿酸轉(zhuǎn)晶過程中,展開HCMs在生物分子連續(xù)膜結(jié)晶過程中的調(diào)控機(jī)制和應(yīng)用研究。首先利用基膜-水凝膠預(yù)聚物-玻璃板構(gòu)成的“三明治結(jié)構(gòu)”,使預(yù)聚物介于玻璃板與基膜間的隔氧環(huán)境中,建立了一種新型的HCMs制備方法,提高了聚合速率及復(fù)合層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。復(fù)合膜溶脹時表現(xiàn)出“指紋狀”褶皺,這種仿生結(jié)構(gòu)可根據(jù)環(huán)境變化控制網(wǎng)格的收縮和擴(kuò)張,調(diào)控生物分子及鹽離子聚集,使水凝膠界面的結(jié)晶微環(huán)境高度可控。通過NIPAM與PEGDA共聚,使HCMs兼具溫度、pH響應(yīng)能力和溶劑傳質(zhì)能力:隨溫度的降低,pH值的減小,HCMs的接觸角減小,相應(yīng)的異相成核吉布斯自由能減小,可在低過飽和濃度下實現(xiàn)可控的異相成核,增大了調(diào)控精度,提升了指定晶體成核的可控性。通過凝膠層的鹽吸附-重結(jié)晶實驗,證實隨著網(wǎng)格平均尺寸的增大,鹽晶平均尺寸增大,晶體形貌趨向多向生長,揭示了水凝膠界面對成核結(jié)晶的調(diào)控潛力。將HCMs應(yīng)用在模型蛋白溶菌酶的膜結(jié)晶過程中,通過控制溫度、pH、洗脫液濃度可調(diào)控不同的晶體形狀。結(jié)果表明,PP膜結(jié)晶制備的晶體更趨向生成“棒狀”、長六邊形等不理想形態(tài),且粒徑不均一,平均粒徑小(約20μm),而PEGDA HCM有效降低了“棒狀”晶體的比例,增加了六邊形及多面體形晶體的制備選擇性。PEGDA-NIPAM HCM膜結(jié)晶中,既實現(xiàn)了晶面生長完整的擬球體晶形的高選擇性制備(選擇性達(dá)97%),又通過調(diào)控溫度、pH值,制備了有多向成核生長特征的“花形”晶體,平均粒徑約120μm,選擇性達(dá)98%。這一結(jié)果證明PEGDA-NIPAM HCM可調(diào)控晶體多向成核生長,并可通過增大洗脫液濃度,在保證高形貌選擇性的情況下,將晶體生長時間縮短30%以上。進(jìn)一步將HCMs應(yīng)用于尿酸鹽轉(zhuǎn)晶過程,建立了基于HCMs的仿生界面,實現(xiàn)了尿酸鹽轉(zhuǎn)晶機(jī)制和過程研究平臺。結(jié)果表明,凝膠片對尿酸鈉晶體的形成具有明顯影響,隨著凝膠片質(zhì)量的增加,尿酸鹽晶體經(jīng)歷了“花簇狀”-“球狀”-“黏連球狀”的轉(zhuǎn)變歷程。凝膠界面上的3D網(wǎng)格結(jié)構(gòu)促進(jìn)二水合尿酸晶體失水及對鈉離子的吸附,使“針狀”尿酸鈉晶體消失,“球狀”尿酸鈉晶體出現(xiàn),對尿酸鈉晶體形貌有積極調(diào)控作用。以上研究結(jié)果為痛風(fēng)疾病的治療和機(jī)制研究提供了新的思路和潛在的研究平臺。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2714596