表面接枝聚電解質(zhì)的納米硅球用于制備核殼型表面蛋白質(zhì)印跡納米粒子.pdf

1、分子印跡技術(shù)是通過模擬自然界的分子識別過程而制備具有特異選擇性聚合物的人工方法。針對小分子的印跡方法已日臻完善,但是以大分子為模板的印跡技術(shù)卻發(fā)展相對緩慢。蛋白質(zhì)是自然界中最為重要的生物大分子,因而蛋白質(zhì)印跡公認為大分子印跡領(lǐng)域里最有研究價值和最有挑戰(zhàn)性的工作。由于蛋白質(zhì)體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,蛋白質(zhì)印跡一直面臨著難以形成有效識別位點和傳質(zhì)效率低等諸多問題。表面蛋白印跡法被寄希望于解決上述問題,因為這種方法所形成相對有序的識別位點暴露或者接

2、近于聚合物表面,與模板蛋白作用更明確,傳質(zhì)效率較高。最近,表面蛋白質(zhì)印跡納米粒子成為研究的熱點,它結(jié)合了表面印跡法和納米材料兩者的優(yōu)勢,進一步提高了識別性能,展示了良好的應(yīng)用前景。
　　 本文研究了一種稀單體濃度下自由基聚合制備核/殼型表面蛋白質(zhì)印跡納米粒子(MIPs)的方法。按照經(jīng)典的St(o)ber法制備了納米硅球(SiO2-NP),并在表面接枝上聚甲基丙烯酸(PMAA)。PMAA含有大量羧酸基團,是一種典型的陰離子型聚電解

3、質(zhì)。因此,PMAA可以提高模板蛋白在SiO2-NP載體表面的富集量,從而增加作用位點的密度,提高印跡吸附量。另一方面,PMAA也利于形成精確的識別位點和印跡孔穴。進一步通過PMAA與丙烯醇的縮合反應(yīng)引入可聚合雙鍵。以這種粒子為載體材料,選擇溶菌酶(lysozyme,Lys)為模板蛋白,丙烯酰胺(AAm)、甲基丙烯酸(MAA)和甲基丙烯酸二甲氨乙酯(DMAEMA)作為功能單體,N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)作為交聯(lián)劑,合成了備核/殼

4、型表面蛋白質(zhì)印跡納米粒子(MIPs)。不同于已有的報道,采用單體濃度為0.4 wt％時,聚合后反應(yīng)體系無明顯凝膠化,且TEM研究顯示所得到的印跡粒子保持載體粒子原有的單分散形貌,無粘連和聚并。結(jié)合TEM和TG的表征結(jié)果,可推斷在載體粒子表面所形成聚合物殼層厚度為5 nm左右。這樣的殼層厚度比模板蛋白的尺寸稍大,既可以形成有效的印跡位點,又可以減小傳質(zhì)阻力。MIPs吸附模板Lys時,最大印跡容量達到23.85 mg/g。選擇不同性質(zhì)的多種

5、蛋白質(zhì)為參照,與非印跡聚合物(NIPs)相比,MIPs對模板蛋白質(zhì)有明顯的選擇性。以性質(zhì)相近的細胞色素c(Cyt c)為參考蛋白質(zhì)的競爭吸附實驗時,MIPs表出更為顯著地選擇性吸附模板蛋白的行為。MIPs也展示了良好的動力學(xué)性能,10 min以內(nèi)就達到了吸附平衡。印跡吸附量雖然隨著溶液中NaCl濃度的增加而減少,但是印跡性能始終保持穩(wěn)定。以上結(jié)論表明該方法所制備的MIPs不僅可以形成精確的印跡位點,強化選擇特異性,而且具有較高的傳質(zhì)效率

6、。這種核/殼型表面蛋白印跡納米粒子同時還具有良好的機械性能和穩(wěn)定性,可以多次回收和再利用,有望在生物器件和傳感器、生物醫(yī)用檢測等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
　　 PMAA含有的羧酸基團與蛋白質(zhì)作用較強,因此產(chǎn)生了一定的非特異吸附。聚乙烯亞胺(PEI)是常見的陽離子型聚電解質(zhì),其分子鏈上的氨基與蛋白質(zhì)的作用相對較弱。進一步的實驗中,PEI接枝到SiO2-NP表面,然后引入可聚合雙鍵。以這種納米粒子作為載體,對稀溶液中制備核/殼型表面蛋白質(zhì)印跡

7、納米粒子(MIPs)進行了初步研究。TG分析證明了MIPs具有核/殼結(jié)構(gòu),殼層厚度為4 nm左右。MIPs也展示了較高的傳質(zhì)效率,15 min以內(nèi)就達到了吸附平衡。但吸附試驗表明印跡容量和選擇特異性都有明顯的下降。一方面PEI分子鏈上的氨基與模板蛋白質(zhì)作用較弱,形成的識別位點不僅數(shù)目減少,而且不夠精確。另一方面,PEI接枝到SiO2-NP表面后,可能會形成纏繞或者塌陷結(jié)構(gòu),導(dǎo)致聚合后模板蛋白質(zhì)無法被洗脫出來。因此,適宜的聚電解質(zhì)的選擇是