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《广州中医药大学》 2018年
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有序大孔SiO_2表面分子印迹聚合微球的制备及分子识别性能研究

许丹丹  
【摘要】:三维有序大孔(three-dimensionally ordered macroporous,3DOM)材料是一种新型的多孔材料,具有孔径均匀、比表面积大、孔隙率高、光子带隙等性质,目前已在催化剂载体、分离吸附材料及光子晶体等领域得到广泛应用。分子印迹技术,是指以某一特定分子为模板,制备对该分子具有特异识别选择性的聚合物,由此技术制备得到的分子印迹聚合物(Molecularly imprinted polymers,MIP)在分离分析、传感检测、酶催化等方面具有巨大的应用前景。本论文以生物大分子牛血红蛋白及中药药效分子甘草酸为印迹模板,将三维有序大孔材料与分子印迹技术相结合,通过表面分子印迹法研究制备对其具有特异识别能力的大孔表面分子印迹复合微球,该聚合微球兼有有序大孔材料的高通透性及分子印迹材料的专一识别特性,解决了传统本体印迹材料传质速率慢、识别效率低的缺陷,扩宽了分子印迹材料的应用范围。论文具体研究内容如下:第一部分:以乳液聚合制备的聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)为胶晶模板,二氧化硅纳米粒子为骨架单元,通过共沉积技术,在水/油悬浮体系中制备得到具有三维有序大孔结构的SiO_2微球。研究对单分散PAM胶晶微球的制备条件、共沉积温度、SiO_2/PAM的固相体积比、胶晶模板的去除方式等进行了探讨。研究结果表明,当共沉积温度80℃、SiO_2固相体积比为9.08%、旋转速度为100 r/min时,通过先水浸泡、后高温煅烧方式去除胶晶模板,制备得到的大孔SiO_2呈均匀的球形,机械强度较好。扫描电镜(SEM)显示该微球内部大孔呈现有序排列,很好地复制了PAM胶晶模板的紧密堆积结构,收缩率约为2.5%。氮气吸附/脱吸附实验及孔隙率测量显示该大孔材料具有较高的比表面积(128.67 m~2 g~(-1))与孔隙率(77.04%)。第二部分:以生物大分子牛血红蛋白(bovine hemoglobin,BHb)为印迹分子,丙烯酰胺(acrylamide,AM)为功能单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(N,N′-methylenebisacrylamide,MBA)为交联剂,过硫酸铵(ammonium persulfate,APS)为引发剂,20%乙醇-磷酸盐缓冲液(pH 6.2,10 mM)为致孔剂,成功在KH570改性的大孔SiO_2表面接枝得到具有3DOM结构的表面分子印迹聚合微球。研究对制备的聚合物微球进行SEM、热重分析(TG)、红外光谱(FT-IR)及BET表征。结果显示,改性大孔SiO_2接枝后,孔径变小,表面印迹聚合物接枝量为30.98 wt%。该印迹复合微球兼有SiO_2材料的刚性及表面印迹凝胶的柔韧性,具有一定的机械强度及耐溶胀性能。动力学实验显示,相比传统的本体MIP,该表面印迹微球对印迹分子具有更快的结合动力学速率,其结合常数大约是本体MIP的7倍。选择性实验显示该表面印迹微球对目标蛋白(BHb)具有较好的特异识别选择性,印迹因子达到3.20。第三部分:以中药药效物质甘草酸(Gly)为印迹分子,甲基丙烯酸(MAA)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)为交联剂,偶氮二异庚腈(ABVN)为引发剂,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为致孔剂,采用本体聚合法及改性大孔SiO_2表面印迹技术制备得到两类不同结构的分子印迹聚合物,对它们的等温吸附及动力学结合行为进行了比较评价。结果表明,当Gly/MAA/EDMA摩尔比为1:32:50时,两类印迹聚合物均对印迹模板显示一定的特异识别性能,但大孔表面印迹聚合物微球比本体聚合物粒子显示具有更高的吸附速率及印迹效率。
【学位授予单位】:广州中医药大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:O631.3

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