牛血清白蛋白表面分子印迹聚合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化学与材料领域，涉及一种牛血清白蛋白表面分子印迹聚合物及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 分子印迹技术是一种模拟抗体-抗原相互作用，采用人工方法制备的对特定分子 (模板分子）具有专一性结合能力的聚合物的技术。首先，模板分子与功能单体之间产生互 补的相互作用形成模板-单体复合物，然后在交联剂作用下，在模板-单体复合物周围发生 本体聚合反应形成聚合物，最后在一定条件下除去聚合物中的模板分子，即可得到具有与 模板分子匹配的特定空间结构空穴和识别位点的选择性分子识别材料，即通常所说的分子 印迹聚合物。由于分子印迹聚合物具有构象预定性、特异识别性、长期稳定性及实施简便性 等优点，在色谱分离、固相萃取、固相微萃取、抗（受）体模拟、模拟酶催化以及生物传感器 等诸多领域具有重要的应用前景。迄今，针对药物、氨基酸、除草剂等小分子化合物的印迹 技术已经十分成熟，而对蛋白质等生物大分子进行印迹的成功例子还比较少。这主要是因 为蛋白质类生物大分子作为分子印迹模板存在体积庞大、结构复杂、可结合位点多以及容 易变性失活等问题，按照传统的包埋法对其进行印迹研宄相当困难。
[0003] 表面分子印迹技术是最近发展起来的一种构建在基质表面上的分子印迹方法。该 方法是在聚合溶液中引入基质或将聚合溶液涂覆在基质上，使模板分子和功能单体的聚合 反应发生在基质表面以形成分子印迹聚合物薄膜，从而使分子识别位点暴露在基质表面。 表面分子印迹技术可以克服传统包埋法中空间位阻的影响，使模板分子能够自由地进出基 质表面聚合物中的特异性识别位点。同时，由于基质具有较强的机械稳定性，因此可以有效 调节聚合物的强度以适应实际应用的需要。以碳纳米管为基质，采用预组装或自组装的方 法对其表面进行修饰，然后在其表面接枝一层分子印迹聚合物薄膜，可以制备出一系列具 有不同识别位点和空腔结构的碳纳米管表面分子印迹聚合物，从而解决蛋白质分子印迹聚 合物合成和识别中存在的技术问题。
[0004] 离子液体是近年来兴起的一类具有良好应用前景的绿色溶剂和功能材料，具有无 毒、低温不挥发、对水和空气稳定、溶解性好、稳定性高、极性强、成膜性能好以及易于改性 的优点。这些优良的物理化学性质使其在分离科学领域得到了广泛的应用，如以离子液体 为溶剂用于液相萃取、以离子液体为功能材料制备吸附剂、色谱柱以及分子印迹聚合物。由 于离子液体特殊的阴阳离子结构，可以与氨基酸、DNA以及蛋白质等生物活性物质发生静电 和氢键等相互作用，从而表现出对生物大分子优异的识别性能。因此可以离子液体为功能 单体来制备蛋白质分子印迹聚合物。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种牛血清白蛋白表面分子印迹聚合物及其制备方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
[0007] -种牛血清白蛋白表面分子印迹聚合物，它是以牛血清白蛋白为模板分子，氯化 1-丙基（三甲氧基硅基）-3-甲基咪唑为功能单体，y -氨丙基三乙氧基硅烷修饰的碳纳米 管为基质，在交联剂的作用下，制得的对牛血清白蛋白具有选择性识别能力的表面分子印 迹聚合物，所述Y-氨丙基三乙氧基硅烷修饰的碳纳米管、牛血清白蛋白、氯化1-丙基（三 甲氧基硅基）-3-甲基咪唑的重量比依次为1 : (3~6) : (4. 5~30)。
[0008] 一种制备所述牛血清白蛋白表面分子印迹聚合物的方法，包括以下步骤：
[0009] 1)将10mg y -氨丙基三乙氧基硅烷修饰的碳纳米管加入到10ml pH为7~10的 缓冲溶液中，超声、搅拌分散均匀，得到第一份溶液；
[0010] 2)将30~60mg牛血清白蛋白，45~300mg氯化1-丙基（三甲氧基娃基）-3_甲 基咪唑溶于 10ml pH为7~10的缓冲溶液中，得到第二份溶液；
[0011] 3)将1. 5~5ml交联剂溶于pH为7~10的的缓冲液中，使交联剂溶液的总体积 为15ml，将第一份溶液与第二份溶液混合，搅拌2~12h，然后加入交联剂溶液，继续搅拌 1~3天；
[0012] 4)将固液两相分离，对固相产物采用缓冲溶液洗涤1~5次，再用超纯水洗脱至无 蛋白质残留，冷冻干燥，即得。
[0013] 优选地，所述交联剂为四乙氧基硅烷。
[0014] 优选地，所述交联剂的体积为2~2. 5ml。
[0015] 优选地，所述y-氨丙基三乙氧基硅烷修饰的碳纳米管是对羧基化碳纳米管进 行表面化学修饰得到的，所述羧基化碳纳米管的管径10-20nm，长度10-30ym，-C00H含量 2. OOwt%，纯度>95%，比表面积>200m2/g，表面化学修饰的方法是：称取0. 5g羧基化碳纳 米管，加入40mL二氯亚砜和10滴二甲基甲酰胺，70°C搅拌冷凝回流24h后80°C直接蒸干， 再加入40ml二甲基甲酰胺和20ml 丫-氨丙基三乙氧基硅烷，45 °C下搅拌冷凝回流48h，产物 用乙腈洗涤，60 °C烘干。
[0016] 本发明的有益效果是：
[0017] 1)本发明制备的表面分子印迹聚合物具有能与牛血清白蛋白特异结合的有效识 别位点，能选择性和特异性吸附牛血清白蛋白。
[0018] 2)由于印迹薄膜铺展于碳纳米管表面，暴露在表面的印迹位点更多，空间位阻更 小，因此模板分子能够自由进出，洗脱更完全，吸附更迅速，吸附容量更大，重复使用性能更 好。
[0019] 3)碳纳米管的存在增加了分子印迹聚合物的机械稳定性和热稳定性。
[0020] 以上这些优良的性能使其在牛血清白蛋白识别、分离和纯化领域具有很好的应用 前景，同时也为解决其它蛋白质分子印迹聚合物合成和识别中存在的问题奠定了基础。
【附图说明】
[0021] 图1 :牛血清白蛋白表面分子印迹聚合物合成路线示意图。
[0022] 图2 :不同pH值条件下离子液体与牛血清白蛋白的相互作用曲线图。
[0023] 图3:交联剂含量对牛血清白蛋白表面分子印迹聚合物吸附效果的影响曲线图。
[0024] 图4:含量不同的交联剂制备的分子印迹聚合物（a，1.5mL;b，2mL ;c，2.5mL; d，3. 5mL;e，5mL)和空白分子印迹聚合物（f，2mL)的热重曲线图。
[0025] 图5 :含量不同的交联剂制备的分子印迹聚合物（a, OmL ;b，1. 5mL ;c，2mL ;d，5mL) 的扫描电镜图。
[0026] 图6:分子印迹聚合物和空白分子印迹聚合物对牛血清白蛋白的等温吸附曲线。
[0027] 图7:pH值对分子印迹聚合物和空白分子印迹聚合物吸附量的影响。
[0028] 图8 :分子印迹聚合物和空白分子印迹聚合物对牛血清白蛋白，人血清白蛋白，人 血红蛋白以及溶菌酶选择性吸附能力比较。
[0029] 图9:分子印迹聚合物和空白分子印迹聚合物的重复使用性能。
【具体实施方式】
[0030] 以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
[0031] 氯化1-丙基（三甲氧基硅基）_3_甲基咪唑，购自上海成捷化学有限公司；Y-氨 丙基三乙氧基硅烷修饰的碳纳米管，是对羧基化碳纳米管进行表面化学修饰得到的，羧基 化碳纳米管购自中国科学院成都有机化学有限公司，管径10_20nm，长度10-30 y m，-C00H 含量2. OOwt %，纯度>95 %，比表面积>200m2/g。
[0032] 表1实施例1~12的用量表
【主权项】
1. 一种牛血清白蛋白表面分子印迹聚合物，它是以牛血清白蛋白为模板分子，氯化 1-丙基（三甲氧基硅基）-3-甲基咪唑为功能单体，y -氨丙基三乙氧基硅烷修饰的碳纳米 管为基质，在交联剂的作用下，制得的对牛血清白蛋白具有选择性识别能力的表面分子印 迹聚合物，所述Y-氨丙基三乙氧基硅烷修饰的碳纳米管、牛血清白蛋白、氯化1-丙基（三 甲氧基硅基）-3-甲基咪唑的重量比依次为1 : (3~6) : (4. 5~30)。
2. -种制备牛血清白蛋白表面分子印迹聚合物的方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 将IOmg Y -氨丙基三乙氧基硅烷修饰的碳纳米管加入到IOml pH为7~10的缓冲 溶液中，超声、搅拌分散均匀，得到第一份溶液； 2) 将30~60mg牛血清白蛋白，45~300mg氯化1-丙基（三甲氧基硅基）-3-甲基咪 唑溶于10ml pH为7~10的缓冲溶液中，得到第二份溶液； 3) 将1. 5~5ml交联剂溶于pH为7~10的的缓冲液中，使交联剂溶液的总体积为 15ml，将第一份溶液与第二份溶液混合，搅拌2~12h，然后加入交联剂溶液，继续搅拌1~ 3天； 4) 将固液两相分离，对固相产物采用缓冲溶液洗涤1~5次，再用超纯水洗脱至无蛋白 质残留，冷冻干燥，即得。
3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述交联剂为四乙氧基硅烷。
4. 根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述交联剂的体积为2~2. 5ml。
5. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述Y -氨丙基三乙氧基硅烷修饰 的碳纳米管是对羧基化碳纳米管进行表面化学修饰得到的，所述羧基化碳纳米管的管径 10-20nm，长度10-30 y m，-COOH含量2. OOwt %，纯度>95 %，比表面积>200m2/g，表面化学修 饰的方法是：称取0. 5g羧基化碳纳米管，加入40mL二氯亚砜和10滴二甲基甲酰胺，70°C搅 拌冷凝回流24h后80°C直接蒸干，再加入40ml二甲基甲酰胺和20ml y -氨丙基三乙氧基硅 烷，45 °C下搅拌冷凝回流48h，产物用乙腈洗涤，60 °C烘干。
【专利摘要】本发明属于化学与材料领域，涉及一种牛血清白蛋白表面分子印迹聚合物及其制备方法。本发明以牛血清白蛋白为模板分子，γ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰的碳纳米管为基质，硅氧烷功能化离子液体为功能单体，在交联剂四乙氧基硅烷的作用下，在碳纳米管表面接枝一层对牛血清白蛋白具有选择性识别能力的分子印迹聚合物。本发明制备的分子印迹聚合物热稳定性好、比表面积大，具有能与牛血清白蛋白特异结合的有效识别位点，对牛血清白蛋白吸附容量大，选择性和特异性好，重复使用性能好。
【IPC分类】B01J20-30, C08G77-26, C08K9-06, C08K7-24, C08G77-06, B01J20-26
【公开号】CN104744702
【申请号】CN201510134432
【发明人】刘名茗, 皮江燕, 林丹妮, 王小洁, 冯雄汉, 刘凡
【申请人】华中农业大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月26日