固载ATP的导电亲和膜的制备及性能研究

论文摘要

亲和膜分离技术兼具亲和色谱与膜分离技术两者的优点,具有特异性高、分离速度快、操作压降低、处理量大等优点,在化学工程、生物工程和生物医学等诸多领域具有实用价值。亲和容量小和吸附速率低是亲和膜所面临的主要问题。现有的方法主要是通过提高膜上配基含量来提高亲和容量和吸附速率。然而较高的配基含量未必可获得较高的亲和容量和吸附速率。本文首次将导电聚合物应用于亲和膜分离领域,构建了一种新型的亲和膜一导电亲和膜,并提出了一种新型亲和分离方式—电促进亲和吸附。主要研究内容如下:1.导电亲和膜的制备及表征采用化学氧化的方法并借助模板法的操作方式将导电高分子聚吡咯（PPy）沉积到聚碳酸酯膜（PC膜）上:以三磷酸腺苷（ATP）同时作为掺杂剂和亲和配基,利用PPy的掺杂特性,将ATP在PPy聚合沉积的过程中通过掺杂方式固载到膜上,获得了具有理想形貌并固载ATP的导电亲和膜。膜的导电性为1.29×10-4S/cm,配基含量为20.39 mg/g膜。2.导电亲和膜吸附性能及吸附机理以血红蛋白（Hb）作为目标蛋白,以牛血清白蛋白（BSA）为测试蛋白,利用恒电位仪将导电亲和膜作为工作电极,以恒电流法对膜施加电刺激,考察了吸附时间、电流值、离子强度、初始浓度、pH值等因素对吸附容量和吸附速率的影响,分析了亲和吸附机理。结果表明:（1）电刺激可显著增强亲和吸附的容量和速率,并且随着电流强度的增加,吸附容量和吸附速率增大;（2）在较低的离子强度、较高的Hb初始浓度以及中性的Hb溶液（pH6.8）条件下有利于获得较高的吸附容量;（3）所制奋的导电亲和膜对Hb展现出良好的吸附特异性;（4） Hb在导电亲和膜上的吸附机理符合Freundlich吸附方程。3.导电亲和膜的洗脱和再生选用三种不同的洗脱溶液分别对膜进行洗脱,采用循环伏安法对膜进行再生—配基的脱掺杂与重新掺杂。结果表明:膜上吸附的Hb可以用Bis-Tris（pH7.0）缓冲液全部洗脱回收;膜上ATP的脱掺杂率为70%,重新掺杂率为118%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 亲和膜技术研究进展
• 1.1.1 生物分子纯化与分离
• 1.1.2 亲和膜分离过程
• 1.1.3 亲和膜作用的原理及特点
• 1.1.4 亲和膜的制备
• 1.1.5 亲和膜分离理论基础
• 1.1.6 亲和膜技术应用及展望
• 1.2 导电高分子聚吡咯
• 1.2.1 PPy的掺杂/脱掺杂特性
• 1.2.2 PPy的电化学性质
• 1.3 本文工作
• 参考文献
• 第二章 固载ATP的导电亲和膜的制备及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 材料及仪器
• 2.2.2 固载ATP的导电亲和膜的制备
• 2.2.3 固载ATP的导电亲和膜的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 导电亲和膜制备条件的优化
• 2.3.2 导电亲和膜上ATP含量
• 2.3.3 导电亲和膜的导电性
• 2.3.4 膜的表面接触角
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 固载ATP的导电亲和膜的性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料及仪器
• 3.2.2 溶液的配制与分析方法
• 3.2.3 电刺激吸附实验
• 3.2.4 空白膜吸附实验
• 3.2.5 导电亲和膜的选择性
• 3.2.6 蛋白的洗脱
• 3.2.7 膜的重建
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 导电亲和膜的吸附性能
• 3.3.2 吸附特异性
• 3.3.3 蛋白的洗脱
• 3.3.4 膜的重建
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 电促进亲和吸附机理的研究
• 4.1 引言
• 4.2 吸附作用
• 4.3 吸附平衡式
• 4.4 固载ATP的导电亲和膜吸附Hb的理论基础
• 4.5 亲和吸附机理
• 4.6 本章小结
• 参考文献
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 硕士期间发表专利及论文
• 致谢