聚甲基丙烯酸酯类晶胶介质的制备与性能

来源 :齐鲁工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pfeiyuan2009
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晶胶介质属于超大孔聚合物材料(孔径约为数十至数百微米),具有海绵状结构,孔隙互连,选择性高,扩散路径短,压降低,生物相容性好,吸附和洗脱时间短等特点,广泛应用于分离和提纯生物大分子。本研究利用低温结晶致孔法,以甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)为结构单体,甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为功能单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAAm)为交联剂,过硫酸铵(APS)作为引发剂,N,N,N’,N’-四亚甲基乙二胺(TEMED)作为加速剂,在-16℃下制备出超大孔聚丙烯酸酯基晶胶介质。并且研究了单体浓度,单体与交联剂的摩尔比,冷冻终温以及降温速率对其性能的影响。扫描电子显微镜(SEM)显示制备得到的晶胶介质具有70-100mm的互连孔径。通过研究晶胶介质的的溶胀特,我们可以看出晶胶介质的溶胀过程符合Fickian扩散,在前5 s内基本上就可以达到溶胀平衡。同时利用低温结晶致孔法,通过亚氨基二乙酸(IDA)中的胺与环氧基团的反应将官能团接枝到p(HEMA-GMA)晶胶基质上,然后将Cu2+,Ca2+,Fe3+螯合到改性后的晶胶介质上得到固定化金属亲和晶胶介质,并且研究了影响吸附的各种因素,如金属离子的种类,蛋白浓度和温度,吸附时间等。同时,比较固定化金属亲和晶胶介质对不同蛋白吸附发现,猪胰脂肪酶(PPL)和牛血清白蛋白(BSA)在晶胶介质上的等温吸附过程与Langmuir模型一致。p(HEMA)-Cu2+(0.5M)晶胶介质对蛋白的吸附容量最大。温度对不同蛋白质吸附的影响不同,p(HEMA)-Cu2+(0.5M)晶胶介质在较高温度(35℃)下的对PPL的最大吸附量为150.14 mg/g;在较低温度(25℃)下,p(HEMA)-Cu2+(0.5M)晶胶介质对BSA的最大吸附量为154.11 mg/g。吸附动力学更符合拟二级动力学模型。PPL和BSA在固定化金属亲和晶胶介质上达到吸附平衡时大约为12小时,吸附过程中计算出的吉布斯自由能(ΔG)为负,表明固定化金属亲和晶胶介质对PPL和BSA吸附过程均是自发进行。以p(HEMA-GMA)晶胶柱为基质,将不同浓度的Na2CO3和IDA分别通过蠕动泵循环进入基质内,利用0.1 M乙酸溶液和蒸馏水先后洗涤晶胶柱,再螯合0.5 M Cu2+,得到p(HEMA)-Cu2+(0.5M)晶胶柱,最后用大量蒸馏水进行洗涤,除去晶胶介质表面上游离的铜离子。通过考察p(HEMA-GMA)和p(HEMA)-Cu2+(0.5M)这两种晶胶柱的柱性能参数,发现p(HEMA)-Cu2+(0.5M)晶胶柱的等板高度(HETP)比没螯合金属离子前要低,说明金属离子的加入对晶胶柱孔隙的分布、孔径大小,孔壁的粗糙度产生了一定程度的影响。p(HEMA)-Cu2+(0.5M)晶胶柱对蛋白的吸附能力受pH和离子强度的影响明显,进样流速对蛋白在晶胶介质上的吸附影响较小。一次性过柱时,当pH为4.5时,p(HEMA)-Cu2+(0.5M)晶胶层析柱对BSA和PPL的吸附率达到最大,分别为52.29%和45.65%;当盐浓度为0时,p(HEMA-GMA)和p(HEMA)-Cu2+(0.5M)这两种晶胶柱的柱对BSA的吸附率达到最大,分别为9%和22.3%。综上所述,通过改性螯合金属离子得到固定化金属亲和晶胶介质可以大大提高对蛋白的吸附能力,并且通过调节pH和离子强度,固定金属亲和晶胶介质可以在最适条件下达到对BSA的最大吸附量。当NaCl溶液达到1 M时,可以有效把BSA从p(HEMA)-Cu2+(0.5M)晶胶床柱上的洗脱下来。
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