本文關鍵詞：多維蛋白質雜化納米花在納米纖維表面的形成及生長機理研究

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【摘要】：蛋白質是構成細胞的基本有機物,也是所有生命活動的主要承擔者。將蛋白質固定在基體表面,可以將蛋白質的生物功能及特性轉移到基體表面,使其成為功能化的生物材料,拓展其在生物傳感器,生物反應器,生物芯片,以及生物大分子分離等研究領域的應用。納米纖維具有比較大的比表面積,較好的生物相容性及較高的吸附性能,因此本研究選擇親水性較好的PVA-co-PE納米纖維為基體來固定蛋白質。首先利用三聚氯氰將納米纖維表面活化,并引入亞氨基二乙酸(IDA),再通過IDA-Cu2+螯合作用將Cu2+固定在納米纖維膜表面,最后通過Cu2+與蛋白質和PO43-之間的協(xié)同作用將蛋白質以納米花的形態(tài)固定在PVA-co-PE纖維膜表面,形成蛋白質-無機雜化納米花。分別選擇通過SEM、FTIR-ATR以及接觸角研究了不同改性階段納米纖維膜的表面結構及性能,并通過與PVA-co-PE平板膜、纖維素濾紙作對比分析了界面對蛋白質-無機雜化納米花固定的影響。在此基礎上,采用相同機理利用溶液法制備了游離態(tài)的蛋白質-雜化納米花,利用SEM、TEM、XRD對比分析了固定納米花和游離納米花的結構。結果表明,固定在納米纖維表面的蛋白質-雜化納米花與游離態(tài)的納米花具有相同結構,由于納米纖維膜具有較高的比表面積,因此表面所固定的蛋白質-無機納米花密度較高,結構致密且完整。為了研究蛋白質-無機納米花的形成及調控機理,本文研究了BSA濃度、磷酸鹽緩沖溶液濃度、反應時間、p H值對雜化納米花形態(tài)結構的影響,并提出了納米纖維膜表面蛋白質-雜化納米花的形成機理。結果表明:蛋白質雜化納米花的形成建立在Cu_3(PO_4)_2·3H_2O納米花的基礎之上,因此Cu2+和PBS是蛋白質雜化納米花形成的必要條件。BSA濃度、磷酸鹽緩沖溶液濃度、反應時間、p H值、蛋白質種類都會影響雜化納米化的形態(tài),導致納米花的形態(tài)大小、致密性和數(shù)量發(fā)生變化。多維納米花結構的生長遵循Ostwald熟化機理和取向生長機理,首先在納米纖維表面形成晶核,并以此為中心形成多個晶片,晶片向四周進行生長從而形成納米花狀結構。此外,為了研究納米纖維膜表面雜化納米花的活性及穩(wěn)定性,本文制備了表面固定有HRP-Cu_3(PO_4)_2·3H_2O雜化納米花的納米纖維膜。通過測量HRP催化H_2O2和愈創(chuàng)木酚產生的生成物,來探究其活性及穩(wěn)定性。研究表明,HRP的濃度會影響納米纖維膜表面HRP-Cu_3(PO_4)_2·3H_2O雜化納米花的活性,當HRP濃度為0.5 g/L時,雜化納米花的活性最高,90天之后仍能保持80%的相對活性,可以在p H5-p H7范圍內使用,而90天后游離酶的相對活性只有5%,且只能在p H7下使用。
【關鍵詞】：納米纖維 蛋白質 納米花 金屬螯合
【學位授予單位】：武漢紡織大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 蛋白質固定11-13
• 1.2.1 吸附法固定蛋白質11-12
• 1.2.2 交聯(lián)法固定蛋白質12
• 1.2.3 包埋法固定蛋白質12
• 1.2.4 共價鍵結合法固定蛋白質12-13
• 1.3 蛋白質固定技術的應用13-14
• 1.3.1 蛋白質固定技術在蛋白質芯片中的應用13-14
• 1.3.2 蛋白質固定技術在生物傳感器中的應用14
• 1.4 納米材料在蛋白質固定方面的研究14-17
• 1.4.1 聚合物納米材料14-15
• 1.4.2 氧化物納米材料15-16
• 1.4.3 單質納米材料16-17
• 1.5 多維花狀結構納米材料的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5.1 無機納米花材料17
• 1.5.2 有機-無機雜化納米花材料17-18
• 1.6 本課題研究的意義和主要研究內容18-20
• 2 蛋白質雜化納米花在PVA-co-PE納米纖維膜表面的構筑20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 實驗部分20-23
• 2.2.1 實驗原料20-21
• 2.2.2 實驗儀器及設備21
• 2.2.3 樣品的制備21-22
• 2.2.3.1 納米纖維膜表面雜化納米花的固定21-22
• 2.2.3.2. 游離態(tài)雜化納米花的制備22
• 2.2.4 樣品的表征22-23
• 2.2.4.1 紅外測試22-23
• 2.2.4.2 SEM測試23
• 2.2.4.3 XRD測試23
• 2.2.4.4 TEM測試23
• 2.3 結果與討論23-30
• 2.3.1 PVA-co-PE納米纖維膜的改性及結構性能表征分析23-25
• 2.3.2 納米纖維膜表面蛋白質-無機雜化納米花的形態(tài)結構分析25-27
• 2.3.3 游離態(tài)蛋白質-雜化納米花的形態(tài)結構分析27-29
• 2.3.4 蛋白質-無機雜化納米花的結晶結構分析29-30
• 2.4 本章小結30-32
• 3 蛋白質-無機雜化納米花的形成機理及其影響因素32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 實驗部分32-35
• 3.2.1 實驗原料32-33
• 3.2.2 實驗儀器及設備33
• 3.2.3 樣品的制備33-34
• 3.2.3.1 吸附不同濃度的蛋白質33
• 3.2.3.2 吸附不同時間的蛋白質33
• 3.2.3.3 吸附不同濃度強度的PBS溶液33-34
• 3.2.3.4 吸附不同pH的緩沖溶液34
• 3.2.4 樣品的表征34-35
• 3.2.4.1 紅外測試34
• 3.2.4.2 SEM測試34
• 3.2.4.3 表面元素分析34-35
• 3.3 結果與討論35-44
• 3.3.1 納米纖維膜表面結構對蛋白質固定的影響35-37
• 3.3.2 蛋白質濃度對雜化納米花形態(tài)結構的影響37-40
• 3.3.4 吸附時間對雜化納米花形態(tài)結構的影響40-41
• 3.3.5 磷酸鹽緩沖液對雜化納米花形態(tài)結構的影響41-43
• 3.3.6 pH值對雜化納米花形態(tài)結構的影響43-44
• 3.3.7 雜化納米花的形成機理44
• 3.4 本章小結44-46
• 4 HRP-Cu_3(PO_4)_2·3H_2O雜化納米花的活性及穩(wěn)定性研究46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 實驗部分46-49
• 4.2.1 實驗原料46-47
• 4.2.2 實驗儀器及設備47
• 4.2.3 樣品的制備47
• 4.2.4 表面固定HRP雜化納米花的納米纖維膜活性測試47-49
• 4.2.4.1 表面固定不同濃度HRP的納米纖維膜的活性測試48
• 4.2.4.2 檢測不同濃度H_2O2測試48
• 4.2.4.3 時間穩(wěn)定性測試48
• 4.2.4.4 pH值穩(wěn)定性測試48-49
• 4.3 結果與討論49-53
• 4.3.1 納米纖維膜表面HRP-Cu_3(PO_4)_2·3H_2O雜化納米花催化活性49-50
• 4.3.2 HRP濃度對納米纖維膜表面雜化納米花催化活性的影響50-51
• 4.3.3 HRP-Cu_3(PO_4)_2·3H_2O雜化納米花的pH值穩(wěn)定性分析51-52
• 4.3.4 HRP-Cu_3(PO_4)_2·3H_2O雜化納米花的時間穩(wěn)定性分析52-53
• 4.4 本章小結53-54
• 5 總結54-55
• 參考文獻55-60
• 附錄60-61
• 致謝61

【參考文獻】

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本文編號：914083