專利名稱：一種功能型吸附劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物大分子的分離吸附領(lǐng)域，特別涉及一種功能型吸附劑的制備方法。
背景技術(shù)：
目前，智能型材料(環(huán)境敏感型聚合物、刺激_響應(yīng)型聚合物)作為新型的功能材 料已成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺(PNVCL)是一種具有最低臨界溶液溫度 (LCST)特性的熱敏性智能聚合物材料，隨著外界溫度的變化可在其LCST附件發(fā)生可逆相 變。它屬于乙烯基化的內(nèi)酰胺化合物，其LCST正好處于生理溫度的范圍內(nèi)(30 40°C )。 它不僅具有良好的離子型水溶性、熱敏性，同時(shí)還具有一定的生物相容性。正是由于這些優(yōu) 良的特性，PNVCL在生物大分子的分離、富集、固定化以及藥物的包裹和緩釋等領(lǐng)域具有潛 在的應(yīng)用價(jià)值。磁性納米顆粒因其其具有小尺寸效應(yīng)、生物相容性，以及獨(dú)特的磁學(xué)特性，如超順 磁性和高矯頑力，在生物分離和檢測(cè)、酶的固定化和靶向藥物投遞等領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng) 用前景。但是由于它具有較高的比表面積，強(qiáng)烈的聚集傾向，所以通常需對(duì)其表面進(jìn)行修 飾，降低粒子的表面，進(jìn)而得到分散性較好的多功能性磁性納米粒子。適當(dāng)?shù)谋砻嫘揎棽粌H 可以改善其分散穩(wěn)定性和生物相容性，還可以調(diào)節(jié)磁性納米顆粒表面的反應(yīng)活性，從而更 利于其在細(xì)胞、蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子分離中的應(yīng)用。通過將熱敏性聚合物對(duì)磁性納米顆粒的表面進(jìn)行改性修飾，不僅可以有效的提高 磁性粒子的穩(wěn)定性和分散性，而且可以賦予磁性粒子新的功能特性(即溫度響應(yīng)性)，當(dāng)外 界溫度高于包含磁性納米顆粒的熱敏性聚合物的LCST時(shí)，磁性復(fù)合納米顆粒的表面呈疏 水性，由于蛋白質(zhì)內(nèi)部存在一定的疏水區(qū)域，通過疏水作用，能夠有效的吸附蛋白質(zhì)。當(dāng)外 界溫度低于其LCST時(shí)，蛋白質(zhì)可以快速地從熱敏性磁性復(fù)合顆粒上解離出來，大大改進(jìn)了 磁性納米粒子對(duì)生物大分子的分離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種功能型吸附劑的制備方法，本發(fā)明操作簡(jiǎn) 便、反應(yīng)溫和，樣品來源方便，便于大規(guī)模提取純化；本發(fā)明所得到的功能性磁性復(fù)合顆粒， 粒徑均一，化學(xué)穩(wěn)定性高，具有良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的一種功能型吸附劑的制備方法，包括(1)將400 600mg磁性納米顆粒分散在80ml乙醇和20ml蒸餾水的混合溶液中， 然后與1 2ml正硅酸四乙酯在堿性條件下于35 40°C進(jìn)行反應(yīng)20 24h，制得二氧化 硅修飾的磁性納米顆粒；然后與3 5ml硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行反應(yīng)10 12h，得到表面含有雙 鍵的二氧化硅包覆的磁性納米顆粒懸浮液；(2)以4 6ml 40 N-乙烯基己內(nèi)酰胺NVCL為單體，10 12ml 5 6wt%&N，N-亞甲基雙丙烯酰胺MBA為交聯(lián)劑，10 12 μ 1 0. 5 0. 6wt%四甲基乙二胺TEMED為加速劑，在60 70°C條件下，通過10 12ml 0. 2 0. 4襯％引發(fā)劑過硫酸銨APS 的作用，與上述懸浮液反應(yīng)5 7h，制得熱敏性聚合物包覆的磁性二氧化硅復(fù)合顆粒。所述步驟(1)中的堿性條件為pH = 8 10。所述步驟(1)中的硅烷偶聯(lián)劑為三氯乙烯基硅烷。 將制得的熱敏性磁性復(fù)合顆粒投入到配制好的含有BSA的Na2HPO4-NaH2PO4緩沖液 中進(jìn)行吸附反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)，1.5 2. Omg/ml BSA溶液，4 6ml 60 80wt %的熱敏磁性復(fù) 合吸附劑，搖床轉(zhuǎn)速100r/min，35°C反應(yīng)3h ；反應(yīng)結(jié)束后，在外磁場(chǎng)的作用下分離出吸附有 BSA功能型吸附劑，再將其投入到Na2HPO4-NaH2PO4緩沖液中，將溶液溫度降低于熱敏性磁性 復(fù)合顆粒的低臨界溶解溫度(LCST)，進(jìn)行洗脫，即可得到所需的BSA。通過改變吸附的條件，優(yōu)化吸附的條件，選擇最大限度吸附分離牛血清白蛋白 (BSA)的條件。有益效果(1)本發(fā)明操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)溫和，不會(huì)因?yàn)榉磻?yīng)過度劇烈而使得蛋白質(zhì)變性，樣品 來源方便，便于大規(guī)模提取純化，所使用的聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺，無毒，具有良好的生物相 容性，不會(huì)讓蛋白質(zhì)變性，當(dāng)其包覆完磁性復(fù)合顆粒后，其LCST依舊接近于人體的生理溫 度；(2)本發(fā)明所得到的功能性磁性復(fù)合顆粒，粒徑均一，形態(tài)規(guī)整，比表面積大，化學(xué) 穩(wěn)定性高，具有一定的生物相容性，吸附蛋白質(zhì)后，易于從反應(yīng)體系中分離、蛋白質(zhì)的吸附 量高，且可回收反復(fù)的使用，能夠有效的降低生產(chǎn)成本，具有良好的應(yīng)用前景。


圖1為熱敏性磁性功能復(fù)合顆粒的合成流程示意圖；圖2為具有生物相容性的熱敏性磁性功能復(fù)合顆粒的掃描電鏡圖；圖3為熱敏性磁性功能復(fù)合顆粒的差示掃描量熱(DSC)圖；圖4為蛋白質(zhì)濃度對(duì)于蛋白質(zhì)吸附量的影響；圖5為溫度對(duì)于蛋白質(zhì)吸附與解吸附量的影響。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。實(shí)施例11.含有雙鍵的二氧化硅修飾的磁性納米顆粒的制備，具體步驟如下1)取5ml質(zhì)量濃度為80%的磁流體，80ml的乙醇和20ml的蒸餾水一起加入到 250ml的三口燒瓶中，在強(qiáng)烈機(jī)械攪拌作用下，使之混合均勻。2)再逐滴加入2ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的氨水，將溶液pH調(diào)至9. 0，隨后再緩慢滴加 1. 5ml的正硅酸四乙酯(TEOS)，在40°C的條件下，強(qiáng)力攪拌24h。3)再向上述反應(yīng)液中逐滴加入3ml的三氯乙烯基硅烷(VTES)，持續(xù)攪拌12h在外磁性的作用下分離出交聯(lián)VTES的二氧化硅包覆的磁性納米顆粒，然后用乙醇和水反復(fù)將 其清洗3次，除去多余的VTES，最后將產(chǎn)物懸浮于水溶液中。2.熱敏性磁性功能復(fù)合顆粒的制備，具體步驟如下1)取5ml質(zhì)量濃度為40%的帶有雙鍵的磁性二氧化硅復(fù)合顆粒懸浮液與IOml質(zhì) 量濃度5%的NVCL，IOml質(zhì)量濃度0. 5%的MBA，10 μ 1的TEMED以及40ml的蒸餾水一起加 入到250ml的三口燒瓶中。2)將溶液溫度升溫至70°C，伴隨著強(qiáng)力機(jī)械攪拌，向溶液中持續(xù)通氮?dú)?0min，然 后再向溶液中用Iml的注射器緩慢注入IOml質(zhì)量濃度為0. 2%的引發(fā)劑APS，繼續(xù)反應(yīng)5h。3)在外磁場(chǎng)的作用下將產(chǎn)物分離出來，用雙蒸水將產(chǎn)物反復(fù)沖洗3次，通過真空 冷凍干燥制成粉末。實(shí)施例2利用熱敏性磁性功能復(fù)合顆粒從水溶液中吸附分離牛血清白蛋白，具體步驟如 下1)將50mg (60wt % )的熱敏性磁性復(fù)合顆粒與IOmi濃度為1. 6mg/ml的BSA溶液 共混在50ml的圓底燒瓶中進(jìn)行吸附反應(yīng)，在35°C，lOOr/min的條件下，反應(yīng)3h。2)反應(yīng)結(jié)束后，在外磁場(chǎng)的作用下分離出吸附有BSA功能型吸附劑，再將其投入 到IM的NaCl洗脫液中(pH 8. O 9. 0)，將溶液溫度降低于熱敏性磁性復(fù)合顆粒的低臨界 溶解溫度(LCST)，進(jìn)行洗脫，即可得到所需的BSA。以熱敏性磁性功能復(fù)合顆粒為載體分離牛血清白蛋白的條件優(yōu)化1)蛋白質(zhì)溶液的濃度確定。取5組各50mg (60wt% )的熱敏磁性微球，分別加入 到濃度為 0. 4mg/ml，0. 8mg/ml, 1. 2mg/ml, 1. 6mg/ml，2. Omg/ml 的 BSA 溶液中進(jìn)行吸附。實(shí) 驗(yàn)結(jié)果如圖4，最適的蛋白質(zhì)濃度為1.6mg/ml。2)反應(yīng)溫度的確定。取4組各50mg(60wt% )的熱敏磁性微球，分別加入到反應(yīng) 溫度為201、251、301、401的1. 6mg/ml的BSA溶液中，進(jìn)行吸附，反應(yīng)結(jié)束后然后，在 200C的條件下，進(jìn)行解吸附，分別測(cè)定吸附量和解吸附量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5，反應(yīng)體系溫度為 35°C時(shí)為最適反應(yīng)條件。
權(quán)利要求
一種功能型吸附劑的制備方法，包括(1)將400～600mg磁性納米顆粒分散在80ml乙醇和20ml蒸餾水的混合溶液中，然后與1～2ml正硅酸四乙酯在堿性條件下于35～40℃進(jìn)行反應(yīng)20～24h，制得二氧化硅修飾的磁性納米顆粒；然后與3～5ml硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行反應(yīng)10～12h，得到表面含有雙鍵的二氧化硅包覆的磁性納米顆粒懸浮液；(2)以4～6ml 40～50wt％的N 乙烯基己內(nèi)酰胺NVCL為單體，10～12ml 5～6wt％的N，N 亞甲基雙丙烯酰胺MBA為交聯(lián)劑，10～12μl 0.5～0.6wt％四甲基乙二胺TEMED為加速劑，在60～70℃條件下，通過10～12ml 0.2～0.4wt％引發(fā)劑過硫酸銨APS的作用，與上述懸浮液反應(yīng)5～7h，制得熱敏性聚合物包覆的磁性二氧化硅復(fù)合顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能型吸附劑的制備方法，其特征在于所述步驟(1) 中的堿性條件為pH = 8 10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能型吸附劑的制備方法，其特征在于所述步驟(1) 中的硅烷偶聯(lián)劑為三氯乙烯基硅烷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種功能型吸附劑的制備方法，包括(1)將磁性納米顆粒分散在乙醇和蒸餾水的混合溶液中，然后與正硅酸四乙酯在堿性條件下于35～40℃進(jìn)行反應(yīng)20～24h，然后與3～5ml硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行反應(yīng)10～12h，得到表面含有雙鍵的二氧化硅包覆的磁性納米顆粒懸浮液；(2)以NVCL為單體，MBA為交聯(lián)劑，TEMED為加速劑，在60～70℃條件下，通過引發(fā)劑APS的作用，與懸浮液反應(yīng)5～7h，即得。本發(fā)明操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)溫和，樣品來源方便，便于大規(guī)模提取純化；本發(fā)明所得到的功能性磁性復(fù)合顆粒，粒徑均一，化學(xué)穩(wěn)定性高，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01J20/30GK101972636SQ20101053806
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者宋明敏, 朱利民, 聶華麗 申請(qǐng)人:東華大學(xué)