纳米级壳聚糖微球的制备与功能应用

论文摘要

磁性高分子微球是近年来开始研究的一种新型功能材料,在磁性材料、生物医学、细胞学、生物工程等诸多领域内有广泛的应用前景。壳聚糖磁性微球由于其优良的生物相容性、高强的稳定性和无毒副作用等优点而深受关注。壳聚糖磁性微球的表面有丰富的活性基团,经过活化后可以负载多种功能分子(如酶、抗体、肽、DNA及RNA等)。可作为磁性功能载体,在酶的固定化、靶向药物、细胞分离和免疫测定等领域能够应用。基于上述背景,本论文旨在探索纳米级磁性微球的制备方法及其在生物分离中的应用。研究工作主要分为三个部分：1)纳米级磁性微球的制备及表面官能团修饰；2)磁性微球靶向性研究；3)磁性微球固定化RNA。1)采用共沉淀法制备纳米级Fe304磁流体,并对其用SDS进行表面改性。采用化学交联法,在分散有磁流体的壳聚糖溶液中,加入适量的戊二醛交联剂,制得内核为Fe3O4,外层包有壳聚糖的纳米级的磁性壳聚糖复合微球。确定了磁性壳聚糖微球的制备最佳工艺条件,并用电镜、红外光谱图、粒径分析仪等仪器对磁性壳聚糖微球的形态与组成特性进行分析。最后得出,用该方法制备的磁性壳聚糖微球95.4%集中在332.7nm左右,平均粒径为348.5nm,分散系数为0.283,且微球表面富含羟基、氨基和醇羟基等官能团,可与多种生物分子结合。2)通过研究磁性微球(MCM)的制作和动物的靶向实验,探索纳米级磁性壳聚糖微球的靶向性。本实验,将大鼠分为3组：组1为靶向组,组2为非靶向组,组3为空白对照组。通过原子吸收和红外光谱等方法检测各组大鼠体内靶向组织肝脏中铁离子含量。结果在组1的肝脏中铁离子含量明显高于其它组的肝脏。该结果表明,纳米级磁性壳聚糖微球具有良好的靶向性。3)通过浓盐法对啤酒酵母RNA进行提取,以磁性壳聚糖微球为载体,戊二醛交联法对RNA进行磁性固定化。通过比较反应体系中的无机磷和总磷量含量,对RNA的提取条件和固定化条件进行优化。啤酒酵母RNA提取实验结果中得知,RNA提取温度对提取率的影响最为显著；在提取时间为4h,提取温度为100℃,氯化钠质量分数为10%和啤酒酵母质量分数为8%的最优条件下,RNA提取率能够达到6.13%。RNA固定化研究中,以磁性壳聚糖微球为载体,以戊二醛交联法进行RNA固定化的最佳条件为,最佳固定化时间为4h；最佳固定化温度为40℃；固定化过程中RNA溶液最佳的添加量为30mL(浓度为2mg/mL)。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 磁性微球的组成
• 1.1.1 磁流体
• 1.1.2 高分子材料
• 1.1.3 载体物质
• 1.2 磁性微球的特性
• 1.2.1 多种物质兼容性
• 1.2.2 体积和表面效应
• 1.2.3 磁响应性
• 1.2.4 具有大量功能基团
• 1.3 有机磁性微球的制备方法
• 1.3.1 包埋法
• 1.3.2 单体聚合法
• 1.3.3 悬浮聚合法
• 1.3.4 乳液聚合法
• 1.3.5 分散聚合法
• 1.3.6 化学转化法
• 1.4 磁性微球的应用
• 1.4.1 固定化酶
• 1.4.2 细胞分离
• 1.4.3 核酸分离纯化
• 1.4.4 蛋白质的分离纯化
• 1.4.5 环境检测
• 1.4.6 靶向药物
• 1.5 论文的选题思想及主要内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验试剂与设备
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 磁流体的制备及表征
• 2.2.1 磁流体的制备
• 2.2.2 磁流体的表征
• 2.2.2.1 碱加入量对磁流体形成的影响
• 2.2.2.2 搅拌速度对磁流体形成的影响
• 2.2.3 磁流体粒径分布分析
• 2.3 磁性微球的制备及表征
• 2.3.1 磁性微球的制备
• 2.3.1.1 壳聚糖脱乙酰度测定
• 2.3.1.2 脱乙酰度壳聚糖的制备
• 2.3.1.3 磁性壳聚糖微球的制备
• 2.3.2 壳聚糖脱乙酰度对微球制备的影响
• 2.3.3 磁性壳聚糖微球的形态特性
• 2.3.3.1 红外光谱分析
• 2.3.3.2 扫描电镜分析（SEM）
• 2.3.3.3 粒径分布测定
• 2.4
• 2.4.1 磁性壳聚糖微球粒的靶向性研究
• 2.4.1.1 荧光素FITC标记壳聚糖微球工艺过程
• 2.4.1.2 荧光显微镜观察微球银光标记情况
• 2.4.2 磁性壳聚糖微球大鼠体内靶向性研究
• 2.4.2.1 实验动物选择
• 2.4.2.2 磁性壳聚糖微在大鼠体内的靶向性方法
• 2.4.2.3 原子吸收方法检测壳聚糖磁性微球靶向性
• 2.5 酵母RNA磁性微球固定化的研究
• 2.5.1 酵母RNA的提取及提取条件的优化
• 2.5.1.1 酵母RNA的提取
• 2.5.1.2 酵母RNA提取条件的优化
• 2.5.2 酵母RNA含量的测定
• 2.5.3 磁性壳聚糖微球固定化RNA
• 2.5.3.1 不同RNA添加量对固定化的影响
• 2.5.3.2 不同反应时间对固定化的影响
• 2.5.3.3 不同反应温度对固定化的影响
• 2.5.3.4 不同浓度的戊二醛对固定化的影响
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 磁流体的表征
• 3.1.1 氨水加入量对磁流体形成的影响
• 3.1.2 机械搅拌对磁流体形成的影响
• 3.1.3 磁流体粒径分析
• 3.2 磁性微球的制备及表征
• 3.2.1 壳聚糖脱乙酰度对微球制备的影响
• 3.2.2 磁性壳聚糖微球的形态特征
• 3.2.2.1 磁性壳聚糖微球粒径分析
• 3.2.2.2 磁性壳聚糖微球红外光谱分析
• 3.2.2.3 磁性壳聚糖微球透射电镜分析
• 3.3 磁性壳聚糖微球的靶向性研究
• 3.3.1 荧光素FITC标记壳聚糖磁性微球
• 3.3.1.1 荧光显微镜观察
• 3.3.2 磁性壳聚糖微球靶向性研究
• 3.4 磁性微球酵母RNA固定化研究
• 3.4.1 酵母RNA提取实验
• 3.4.1.1 定磷标准曲线
• 3.4.1.2 酵母RNA提取的正交优化试验
• 3.4.3 RNA固定化条件的优化
• 3.4.3.1 固定化最佳RNA添加量
• 3.4.3.2 固定化最佳反应时间
• 3.4.3.3 固定化最佳反应温度
• 3. 4. 3. 4不同浓度的戊二醛对RNA活化的影响
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢