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《南开大学》 2014年
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高性能分子印迹聚合物的可控制备及其性能研究

马悦  
【摘要】:分子印迹聚合物(MIPs)由于具有制备方法简单、成本低廉、稳定性好和识别性能优异的特点,因而在分离纯化、免疫分析、仿酶催化、有机合成、药物开发、药物传输及生物药物等领域显示出广泛的应用前景。本论文将可逆加成-裂解链转移(RAFT)自由基聚合和分子印迹技术相结合,首次利用RAFT“本体”聚合(RAFTBP)制备出具有优异分子识别性能的MIP颗粒;还采用改进的RAFT沉淀聚合(RAFTPP),“一步法”制备出表面含有亲水性聚合物分子刷的MIP纳米颗粒,并用于纯生物样品的检测;此外,利用连续表面引发的RAFT聚合,制备出表面含有亲水性聚合物分子刷,且具备多重响应性的单分散MIP微球。具体研究内容如下: 1.采用RAFTBP法成功制备出具有优异分子识别性能的双酚A和心得安MIP颗粒。详细比较了RAFTBP法和传统自由基“本体”聚合(TRBP)法所得MIPs的模板吸附性能。结果显示,RAFTBP法合成的MIPs具备一定的分子识别性能以及相对较快的吸附动力学过程,但是相比于TRBP法,其吸附性能并未改进。通过研究凝胶化时间发现,RAFTBP法依然具备快速凝胶化的特点,这一过程导致RAFT平衡被破坏,无法实现其可控聚合的特点。这一研究结果对合理利用CRPs制备性能优异的MIPs有重要的指导意义。 2.通过聚甲基丙烯酸羟基乙酯(PHEMA)诱导的RAFTPP,“一步法”成功制备了在实际水溶液中具备优异识别性能,且表面具有亲水性高分子刷的MIP纳米颗粒。利用DLS、SEM、FT-IR、水中分散以及静态水接触角等实验对其进行了表征。研究结果表明:所得MIPs具有纳米级的粒径且表面含有PHEMA刷。亲水性高分子刷的引入不仅明显提高了MIPs的表面亲水性使其适于水溶液体系,而且当高分子刷的分子量足够高时,还可起到有效抵制蛋白分子吸附的作用,从而使其在纯生物样品中表现出与有机溶液中相近的专一性有机分子识别性能。这一方法具备简单、高效的优点,只需“一步法”即可制备出适于纯生物样品的亲水性MIP纳米颗粒,因此可以极大地推进MIPs在环境、食品和临床分析等领域的实际应用。 3.采用RAFTPP法制备出表面固载RAFT链转移基团的单分散“活性”聚合物微球,再通过连续表面引发的RAFT聚合,在微球表面接枝了含有偶氮苯生色团的MIP壳层和温度响应的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)或者温度/pH响应性的聚(N-异丙基丙烯酰胺-共-甲基丙烯酸二甲氨基乙酯)(poly(NIPAAm-co-DMAEMA))亲水聚合物分子刷,得到在水溶液中具有光/热或光/热/pH响应性的单分散MIP微球。利用SEM、FT-IR、增重、水中分散以及静态水接触角等实验对其进行了表征。研究结果表明:在“活性”微球表明成功接枝了含有偶氮苯的MIP壳层,得到单分散光响应的核-壳结构MIP微球;在MIP表面成功接枝了亲水聚合物刷,极大改善了表面亲水性,使其适用于水溶液并使MIP微球具有热或热/pH响应性。本工作为制备在纯水溶液中,多重响应性识别小分子模板的高性能MIPs提供了简便高效的新途径,所得MIPs在智能响应性药物传输和生物分析化学等领域具有极大的应用潜能。
【学位授予单位】:南开大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:O631.3

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