柔性SiO2@C多孔納米纖維膜的制備及其牛血清白蛋白吸附性能研究.pdf

1、目前，藥用蛋白在免疫診斷試劑、免疫治療以及科研中就有十分重要的作用。但是，藥用蛋白質(zhì)的質(zhì)量和產(chǎn)量還不能滿足市場(chǎng)的需求。因此，采用一種高效、低成本的方法來(lái)制備高質(zhì)量的蛋白質(zhì)具有重大的科研價(jià)值。
　　碳納米纖維（CNF），因其耐高溫、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的導(dǎo)電性以及極大的比表面積受到科研人員的廣泛關(guān)注。碳納米纖維因其諸多優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)如今CNF通過(guò)表面改性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方式被開(kāi)發(fā)應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，如能量存儲(chǔ)電極、催化劑載體、分離膜和吸附劑。

2、到目前為止，CNF材料在制備方法上已取得了巨大進(jìn)展，包括襯底法、化學(xué)氣相沉積、氣相生長(zhǎng)方法等，但是這些方法設(shè)備復(fù)雜而且操作難度制備條件難以控制，難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究發(fā)展，靜電紡絲技術(shù)已經(jīng)成為一種制備有機(jī)和無(wú)機(jī)納米材料高效快捷的方法。其制備的納米纖維極高的縱橫比、結(jié)構(gòu)可調(diào)控和制備納米纖維的原料來(lái)源廣泛等優(yōu)點(diǎn)。靜電紡CNF因其高表面積、易于功能化和化學(xué)穩(wěn)定性的諸多優(yōu)勢(shì)，使其成為為生產(chǎn)高效蛋白質(zhì)分離膜的首選材料，然而，傳統(tǒng)的CN

3、F，其孔徑大部分屬于微孔（孔徑<1nm），這對(duì)于蛋白質(zhì)分子（1~100nm）的吸附是沒(méi)有效果的，導(dǎo)致CNF的蛋白質(zhì)吸附能力難以得到提高，這就限制了在實(shí)際應(yīng)用對(duì)中CNF在蛋白質(zhì)分離純化領(lǐng)域的發(fā)展。此外，由于碳材料與高分子材料相比本身的脆性，使得CNF膜僅有較低的機(jī)械性能，這就很大程度上限制了CNF膜在蛋白質(zhì)分離純化設(shè)備中的應(yīng)用。迄今為止，只有少數(shù)文獻(xiàn)報(bào)告研究自支撐CNF膜材料。而且，這些自支撐CNF膜是脆性的，難以從變形中恢復(fù)原貌。因此，

4、提高CNF膜的機(jī)械性能和有效孔隙已成為蛋白質(zhì)中分離純化實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。
　　本課題擬通過(guò)多組分靜電紡絲以及納米摻雜的方法制備一種具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)且具有良好機(jī)械性能的CNF膜。將二氧化硅（SiO2）納米顆粒摻雜在聚丙烯腈（PAN）的溶液中，首先通過(guò)靜電紡制備出前驅(qū)體雜化納米纖維膜，然后將前驅(qū)體納米纖維膜預(yù)氧化以及高溫碳化制得SiO2摻雜碳（SiO2@C）納米纖維膜。此外，纖維膜在碳化過(guò)程中采用原位氮摻雜的方法活化SiO2@C納米纖

5、維表面。
　　通過(guò)本課題的研究我們成功制備了一種具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)以及具有良好機(jī)械性能的SiO2@C納米纖維膜。本研究中發(fā)現(xiàn)SiO2納米顆粒的摻雜使得SiO2@C納米纖維膜的柔性有了極大的提高，摻雜一定量SiO2納米顆粒的SiO2@C納米纖維膜的柔性可以與聚合物包裝材料相媲美。當(dāng)其彎曲半徑小于100μm時(shí)，纖維依然保持良好的完整性，且能快速恢復(fù)至原狀。機(jī)械性能的提升主要是由于SiO2@C納米纖維中SiO2納米顆粒和石墨片層起到類(lèi)似“塑