聚多巴胺接枝聚乙二醇毛細(xì)管涂層的制備及其用于生物大分子分離的研究.pdf

1、毛細(xì)管電泳（capillary electrophoresis，CE）具有高效、快速、微量以及經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點，在多肽、蛋白質(zhì)、DNA等生物大分子的分離方面應(yīng)用非常廣泛。但是由于生物大分子與毛細(xì)管內(nèi)壁之間靜電及疏水等相互作用的存在，使得生物大分子尤其是堿性蛋白質(zhì)極易吸附在毛細(xì)管壁上。從而造成蛋白質(zhì)分離效率下降、重現(xiàn)性差、峰形展寬等問題，嚴(yán)重制約了毛細(xì)管電泳在該領(lǐng)域的應(yīng)用。
　　 目前，最有效且用得最廣泛的抑制蛋白質(zhì)吸附的方法是管壁

2、的惰化。其中，聚乙二醇（PEG）因其良好的親水性、優(yōu)異的抗蛋白質(zhì)吸附能力、無毒以及很好的生物相容性而備受青睞。聚乙二醇及其共聚物已成功地應(yīng)用于毛細(xì)管電泳分離蛋白質(zhì)、多肽、DNA等生物分子。然而，由于PEG具有很強(qiáng)的親水性，與毛細(xì)管內(nèi)壁作用力很弱，使用多次后容易被緩沖溶液沖出毛細(xì)管，對蛋白質(zhì)吸附的抑制作用減弱。從而導(dǎo)致分離效率降低，涂層管壽命縮短，不能長期使用。
　　 小分子多巴胺在堿性環(huán)境下，在氧氣的作用下能自發(fā)氧化聚合形成具有

3、強(qiáng)粘附性能的聚多巴胺。聚多巴胺不僅具有強(qiáng)粘附性，而且還含有豐富的官能團(tuán)能夠通過邁克爾加成反應(yīng)或希夫堿反應(yīng)接枝具有-SH、-NH2等基團(tuán)的聚合物。因此，聚多巴胺涂層表面可以形成有機(jī)物質(zhì)層,從而改善材料的表面性能。
　　 本論文通過強(qiáng)粘附性的聚多巴胺涂層將具有強(qiáng)抗蛋白吸附性能的PEG牢牢地鍵合在毛細(xì)管內(nèi)壁，形成有效而穩(wěn)定的聚合物涂層應(yīng)用于蛋白質(zhì)和雙鏈DNA（dsDNA）的分離。主要進(jìn)行了以下的研究工作：
　　 1.聚多巴胺接

4、枝聚乙二醇（polydopamine-graft-PEG）涂層毛細(xì)管的制備及表征
　　 首先，將羥基聚乙二醇還原成更具活性的氨基聚乙二醇，反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)采用核磁共振氫譜（1H NMR）和紅外光譜（FTIR）表征。然后，采用簡單而有效的兩步法將氨基聚乙二醇通過與聚多巴胺涂層發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)或希夫堿反應(yīng)，從而鍵合在毛細(xì)管內(nèi)壁，形成polydopamine-graft-PEG涂層。涂層的化學(xué)組成及形貌分別采用X射線光電子能譜（XPS

5、）和掃描電子顯微鏡（SEM）來表征。
　　 2.Polydopamine-graft-PEG涂層毛細(xì)管在分離蛋白質(zhì)中的應(yīng)用
　　 聚多巴胺涂層能夠牢牢地將PEG鍵合在毛細(xì)管內(nèi)壁，提高了PEG涂層的穩(wěn)定性。聚合物涂層在起到穩(wěn)定電滲流作用的同時，在一定的pH值范圍內(nèi)能實現(xiàn)對三種堿性蛋白質(zhì)（細(xì)胞色素C（Cytochrome C）、溶菌酶（Lysozyme）和核糖核酸酶A（Ribonuclease A））的快速及高效分離。此外，

6、還分別比較了polydopamine-graft-PEG涂層毛細(xì)管與商業(yè)涂層毛細(xì)管分離六種酸堿中性混合蛋白的性能以及在不同pH下分離三種堿性蛋白質(zhì)的性能?？疾炝藀olydopamine-graft-PEG涂層毛細(xì)管連續(xù)200次分離堿性蛋白質(zhì)的分離結(jié)果。實驗結(jié)果證明了polydopamine-graft-PEG涂層能有效地調(diào)節(jié)EOF的大小以及抑制蛋白質(zhì)的吸附，是一種非常穩(wěn)定，性能優(yōu)異的涂層。
　　 3.Polydopamine-g

7、raft-PEG涂層毛細(xì)管在食品分析中的應(yīng)用
　　 Polydopamine-graft-PEG涂層能有效地抑制蛋白質(zhì)的吸附，且具有很好的穩(wěn)定性。因此，Polydopamine-graft-PEG涂層能夠應(yīng)用于奶粉中三種主要乳清蛋白質(zhì)（α-lactalbumin、β-lactoglobulin A、β-lactoglobulin B）的定性定量分析。此外，該涂層還能有效地分離雞蛋清蛋白質(zhì)和無脂花生蛋白質(zhì)。通過與未涂覆的毛細(xì)管比較

8、，說明了該涂層能有效地應(yīng)用于食品蛋白質(zhì)的分析。
　　 4.LPA的合成及其應(yīng)用
　　 于polydopamine-graft-PEG涂層毛細(xì)管中分離dsDNAPolydopamine-graft-PEG能有效抑制dsDNA在毛細(xì)管內(nèi)壁的吸附，LPA具有優(yōu)良的篩分性能。結(jié)合兩者的優(yōu)點，研究了以LPA作為polydopamine-graft-PEG涂層毛細(xì)管內(nèi)的篩分介質(zhì)用于dsDNA的分離分析?？疾炝朔蛛x電壓、LPA的分子量