专利名称：大分子印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球及低温悬浮聚合制备方法
技术领域：
本发明属于材料科学技术领域，特别涉及一种大分子印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球及低温悬浮聚合制备方法。
背景技术：
目前分子印迹技术已经成功用于低分子量化合物的印迹，但是由于蛋白质分子的一些特点，比如体积庞大、受环境影响容易变性、化学结构复杂、识别机理也不清楚等，对大分子蛋白质印迹的研究远不如小分子的印迹研究系统和深入。传统上制备的分子印迹聚合物为高度交联且坚硬的材料，这类材料不具有足够的柔顺度和内部孔径从而使得庞大的蛋白质模板方便地进出聚合物；蛋白质一般为非刚性的生物大分子，其化学结构也非常复杂，依靠几个结合位点很难在印迹聚合物中产生确定的识别点；寻找合适的水溶性单体和交联剂作为母体材料。另一方面，迄今为止所制备的分子印迹聚合物一般采用本体聚合方法，本体聚合方法产生的为块状聚合物。这些块状聚合物需要研磨、筛选来得到适宜大小的粒子。这一过程不仅费时，而且研磨得到的粒子形状一般是不规则的，限制了其很多应用。在水相体系直接制备的蛋白质印迹聚合物微球与机械研磨得到粒子相比，具有形状规整、比表面大、吸附能力强、粒径可根据需要进行调整等诸多特性；与非水相体系制备的MIPs相比，在水环境的实际应用中具有更好的识别特性，对水体系蛋白质印迹聚合物微球的制备及其特性研究具有十分重要的意义。
聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)由N-乙烯基吡咯烷酮聚合而成的，PVP具有优异的溶解性、低毒性、成膜性、化学稳定性、生理惰性、粘接能力等，广泛用于医疗卫生、化妆品、食品、饮料、酿造、造纸、纺织印染、新材料、悬浮及乳液聚合分散稳定等领域。PVP分子中含有大量的内酰胺键，具有良好的亲水性、生物相容性、生理惰性和络合性等。适度交联聚乙烯基吡咯烷酮软湿凝胶由于其分子链的高度柔顺性而与模板蛋白质具有很好的“可近性”；蛋白质分子内含有酰胺键，分子表面带有各种不同的电荷，通过氢键和静电作用两种大分子间模板蛋白质表面与印迹的孔穴表面互补所产生的大量弱键的加和，从而形成整体的、强的结合作用。悬浮聚合采用水性介质，成本低，过程简单，后处理容易，在高分子材料制备技术中占有重要的位置。关于蛋白质大分子印迹聚乙烯基吡咯烷酮凝胶微球还没有见到相关应用和报道。
发明内容
本发明的目的是在低温下制备一种交联聚乙烯基吡咯烷酮凝胶微球。与别的制备方法相比，制备过程简单，成本低。
本发明的另一目的是提供一种以大分子蛋白质为模板制备的包埋分子印迹的方法，以使印迹微球与非印迹微球相比，对模板蛋白质的吸附量有较大提高，即所得大分子印迹微球具有较高的分子印迹效率。
本发明提供了大分子蛋白质印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮凝胶微球的制备及印迹方法。蛋白质大分子印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮凝胶微球的组分和重量百分含量如下N-乙烯基吡咯烷酮 75％～95％N，N’-亚甲基双丙烯酰胺1.5％～5.0％羟乙基纤维素 0.5％～3.0％蛋白质 0.5％～10％过氧化苯甲酰 0.5％～5.0％二甲基苯胺 0.1％～2.0％。
所述的蛋白质为牛血清白蛋白、卵白蛋白或溶菌酶等，微球粒径大小为50～500μm。
所述的微球是蛋白质包埋印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球。
本发明的蛋白质包埋印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球的制备方法步骤如下a)量取一定体积的N-乙烯基吡咯烷酮作为油相A1，向A1中加入质量百分比为1.5％～5.0％的N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和质量百分比为0.5％～10％的蛋白质，搅拌充分溶解；把A1按体积比2∶1～4∶1的比例分为两份B1和B2；B1加入质量百分比为0.5％～5.0％的过氧化苯甲酰；B2加入质量百分比为0.1％～2.0％的二甲基苯胺；b)配制油相A1体积2～4倍的质量百分比浓度为5.0％～10.0％的Na2PO4水溶液，加入质量百分比为0.5～2.0％的羟乙基纤维素，配成悬浮聚合的连续相A2；c)在N2保护和搅拌下向上述水相A2中加入油相B1，继续搅拌5～20min，使体系分散均匀，然后逐滴加入油相B2，反应5h，洗脱掉蛋白质，得到蛋白质大分子印迹的交联聚乙烯基吡咯烷酮微球。
本发明采用悬浮聚合法和低温氧化还原引发体系，在低温下(室温上下)在水性介质中制备出了形貌规整、平均粒径大小为50～500μm、粒径分布较为均匀的大分子印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮凝胶微球。
蛋白质吸附测试结果表明，分子印迹效率达1.5～3.5印迹微球的吸附量是非印迹微球即不加蛋白质模板制备的微球吸附量的1.5～3.5倍。制备过程易于控制、成本低廉、后处理简单等优点，解决了印迹效率低，性能不稳定，蛋白质大分子扩散困难等不足，具有广泛的应用前景。
图1水油比为2∶1制备的牛血清白蛋白印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球的光学显微镜照片；图2水油比为2∶1制备的牛血清白蛋白印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球对牛血清白蛋白溶液的吸附动力学曲线；图3水油比为3∶1制备的牛血清白蛋白印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球的光学显微镜照片；图4水油比为3∶1制备的牛血清白蛋白印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球对牛血清白蛋白溶液的吸附动力学曲线；图5水油比为4∶1制备的卵白蛋白印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球的光学显微镜照片；图6水油比为4∶1制备的卵白蛋白印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球对卵白蛋白溶液的吸附动力学曲线。
具体实施例方式
实施例1.水油比为2∶1制备的牛血清白蛋白印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球a)量取5.0ml的N-乙烯基吡咯烷酮作为油相A1，加入5.0mg牛血清白蛋白和0.104g的N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，溶解完后把A1按体积比4∶1的比例分为两份B1和B2；向B1中加入52mg过氧化苯甲酰，B2中加入5.2mg二甲基苯胺；再往B2中加入2.0ml5.0％的Na2HPO4水溶液，摇匀；b)向8.0ml 5.0％的Na2HPO4水溶液的50ml烧杯里加入45.0mg羟乙基纤维素，在室温下搅拌使之完全溶解配成溶液A2；c)在N2保护和搅拌下向上述水相A2中加入油相B1，继续搅拌5～20min，使体系分散均匀，然后逐滴加入油相B2，反应5h，用去离子水洗涤三次，然后用含1.0％SDS(W/V)的10.0％乙酸(V/V)洗脱液洗脱掉模板蛋白质，得到印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球；水油比为2∶1制备的牛血清白蛋白印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球的光学显微镜照片见图1，对牛血清白蛋白的吸附结果见图2。从图1中可以看到微球形态较好，微球表面粗糙，微球的粒径大小为50～500μm。从图2中看出，包埋印迹微球对牛血清白蛋白的吸附容量大于非印迹微球对牛血清白蛋白的吸附容量，其平衡吸附容量为非印迹微球吸附容量的3.25倍。
实施例2.水油比为3∶1制备的牛血清白蛋白印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球a)量取5.0ml的N-乙烯基吡咯烷酮作为油相A1，加入5.0mg牛血清白蛋白和0.156g的N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，溶解完后把A1按体积比3∶1的比例分为两份B1和B2；向B1中加入52mg过氧化苯甲酰，B2中加入5.2mg二甲基苯胺；再往B2中加入5.0ml7.0％的Na2HPO4水溶液，摇匀；b)向15.0ml 7.0％的Na2HPO4水溶液的50ml烧杯里加入45.0mg羟乙基纤维素，在室温下搅拌使之完全溶解配成溶液A2；c)在N2保护和搅拌下向上述水相A2中加入油相B1，继续搅拌5～20min，使体系分散均匀，然后逐滴加入油相B2，反应5h，用去离子水洗涤三次，然后用含1.0％SDS(W/V)的10.0％乙酸(V/V)洗脱液洗脱掉模板蛋白质，得到印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球；水油比为3∶1制备的牛血清白蛋白印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球的光学显微镜照片见图3，对牛血清白蛋白的吸附结果见图4。从图1中可以看到微球形态较好，微球表面粗糙，微球的粒径大小为50～500μm。从图4中看出，包埋印迹微球对牛血清白蛋白的吸附容量大于非印迹微球对牛血清白蛋白的吸附容量，其平衡吸附容量为非印迹微球吸附容量的2.7倍。
实施例3.水油比为4∶1制备的卵白蛋白印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球a)量取5.0ml的N-乙烯基吡咯烷酮作为油相A1，加入10.0mg牛血清白蛋白和0.208g的N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，溶解完后把A1按体积比2∶1的比例分为两份B1和B2；向B1中加入52mg过氧化苯甲酰，B2中加入5.2mg二甲基苯胺；再往B2中加入4.0ml10.0％的Na2HPO4水溶液，摇匀；b)向20.0ml 10.0％的Na2HPO4水溶液的50ml烧杯里加入45.0mg羟乙基纤维素，在室温下搅拌使之完全溶解配成溶液A2；c)在N2保护和搅拌下向上述水相A2中加入油相B1，继续搅拌5～20min，使体系分散均匀，然后逐滴加入油相B2，反应5h，用去离子水洗涤三次，然后用含1.0％SDS(W/V)的10.0％乙酸(V/V)洗脱液洗脱掉模板蛋白质，得到印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球；水油比为4∶1制备的卵白蛋白印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球的光学显微镜照片见图5，对卵白蛋白的吸附结果见图6。从图5中可以看到微球形态较好，微球表面粗糙，微球的粒径大小为50～500μm。从图6中看出，包埋印迹微球对卵白蛋白的吸附容量大于非印迹微球对卵白蛋白的吸附容量，其平衡吸附容量为非印迹微球吸附容量的1.8倍。
本发明公开和提出的大分子印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球及低温悬浮聚合制备方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变原料、工艺参数、工艺步骤等环节实现。本发明的方法与技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
权利要求
1.一种大分子印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮凝胶微球，其特征是组分和重量百分含量如下N-乙烯基吡咯烷酮 75％～95％N，N’-亚甲基双丙烯酰胺1.5％～5.0％羟乙基纤维素 0.5％～3.0％蛋白质 0.5％～10％过氧化苯甲酰 0.5％～5.0％二甲基苯胺 0.1％～2.0％。
2.如权利要求1所述的一种大分子印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮凝胶微球，其特征是所述的蛋白质为牛血清白蛋白、卵白蛋白或溶菌酶。
3.如权利要求1或2所述的大分子印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮凝胶微球，其特征是所述的微球是蛋白质包埋印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮凝胶微球。
4.如权利要求3所述的大分子印迹聚乙烯基吡咯烷酮凝胶微球的低温悬浮聚合制备方法，其特征是制备方法如下a)量取一定体积的N-乙烯基吡咯烷酮作为油相A1，向A1中加入质量百分比为1.5％～5.0％的N，N’-亚甲基双丙烯酰胺和质量百分比为0.5％～10％的蛋白质，搅拌充分溶解；把A1按体积比2∶1～4∶1的比例分为两份B1和B2，B1加入质量百分比为0.5％～5.0％的过氧化苯甲酰；B2加入质量百分比为0.1％～2.0％的二甲基苯胺；b)配制油相A1体积2～4倍的质量百分比浓度为5.0％～10.0％的Na2PO4水溶液，加入质量百分比为0.5～2.0％的羟乙基纤维素，配成悬浮聚合的连续相A2；c)在N2保护和搅拌下向上述水相A2中加入油相B1，继续搅拌5～20min，使体系分散均匀，然后逐滴加入油相B2，反应5h，洗脱掉蛋白质，得到蛋白质大分子印迹的交联聚乙烯基吡咯烷酮微球。
全文摘要
本发明涉及一种大分子印迹交联聚乙烯基吡咯烷酮微球及低温悬浮聚合制备方法。将N－乙烯基吡咯烷酮作为油相A1，向A1中加入N，N’－亚甲基双丙烯酰胺和蛋白质，搅拌充分溶解。把A1为两份B1和B2。B1加入质量百分比为0.5％～5.0％的过氧化苯甲酰；B2加入质量百分比为0.1％～2.0％的二甲基苯胺；取A1体积2～4倍的Na
文档编号C08F2/12GK101081882SQ200710057858
公开日2007年12月5日 申请日期2007年7月6日 优先权日2007年7月6日
发明者成国祥, 李长伟, 赵孔银, 张立广 申请人:天津大学