基本信息
- 项目名称：
- 牛血红蛋白分子印迹聚合物的制备及性能评价
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 以硅胶为载体，牛血红蛋白为模板分子，以丙烯酰胺为功能单体，N-N`亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，二乙基二硫代氨基甲酸钠为引发转移终止剂，采用光聚合的方式，应用表面印迹法制备牛血红分子印迹聚合物。采用红外光谱（IR）对聚合物进行表征，证实了载体表面成功的印迹了模板分子，并通过平衡吸附和竞争实验的方法对印迹聚合物进行评价，结果表明印迹聚合物具有高吸附效率和选择性。
- 详细介绍：
- 分子印迹聚合物(molecularly imprinted polymer，MIP)对模板分子的立体结构具有“记忆”功能，从而对模板表现出高度选择性识别能力[1]。印迹聚合物[2]~[5]的模板分子和功能单体通过氢键、离子键、范德华力等作用形成稳定复合物，聚合反应后，模板分子被洗脱，聚合物上形成了与模板分子的结构、官能团互补的孔穴[7]。传统的制备方法是本体聚合[8]，但制得的分子印迹聚合物的识别位点大都包埋在高交联密度的聚合物微粒内部，且很难全除去本体聚合物内部的模板分子，具有印迹效率低的缺点[9]。表面印迹法把印迹结合位点统一建立在具有良好可接近性的表面上，有利于模板与亲和点的相互作用，解决传质慢的问题。 目前对蛋白质的分离富集[14]~[17]主要有分子筛法、凝集素亲和法、硼酸法、肼化学反应法、亲水作用法等，具有操作步骤繁琐、反应时间长、富集效率低等缺点。 本文以硅胶为载体，牛血红蛋白为模板分子，以丙烯酰胺为功能单体，N-N`亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，首次在修饰后的硅胶表面接枝引发转移终止剂二乙基二硫代氨基甲酸钠，采用光聚合的方式，应用表面印迹法制备牛血红分子印迹聚合物，解决了上述分离富集蛋白质方法操作步骤繁琐、反应时间长、效率低等缺点。实验采用表面印迹法制备分子印迹聚合物，与传统方法相比，避免了筛分研磨等一系列繁琐程序，使识别位点暴露在载体的表面，减少了模板分子的“包埋”现象，提高了效率[10]~[13]。通过红外光谱法对聚合物进行表征，并通过平衡吸附和竞争实验的方法对印迹聚合物进行评价，制备的印迹聚合物对模板蛋白具有高吸附效率和选择性。对于蛋白质的分离富集提供了一种新的方法。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 以硅胶为载体，牛血红蛋白为模板分子，丙烯酰胺为功能单体，N-N`亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，采用光聚合的方式，在硅胶表面制备牛血红蛋白分子印迹聚合物。采用红外光谱和平衡吸附方法对印迹聚合物进行评价，结果表明印迹聚合物具有较高吸附效率和选择性。
科学性、先进性及独特之处
- 分子印迹聚合物的研究迄今为止大多停留在小分子的印迹上，以小分子为模板的分子印迹研究中已经取得长足进步，而由于生物大分子结构复杂，容易失活变性的特点，对其分子印迹研究较少，具有较高的研究价值。 本实验采用表面印迹法制备分子印迹聚合物，与传统方法相比避免了筛分研磨等一系列繁琐过程，使结合位点都暴露在硅胶表面，提高印迹效率，制备的分子印迹聚合物对目标分子具有很好的吸附特性和识别选择性。
应用价值和现实意义
- 蛋白质类生物大分子在有机溶剂中极易发生变性，因此蛋白质纯化与检测技术的开发迫在眉睫。分子印迹技术具备构效预定性、特异识别性和广泛适用性特点，采用表面分子印迹方法制备蛋白质分子印迹聚合物，结合位点暴露在载体表面，提高印迹效率，与传统方法相比避免了筛分研磨等一系列繁琐过程，在实际应用中能够快速实现水中牛血红蛋白的分离、富集与检测。
学术论文摘要
- 摘 要：以硅胶为载体，牛血红蛋白为模板分子，以丙烯酰胺为功能单体，N-N`亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，二乙基二硫代氨基甲酸钠为引发转移终止剂，采用光聚合的方式，应用表面印迹法制备牛血红分子印迹聚合物。采用红外光谱（IR）对聚合物进行表征，证实了载体表面成功的印迹了模板分子，并通过平衡吸附和竞争实验的方法对印迹聚合物进行评价，结果表明印迹聚合物具有高吸附效率和选择性。 关键词：分子印迹聚合物；牛血红蛋白；表面印迹。
获奖情况
- 齐齐哈尔大学 大学生学术作品竞赛三等奖
鉴定结果
- 该作品对于牛血红蛋白的分子印迹聚合物的制备有重要的意义，且很高的实用价值。由于当前对于大分子印迹聚合物的研究还不够成熟，因此，该作品还具有深刻的学术价值和理论意义。但印迹效率不高，有待进一步考究。
参考文献
- [1] 蒋旭红，涂伟萍，等 分子印迹聚合物微球制备方法研究进展[J].材料导报，2007，21(12):52-53. [2] 刘秋叶，李文友，何锡文，等 硅胶修饰一表面分子印迹牛血红蛋白及其识别性能的研究[J].化学学报，2008，66(1)：56-62. [3] 王晖,方桂杰,丁安子，等 “三明治”法制备牛血红蛋白分子印迹膜[J]. 武汉大学学报，2010， 56(3)：289-292. [4] Tamayo F. G., TitiriciM. M., Esteban A. M.,et al. Ana.l Chim. Acta[J], 2005,542: 38—46 [5] RukertB., HallA. J., Sellergren B. J.. Mater. Chem. [J], 2002,12: 2275—2280 [6] 王斌、王榕株、王俊卿，等 分子印迹材料研究进展 [J].化学研究与应用，2010,22（2）：129—135 [7] 梁金虎，罗林，唐英.分子印迹技术的原理与研究进展 [J]重庆文理学院学报，2009,28（5）：38—43 [8] 娄大伟，杨英杰，黄光，等 苯甲酸分子印迹聚合物的制备及其吸附性能 [J].分析化学，2010,38（3）：401—104 [9] 王亚萍，李杰，周艳梅，等 分子印迹聚合物的制备及其对香草醛的吸附行为 [J].化学研究，2010,21（3）35—38
同类课题研究水平概述
- 当前分子印迹技术在小分子研究中已经日趋成熟，对其应用也十分广泛，但由于大分子结构复杂，容易失活的特性，对其研究存在诸多困难，也较少有成功的范例。对于蛋白质的分离和富集，现有的技术和方法都存在有较多缺陷，分子印迹技术克服了其效率低、制备周期长、操作繁琐等缺陷问题，具有广泛的研究前景和应用价值。以下是当前对于国内外同类课题研究的简介： 高婷; 郭敏杰; 樊志等，牛血清白蛋白分子印迹壳聚糖树脂的制备，以酰基化的壳聚糖树脂为载体,丙烯酰胺为功能单体,N,N′–亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在模板分子牛血清白蛋白(BSA)存在下,采用直接滴加成球法,制备出对牛血清白蛋白具有特异识别性能的分子印迹聚合物. 刘秋叶; 何锡文; 李文友等，壳聚糖包裹硅胶载体印迹牛血红蛋白的研究，用壳聚糖包裹的硅胶为载体,利用壳聚糖表面的氨基与戊二醛结合,在硅胶表面引入醛基,固定模板蛋白(牛血红蛋白).用溶胶-凝胶过程再次包裹固定蛋白质的载体,洗去模板蛋白后,得到具有选择性识别的牛血红蛋白分子印迹聚合物.用红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)和元素分析对聚合物进行了表征,结果表明,载体表面成功地接枝了分子印迹聚合物.选择性吸附实验结果表明,分子印迹聚合物具有良好的识别性能,能实现水溶液中牛血红蛋白的富集. Brown ME, Puleo DA. Protein binding to peptide-imprinted porous silica scaffolds用溶胶-凝胶法制备无定形聚硅氧烷印迹材料, 与传统的有机材料相比, 此种无机材料对模板蛋白结合力强, 选择性好, 蛋白进出材料骨架速度快。 Cutivet A, Schembri C, Kovensky J, et al. Molecularly imprinted microgels as enzyme inhibitors首次将分子印迹技术引入酶抑制剂的研究。
