專利名稱：大分子印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種蛋白質(zhì)大分子印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球及其制備方法。
背景技術(shù)：
作為一種制備對特定目標(biāo)分子具有高度親和性的聚合物技術(shù)，目前印跡技術(shù)對小分子的特異識別作用的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，例如氨基酸類、糖及其衍生物和藥物等。但是關(guān)于生物大分子的印跡如蛋白質(zhì)的研究遠(yuǎn)不如小分子的印跡研究系統(tǒng)和深入。對這些生物大分子印跡的限制主要來自于其分子量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和對環(huán)境的敏感性等特點。傳統(tǒng)上制備的分子印跡聚合物為高度交聯(lián)且堅硬的材料，這類材料不具有足夠的柔順度和內(nèi)部孔徑從而使得龐大的蛋白質(zhì)模板方便地進(jìn)出；蛋白質(zhì)一般為非剛性的生物大分子，其化學(xué)結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜，依靠幾個結(jié)合位點很難在印跡聚合物中產(chǎn)生確定的識別點。
大部分關(guān)于蛋白質(zhì)印跡文獻(xiàn)主要利用單體與模板分子之間高的特殊結(jié)合作用，如硼酸-二醇作用、與蛋白質(zhì)的金屬鰲合作用等，同時氫鍵作用也可用來印跡蛋白質(zhì)。但是，由于水介質(zhì)中水分子對氫鍵有一定的破壞作用導(dǎo)致印跡凝膠微球的吸附量偏低。此外，對于蛋白質(zhì)的印跡，功能單體與交聯(lián)劑的選擇以及聚合的條件等要充分考慮到蛋白質(zhì)的特殊性，應(yīng)保證聚合后蛋白質(zhì)的生物活性和空間構(gòu)象。通常的印跡體系選用烯類單體作為功能單體或交聯(lián)單體，這些單體在聚合反應(yīng)時所釋放的大量反應(yīng)熱將會破壞蛋白質(zhì)分子的三維結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。Xingshou Pang，Guoxiang Cheng，Rensheng Li，Shulai Lu，Yihua Zhang，Bovine serumalbumin-imprinted polyacrylamide gel beads prepared via inverse-phase seed suspensionpolymerization，Analytica Chimica Acta，2005，55013-17聚丙烯酸鈉是一類聚陰離子的高分子電介質(zhì)，在環(huán)保、食品、醫(yī)藥、紡織、水處理、石油化學(xué)等部門有著廣泛的應(yīng)用。聚丙烯酸鈉遇到鈣離子形成不溶性鹽，引起分子交聯(lián)而凝膠化沉淀。海藻酸鹽具有良好的親水性，在多價陽離子Ca2+的存在下，能夠迅速發(fā)生凝膠化反應(yīng)，其溫和的凝膠條件有利于保持生物蛋白質(zhì)的活性，海藻酸鹽凝膠的軟濕特性有利于生物蛋白質(zhì)保持其構(gòu)象、有利于模板分子的洗脫和識別過程中對模板分子的再吸附，海藻酸鹽凝膠對于環(huán)境參數(shù)諸如離子強(qiáng)度、pH值等的可響應(yīng)性也給蛋白質(zhì)印跡海藻酸鹽凝膠的設(shè)計參數(shù)提供了較寬的選擇余地。直接采用帶有功能基團(tuán)的天然聚合物海藻酸鈉代替?zhèn)鹘y(tǒng)分子印跡體系中的功能單體，簡化了印跡聚合物的合成過程。FengJu Zhang，GuoXiang Cheng，XiaoGuang Ying.Emulsion and macromolecules templated alginate based polymer microspheres.Reactive and Functional Polymers，2006，66，(7)712-719成國祥，張鳳菊，英曉光，雙模板法羥乙基纖維素改性海藻酸鹽微球及制備方法，中國發(fā)明專利，申請?zhí)?00510015832.1材料的雜化制備技術(shù)系是采用同時能和多種物質(zhì)反應(yīng)的某種物質(zhì)參加制備，而得到一種具有多種成分并且至少兩種成分之間存在化學(xué)結(jié)合作用的新材料。用鈣離子同時交聯(lián)聚丙烯酸鈉和海藻酸鈉可以制備雜化凝膠材料，關(guān)于鈣離子交聯(lián)制備聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣材料還沒有見到相關(guān)應(yīng)用和報道。邱澤浩，葉巧明，溶膠-凝膠法制備有機(jī)/無機(jī)雜化材料工藝及其應(yīng)用，廣州化學(xué)，2006，31(1)40～45關(guān)于聚丙烯酸鹽與海藻酸鹽進(jìn)行雜化的材料還沒有見到相關(guān)應(yīng)用和報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雜化方法制備聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。相比純海藻酸鈣微球，雜化微球的強(qiáng)度和吸附容量有了較大提高。
本發(fā)明的另一目的是提供一種以大分子蛋白質(zhì)為模板制備的包埋分子印跡的方法。與非印跡微球相比，包埋印跡微球?qū)δ０宓鞍踪|(zhì)的吸附量有較大提高。
本發(fā)明的另一目的是提供一種以大分子蛋白質(zhì)為模板制備的表面分子印跡的方法。與非印跡微球相比，表面印跡微球?qū)δ０宓鞍踪|(zhì)的吸附量有較大提高。
本發(fā)明提供了大分子蛋白質(zhì)印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備及印跡方法。蛋白質(zhì)印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的組份和重量百分含量如下海藻酸鈉 22％～44％聚丙烯酸鈉0.5％～10％氯化鈣50％～70％蛋白質(zhì)0.5～10％。
如權(quán)利要求1所述的一種大分子印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，其特征是所述的微球中含有無機(jī)/有機(jī)雜化組分，可以印跡大分子蛋白質(zhì)，如牛血清白蛋白、卵白蛋白、溶菌酶等。
所述的雜化微球粒徑大小為10～200μm。
本發(fā)明的雜化微球是蛋白質(zhì)表面印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球或蛋白質(zhì)包埋印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。
本發(fā)明的大分子印蛋白質(zhì)表面印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法步驟如下a)向去離子水中加入海藻酸鈉和聚丙烯酸鈉固體，攪拌使其充分溶解，得到質(zhì)量百分比濃度為2％～3％的海藻酸鈉和0.05％～0.5％的聚丙烯酸鈉混合溶液A；b)量取溶液A體積2～4倍體積，密度為0.75～0.95g/ml的有機(jī)相，在攪拌下將溶液A緩慢倒入到盛有機(jī)相的燒杯中，攪拌10～15min使粘稠的溶液A分散成微球；c)在攪拌下向上述b)混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度0.134％～1.34％的蛋白質(zhì)和質(zhì)量百分比濃度濃度3％～5％的氯化鈣混合水溶液B進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌45～50min，得到微球。洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到蛋白質(zhì)大分子表面印跡的聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。
本發(fā)明的大分子包埋印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法步驟如下a)向質(zhì)量百分比濃度0.134％～1.34％的蛋白質(zhì)溶液中加入海藻酸鈉和聚丙烯酸鈉固體，攪拌使其充分溶解，得到質(zhì)量百分比濃度為2％～3％的海藻酸鈉和0.05％～0.5％的聚丙烯酸鈉混合溶液A1；b)量取溶液A1體積2～4倍，密度為0.75～0.95g/ml的有機(jī)相，在攪拌下將溶液A1緩慢倒入到盛有機(jī)相的燒杯中，攪拌10～15min使粘稠的溶液A1分散成微球；c)在攪拌下向上述b)混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度濃度3％～5％的氯化鈣水溶液B1進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌45～50min，得到微球。洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到蛋白質(zhì)大分子包埋印跡的聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球；本發(fā)明的大分子印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法中，所述的有機(jī)相是通常采用的有機(jī)相，要求有機(jī)物的密度為0.75～0.95g/ml，其中溶解質(zhì)量百分比為0.05～4％的表面活性劑或分散劑。但是為了環(huán)保等的需要，也可以采用如下的有機(jī)相有機(jī)相1三氯甲烷與正己烷按照3∶1～1∶1的體積比混合，表面活性劑山梨醇酐單油酸酯質(zhì)量百分比為2～4％。
有機(jī)相2醋酸丁酯與蓖麻油按照1∶3～1∶1的體積比混合，分散劑乙基纖維素質(zhì)量百分比為0.05～0.1％。
本發(fā)明所制備的聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，經(jīng)蛋白質(zhì)吸附測試結(jié)果表明，印跡微球的吸附量是非印跡微球，即不加蛋白質(zhì)制備的微球吸附量的2～6倍。電導(dǎo)率滴定和紅外光譜測試表明，聚丙烯酸鈉和海藻酸鈉可以與CaCl2共同作用產(chǎn)生新的雜化組分。本發(fā)明采用鈣離子交聯(lián)法制備的蛋白質(zhì)印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球具有制備方法簡單易行、反應(yīng)過程易于控制等優(yōu)點，解決了純海藻酸鈣的機(jī)械強(qiáng)度和吸附容量低，性能不穩(wěn)定等不足，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1牛血清白蛋白表面印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球照片；圖2表面印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球?qū)εＱ灏椎鞍椎奈角€；圖3牛血清白蛋白包埋印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球照片；圖4包埋印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球?qū)εＱ灏椎鞍椎奈角€。
圖5卵白蛋白包埋和表面印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球?qū)β寻椎鞍椎奈角€。
具體實施例方式
實施例1.制備牛血清白蛋白表面印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，包括以下步驟1)向20ml去離子水中加入0.5128g的海藻酸鈉和0.01g分子量為100萬的聚丙烯酸鈉固體，攪拌使其充分溶解，得到溶液A-1；2)量取有機(jī)相甲苯40ml，倒入燒杯內(nèi)，向其中加入分散劑乙基纖維素0.02g，攪拌使其充分溶解；在攪拌下將溶液A-1緩慢倒入到盛有機(jī)物液體的燒杯中，攪拌10～15min使粘稠的溶液A-1分散成微球；3)在攪拌下向上述2)混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度0.134％的牛血清白蛋白和質(zhì)量百分比濃度濃度為5％的氯化鈣混合水溶液B-1進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌50min，得到初步的微球；采用專利200510015832.1的方法洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到牛血清白蛋白表面印跡的磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球；表面印跡的100萬分子量聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的光學(xué)顯微鏡照片見圖1，其對牛血清白蛋白的吸附見圖2。從圖1中可以看到微球形態(tài)較好，微球表面光滑。從圖2中看出，表面印跡微球?qū)εＱ灏椎鞍椎奈饺萘棵黠@大于非印跡微球?qū)εＱ灏椎鞍椎奈饺萘?，平衡時其吸附容量為非印跡微球吸附容量的4.21倍。得到的雜化微球的粒徑大小為10～200μm。
實施例2.制備牛血清白蛋白包埋印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，包括以下步驟1)向20ml質(zhì)量百分比濃度0.134％的牛血清白蛋白水溶解中加入0.5128g的海藻酸鈉和0.01g分子量為100萬的聚丙烯酸鈉固體，攪拌使其充分溶解，得到溶液A-2；2)量取20ml醋酸丁酯和20ml蓖麻油組成的有機(jī)相40ml，倒入燒杯內(nèi)，向其中加入分散劑乙基纖維素0.04g，攪拌使其充分溶解；在攪拌下將溶液A-2緩慢倒入到盛有機(jī)物液體的燒杯中，攪拌10～15min使粘稠的溶液A-2分散成微球；3)在攪拌下向上述2)混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度為5％的氯化鈣水溶液B-2進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌50min，得到初步的微球；采用專利200510015832.1的方法洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到牛血清白蛋白包埋印跡的磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球；包埋印跡的聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的光學(xué)顯微鏡照片見圖3，對牛血清白蛋白的吸附結(jié)果見圖4。從圖3中可以看到微球形態(tài)較好，微球透明，表面光滑。從圖4中看出，包埋印跡微球?qū)εＱ灏椎鞍椎奈饺萘棵黠@大于非印跡微球?qū)εＱ灏椎鞍椎奈饺萘?，平衡時其吸附容量為非印跡微球吸附容量的4.718倍。得到雜化微球的粒徑為10～200μm實施例3.制備卵白蛋白表面印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，包括以下步驟1)向20ml去離子水中加入0.6186g的海藻酸鈉和0.01g分子量為100萬的聚丙烯酸鈉固體，攪拌使其充分溶解，得到溶液A-3；2)量取15ml三氯甲烷和25ml正己烷組成的有機(jī)相40ml，倒入燒杯內(nèi)，向其中加入1.6g山梨醇酐單油酸酯，攪拌使其充分溶解；在攪拌下將溶液A-3緩慢倒入到盛有機(jī)物液體的燒杯中，攪拌10～15min使粘稠的溶液A-3分散成微球；3)在攪拌下向上述2)混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度0.134％的卵白蛋白和質(zhì)量百分比濃度濃度為5％的氯化鈣混合水溶液B-3進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌45min，得到初步的微球；采用專利200510015832.1的方法洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到卵白蛋白表面印跡的磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球；卵白蛋白表面印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球?qū)β寻椎鞍椎奈角€見圖5。從圖5中看出，表面印跡微球?qū)β寻椎鞍椎奈饺萘看笥诜怯≯E微球?qū)β寻椎鞍椎奈饺萘?，平衡時其吸附容量為非印跡微球吸附容量的4.342倍。
實施例4.制備卵白蛋白包埋印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，包括以下步驟1)向20ml質(zhì)量百分比濃度0.134％的卵白蛋白水溶解中加入0.6186g的海藻酸鈉和0.01g分子量為100萬的聚丙烯酸鈉固體，攪拌使其充分溶解，得到溶液A-4；2)量取20ml三氯甲烷和20ml正己烷組成的有機(jī)相40ml，倒入燒杯內(nèi)，向其中加入1.6g山梨醇酐單油酸酯，攪拌使其充分溶解；在攪拌下將溶液A-4緩慢倒入到盛有機(jī)物液體的燒杯中，攪拌10～15min使粘稠的溶液A-4分散成微球；3)在攪拌下向上述2)混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度為6％的氯化鈣水溶液B-4進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌45min，得到初步的微球；采用專利200510015832.1的方法洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到卵白蛋白包埋印跡的磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球；卵白蛋白包埋印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球?qū)β寻椎鞍椎奈角€見圖5。從圖5中看出，包埋印跡微球?qū)β寻椎鞍椎奈饺萘看笥诜怯≯E微球?qū)β寻椎鞍椎奈饺萘?，平衡時其吸附容量為非印跡微球吸附容量的5.269倍。
本發(fā)明公開和提出的蛋白質(zhì)大分子印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球及其制備方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改變原料、工藝參數(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計等環(huán)節(jié)實現(xiàn)。本發(fā)明的產(chǎn)品和方法已通過較佳實施例子進(jìn)行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和產(chǎn)品進(jìn)行改動或適當(dāng)變更與組合，來實現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1.一種大分子印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，其特征是組份和重量百分含量如下海藻酸鈉22％～44％聚丙烯酸鈉 0.5％～10％氯化鈣 50％～70％蛋白質(zhì) 0.5～10％。
2.如權(quán)利要求1所述的一種大分子印跡聚丙烯酸/海藻酸鈣雜化微球，其特征是所述的蛋白質(zhì)包括牛血清白蛋白、卵白蛋白或溶菌酶。
3.如權(quán)利要求1或2所述的大分子印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，其特征是所述的雜化微球是蛋白質(zhì)表面印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。
4.如權(quán)利要求1或2所述的大分子印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，其特征是所述的雜化微球是蛋白質(zhì)包埋印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。
5.如權(quán)利要求3所述的大分子印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法，其特征是所述的蛋白質(zhì)表面印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法步驟如下a)向去離子水中加入海藻酸鈉和聚丙烯酸鈉固體，攪拌使其充分溶解，得到質(zhì)量百分比濃度為2％～3％的海藻酸鈉和0.05％～0.5％的聚丙烯酸鈉混合溶液A；b)量取溶液A體積2～4倍密度為0.75～0.95g/ml的有機(jī)相，倒入燒杯內(nèi)，在攪拌下將溶液A倒入到盛有機(jī)相的容器中，攪拌10～15min使粘稠的溶液A分散成微球；c)在攪拌下向上述b)混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度0.134％～1.34％的蛋白質(zhì)和質(zhì)量百分比濃度濃度3％～5％的氯化鈣混合水溶液B進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌45～50min，得到微球；洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到蛋白質(zhì)大分子表面印跡的聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。
6.如權(quán)利要求4所述的大分子印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法，其特征是所述的蛋白質(zhì)包埋印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法步驟如下a)向質(zhì)量百分比濃度0.134％～1.34％的蛋白質(zhì)溶液中加入海藻酸鈉和聚丙烯酸鈉固體，攪拌使其充分溶解，得到質(zhì)量百分比濃度為2％～3％的海藻酸鈉和0.05％～0.5％的聚丙烯酸鈉混合溶液A1；b)量取溶液A1體積2～4倍，密度為0.75～0.95g/ml的有機(jī)相，倒入燒杯內(nèi)，在攪拌下將溶液A1倒入到盛有機(jī)相的容器中，攪拌10～15min使粘稠的溶液A1分散成微球；c)在攪拌下向上述b)混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度濃度3％～5％的氯化鈣水溶液B1進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌45～50min，得到初步微球；洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到蛋白質(zhì)大分子包埋印跡的聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。
7.如權(quán)利要求5或6所述的大分子印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法，其特征是所述的有機(jī)相的密度為0.75～0.95g/ml，有機(jī)相中溶解質(zhì)量百分比為0.05～4％的表面活性劑或分散劑。
8.如權(quán)利要求7所述的大分子印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法，其特征是所述的有機(jī)相是有機(jī)相1三氯甲烷與正己烷按照3∶1～1∶1的體積比混合，表面活性劑山梨醇酐單油酸酯質(zhì)量百分比為2～4％；或有機(jī)相2醋酸丁酯與蓖麻油按照1∶3～1∶1的體積比混合，分散劑乙基纖維素質(zhì)量百分比為0.05～0.1％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蛋白質(zhì)大分子印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球及其制備方法。蛋白質(zhì)印跡聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的組份和重量百分含量如下海藻酸鈉22％～44％，聚丙烯酸鈉0.5％～10％，氯化鈣50％～70％，蛋白質(zhì)0.5～10％。本發(fā)明所制備的聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，經(jīng)蛋白質(zhì)吸附測試結(jié)果表明，印跡微球的吸附量是非印跡微球，即不加蛋白質(zhì)制備的微球吸附量的2～6倍。電導(dǎo)率滴定和紅外光譜測試表明，聚丙烯酸鈉和海藻酸鈉可以與CaCl
文檔編號C08J9/00GK101092494SQ200710057640
公開日2007年12月26日 申請日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者成國祥, 趙孔銀, 張立廣 申請人:天津大學(xué)