【摘要】：分子印跡技術(Molecular imprinted technology,MIT)是一種高效且有發(fā)展前景的技術,可以為目標分子“量身定做”結合位點。在模板分子存在下,通過合適的功能單體和交聯(lián)劑共聚或縮聚形成分子印跡聚合物(Molecularly imprinted polymers,MIPs)。在去除模板分子后,所形成三維識別位點能夠有選擇性的重新結合目標分子。由于結合位點的存在,MIPs對模板分子具有很強的選擇性識別能力,這與鑰匙和鎖的關系類似。相比于天然受體(例如:酶,核酸,抗體,活性蛋白等),MIPs擁有優(yōu)良的性質。到目前為止,分子印跡技術在小分子研究方面已經得到了良好發(fā)展。但對于印跡生物大分子(如蛋白質、微生物、病毒和DNA)仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。這是因為生物大分子模板不易洗脫,印跡位點難于接觸,并且大分子物質的構象靈活,分子量大。因此,需要探索新的方法來解決上述問題。離子液體(Ionic liquids,ILs)是由有機陽離子和有機或無機陰離子組成的低溫熔融有機鹽。離子液體以其獨特性質,如化學穩(wěn)定性高,不可燃性,蒸汽壓小,離子電導率高,在化學的各個領域引起了越來越多的關注。特別是在制備分子印跡聚合物中,咪唑離子液體不僅被用作溶劑和穩(wěn)定劑,而且還被用作有機表面改性劑和功能單體。本研究將分子印跡技術和離子液體相結合,制備了三種新型的可對生物大分子進行選擇性識別和分離的磁性表面分子印跡聚合物并對其吸附性能進行了系統(tǒng)性研究。主要內容如下:(1)基于離子液體功能化磁性微球上接枝印跡聚合層對DNA的吸附和特異性識別研究在二氧化硅包覆的四氧化三鐵微球表面引入咪唑離子液體(Fe_3O_4@SiO_2@IL),以鮭魚精DNA為模板分子,N-3-(3-三乙氧基硅丙基)-3-甲基咪唑氯化鹽([TESPMIM]Cl)和N-3-(3-三乙氧基硅丙基)-3-氨基丙基咪唑氯化鹽([TESPAPMIM]Cl)(IL)為功能單體,四乙氧基硅烷(TEOS)為交聯(lián)劑,通過溶膠-凝膠法在離子液體修飾的微球表面接枝印跡聚合層,合成了分子印跡微球(Fe_3O_4@SiO_2@IL-MIPs)。由于咪唑離子液體和DNA都溶于水,因此必須在水介質中實現印跡過程,才能很好地保持DNA構象的完整性。采用傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)、熱重分析(TGA)、透射電子顯微鏡(TEM)、X-射線衍射(XRD)和振動樣品磁強計(VSM)等對合成的表面印跡微球進行了表征。所合成的印跡微球對DNA的吸附量可達到162.4 mg·g~(-1);在pH值為5.10時,印跡微球對DNA有較好的選擇性吸附,印跡因子達到6.65;并且還表現出快速分離,良好的重復使用性和快速洗脫特征。此外,印跡微球可以有效地從小牛全血中分離和吸附DNA。所擬方法為在復雜基質中特異性捕獲DNA提供了新思路。(2)基于磁性離子液體-分子印跡聚合物的制備及對溶菌酶的特異性識別和分離研究以雙鍵修飾的四氧化三鐵納米顆粒(Fe_3O_4@VTEO)作為載體材料,1-(?-乙酸烯丙酯)-3-N-(3-氨基丙基)-咪唑氯化鹽([AAPIM]Cl)(IL)作為功能單體,合成了一種簡便的核-殼型離子液體分子印跡聚合物(Fe_3O_4@VTEO@IL-MIPs),并用于特異性提取溶菌酶(Lyz)。在Fe_3O_4納米粒子表面包覆印跡聚合層,可以防止Fe_3O_4納米粒子的氧化和團聚。在制備印跡聚合物中,離子液體與模板形成強烈的相互作用,顯著提高了印跡效果。通過透射電鏡(TEM)、熱重分析(TGA)、X-射線衍射(XRD)、振動樣品磁強計(VSM)和傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)表征了印跡聚合物的組成和結構;并用圓二色譜(CD)測定了溶菌酶的二級結構。所合成的印跡微球對溶菌酶的吸附容量可以達到213.7 mg·g~(-1),其印跡因子為2.02。此外,選擇2.5 h作為合適的吸附時間。重復利用實驗可以看出,離子液體-印跡微球至少可以重復使用四次。所擬定的離子液體-印跡微球可以成功地將Lyz從雞蛋清實際樣品中分離出來。(3)基于不飽和雙鍵咪唑類離子液體為交聯(lián)劑的磁性印跡聚合物的制備及對溶菌酶的選擇性識別和分離研究以溶菌酶(Lyz)為模板蛋白,乙烯基改性的Fe_3O_4納米顆粒(Fe_3O_4@VTEO)作為載體,選擇丙烯酰胺(AAm)作功能單體,1-(α-乙酸烯丙酯)-3-乙烯基咪唑氯化鹽([AVIM]Cl)(IL)作交聯(lián)劑,通過表面印跡法制備新型核-殼印跡微球(IL-Fe_3O_4@VTEO@AAm-MIPs)以選擇性吸附溶菌酶。采用熱重分析(TGA)、傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)、透射電子顯微鏡(TEM)、X-射線衍射(XRD)、振動樣品磁強計(VSM)等儀器對合成的表面印跡微球進行了表征,證明合成了一種簡便的離子液體分子-印跡聚合物。印跡聚合物對溶菌酶的吸附容量可以達到334.08 mg·g~(-1),其印跡因子為2.93。此外,選擇10 h作為合適的吸附時間。研究結果還表現出快速分離,良好的重復使用性和快速洗脫特征。重復利用實驗可以看出,離子液體-印跡微球至少可以重復使用四次。所研究合成的印跡微球可以成功地將溶菌酶從雞蛋清實際樣品中分離出來。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O631.3
【圖文】：

磁性離子液體印跡聚合物用于生物大分子識別性能的研究1.1.2 分子印跡技術原理共價分子印跡和非共價分子印跡兩種分子印跡方法的方案如圖 1.1 所示[4]。在此圖中，可以觀察到，通過共價方法制備特定目標分子（例如，活性藥物成分、抗癌化合物或高值分子）的 MIPs，首先選擇合適的功能單體或一組具有必要官能團的功能單體，與模板分子相互作用，并繼續(xù)選擇合適的交聯(lián)劑或可交聯(lián)單體，進一步穩(wěn)定模板分子-聚合物結構。如果目標分子與其他必需的化學物質（單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑）一起溶解在工作溶劑中，那么，目標分子本身可以作為印跡分子在聚合物基體中誘導其分子記憶。然而，如果目標分子不溶于工作溶劑中，則必須使用目標分子的類似物，即可混溶的衍生目標分子作為模板分子。目標分子

磁性離子液體印跡聚合物用于生物大分子識別性能的研究單元，另一種是可聚合單元，例如乙烯基雙鍵和硅羥基。幾種最常見的單體有丙烯酰胺（AAm）、甲基丙烯酸（MAA）、氨基苯硼酸（APBA）、丙烯酸（AA）等,如下圖 1.2 所示。Abbas[15]等人用(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷和丙基三甲氧基硅烷作功能單體，采用可逆交聯(lián)法和有機硅氧烷共聚法研究了一種高效的金納米棒生物大分子印跡技術，結合納米傳感器專門用于蛋白質檢測。

為了實現模擬天然抗體特性的智能材料，利用刺激反應技術制備了模擬特性的分子印跡聚合物，包括溫敏性 MIPs、光敏性 MIPs、pH 響應 MI多刺激響應 MIPs。由于聚合物科學的重大進展，它們作為智能材料在分化學/生物傳感、藥物傳遞、生物技術和生物化學的細胞封裝等領域有著用前景[40]。）溫敏性分子印跡聚合物在制備分子印跡聚合物中，常用的溫敏性聚合物是聚（N-異丙基丙烯酰NIPAAm）[12]。PNIPAAm 有較低的臨界溶解溫度（LCST），在水溶液中，并且在高于 LCST 的溫度下進行相分離。Li[12]等人提出了一種在磁性表面印跡溶菌酶的溫敏性分子印跡聚合物。選用溫敏單體 2-(2-甲氧基乙氧丙烯酸乙酯、酸性單體甲基丙烯酸和螯合單體 N-(4-乙烯基)-芐基亞氨基為功能單體構建了 MIP 層；通過測量了動態(tài)光散射和溶脹比，證明了新性納米粒子的熱致膨脹/收縮行為；更重要的是，通過改變緩沖溫度來實酶的吸附和釋放，如圖 1.3 所示。

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本文編號：2783055