专利名称：一种功能型吸附剂的制备方法
技术领域：
本发明属于生物大分子的分离吸附领域，特别涉及一种功能型吸附剂的制备方法。
背景技术：
目前，智能型材料(环境敏感型聚合物、刺激_响应型聚合物)作为新型的功能材 料已成为当今研究的热点。聚N-乙烯基己内酰胺(PNVCL)是一种具有最低临界溶液温度 (LCST)特性的热敏性智能聚合物材料，随着外界温度的变化可在其LCST附件发生可逆相 变。它属于乙烯基化的内酰胺化合物，其LCST正好处于生理温度的范围内(30 40°C )。 它不仅具有良好的离子型水溶性、热敏性，同时还具有一定的生物相容性。正是由于这些优 良的特性，PNVCL在生物大分子的分离、富集、固定化以及药物的包裹和缓释等领域具有潜 在的应用价值。磁性纳米颗粒因其其具有小尺寸效应、生物相容性，以及独特的磁学特性，如超顺 磁性和高矫顽力，在生物分离和检测、酶的固定化和靶向药物投递等领域展现了广阔的应 用前景。但是由于它具有较高的比表面积，强烈的聚集倾向，所以通常需对其表面进行修 饰，降低粒子的表面，进而得到分散性较好的多功能性磁性纳米粒子。适当的表面修饰不仅 可以改善其分散稳定性和生物相容性，还可以调节磁性纳米颗粒表面的反应活性，从而更 利于其在细胞、蛋白质、核酸等生物大分子分离中的应用。通过将热敏性聚合物对磁性纳米颗粒的表面进行改性修饰，不仅可以有效的提高 磁性粒子的稳定性和分散性，而且可以赋予磁性粒子新的功能特性(即温度响应性)，当外 界温度高于包含磁性纳米颗粒的热敏性聚合物的LCST时，磁性复合纳米颗粒的表面呈疏 水性，由于蛋白质内部存在一定的疏水区域，通过疏水作用，能够有效的吸附蛋白质。当外 界温度低于其LCST时，蛋白质可以快速地从热敏性磁性复合颗粒上解离出来，大大改进了 磁性纳米粒子对生物大分子的分离。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种功能型吸附剂的制备方法，本发明操作简 便、反应温和，样品来源方便，便于大规模提取纯化；本发明所得到的功能性磁性复合颗粒， 粒径均一，化学稳定性高，具有良好的应用前景。本发明的一种功能型吸附剂的制备方法，包括(1)将400 600mg磁性纳米颗粒分散在80ml乙醇和20ml蒸馏水的混合溶液中， 然后与1 2ml正硅酸四乙酯在碱性条件下于35 40°C进行反应20 24h，制得二氧化 硅修饰的磁性纳米颗粒；然后与3 5ml硅烷偶联剂进行反应10 12h，得到表面含有双 键的二氧化硅包覆的磁性纳米颗粒悬浮液；(2)以4 6ml 40 N-乙烯基己内酰胺NVCL为单体，10 12ml 5 6wt%&N，N-亚甲基双丙烯酰胺MBA为交联剂，10 12 μ 1 0. 5 0. 6wt%四甲基乙二胺TEMED为加速剂，在60 70°C条件下，通过10 12ml 0. 2 0. 4衬％引发剂过硫酸铵APS 的作用，与上述悬浮液反应5 7h，制得热敏性聚合物包覆的磁性二氧化硅复合颗粒。所述步骤(1)中的碱性条件为pH = 8 10。所述步骤(1)中的硅烷偶联剂为三氯乙烯基硅烷。 将制得的热敏性磁性复合颗粒投入到配制好的含有BSA的Na2HPO4-NaH2PO4缓冲液 中进行吸附反应，反应时，1.5 2. Omg/ml BSA溶液，4 6ml 60 80wt %的热敏磁性复 合吸附剂，摇床转速100r/min，35°C反应3h ；反应结束后，在外磁场的作用下分离出吸附有 BSA功能型吸附剂，再将其投入到Na2HPO4-NaH2PO4缓冲液中，将溶液温度降低于热敏性磁性 复合颗粒的低临界溶解温度(LCST)，进行洗脱，即可得到所需的BSA。通过改变吸附的条件，优化吸附的条件，选择最大限度吸附分离牛血清白蛋白 (BSA)的条件。有益效果(1)本发明操作简便、反应温和，不会因为反应过度剧烈而使得蛋白质变性，样品 来源方便，便于大规模提取纯化，所使用的聚N-乙烯基己内酰胺，无毒，具有良好的生物相 容性，不会让蛋白质变性，当其包覆完磁性复合颗粒后，其LCST依旧接近于人体的生理温 度；(2)本发明所得到的功能性磁性复合颗粒，粒径均一，形态规整，比表面积大，化学 稳定性高，具有一定的生物相容性，吸附蛋白质后，易于从反应体系中分离、蛋白质的吸附 量高，且可回收反复的使用，能够有效的降低生产成本，具有良好的应用前景。
图1为热敏性磁性功能复合颗粒的合成流程示意图；图2为具有生物相容性的热敏性磁性功能复合颗粒的扫描电镜图；图3为热敏性磁性功能复合颗粒的差示扫描量热(DSC)图；图4为蛋白质浓度对于蛋白质吸附量的影响；图5为温度对于蛋白质吸附与解吸附量的影响。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。实施例11.含有双键的二氧化硅修饰的磁性纳米颗粒的制备，具体步骤如下1)取5ml质量浓度为80%的磁流体，80ml的乙醇和20ml的蒸馏水一起加入到 250ml的三口烧瓶中，在强烈机械搅拌作用下，使之混合均勻。2)再逐滴加入2ml质量分数为30%的氨水，将溶液pH调至9. 0，随后再缓慢滴加 1. 5ml的正硅酸四乙酯(TEOS)，在40°C的条件下，强力搅拌24h。3)再向上述反应液中逐滴加入3ml的三氯乙烯基硅烷(VTES)，持续搅拌12h在外磁性的作用下分离出交联VTES的二氧化硅包覆的磁性纳米颗粒，然后用乙醇和水反复将 其清洗3次，除去多余的VTES，最后将产物悬浮于水溶液中。2.热敏性磁性功能复合颗粒的制备，具体步骤如下1)取5ml质量浓度为40%的带有双键的磁性二氧化硅复合颗粒悬浮液与IOml质 量浓度5%的NVCL，IOml质量浓度0. 5%的MBA，10 μ 1的TEMED以及40ml的蒸馏水一起加 入到250ml的三口烧瓶中。2)将溶液温度升温至70°C，伴随着强力机械搅拌，向溶液中持续通氮气30min，然 后再向溶液中用Iml的注射器缓慢注入IOml质量浓度为0. 2%的引发剂APS，继续反应5h。3)在外磁场的作用下将产物分离出来，用双蒸水将产物反复冲洗3次，通过真空 冷冻干燥制成粉末。实施例2利用热敏性磁性功能复合颗粒从水溶液中吸附分离牛血清白蛋白，具体步骤如 下1)将50mg (60wt % )的热敏性磁性复合颗粒与IOmi浓度为1. 6mg/ml的BSA溶液 共混在50ml的圆底烧瓶中进行吸附反应，在35°C，lOOr/min的条件下，反应3h。2)反应结束后，在外磁场的作用下分离出吸附有BSA功能型吸附剂，再将其投入 到IM的NaCl洗脱液中(pH 8. O 9. 0)，将溶液温度降低于热敏性磁性复合颗粒的低临界 溶解温度(LCST)，进行洗脱，即可得到所需的BSA。以热敏性磁性功能复合颗粒为载体分离牛血清白蛋白的条件优化1)蛋白质溶液的浓度确定。取5组各50mg (60wt% )的热敏磁性微球，分别加入 到浓度为 0. 4mg/ml，0. 8mg/ml, 1. 2mg/ml, 1. 6mg/ml，2. Omg/ml 的 BSA 溶液中进行吸附。实 验结果如图4，最适的蛋白质浓度为1.6mg/ml。2)反应温度的确定。取4组各50mg(60wt% )的热敏磁性微球，分别加入到反应 温度为201、251、301、401的1. 6mg/ml的BSA溶液中，进行吸附，反应结束后然后，在 200C的条件下，进行解吸附，分别测定吸附量和解吸附量。实验结果如图5，反应体系温度为 35°C时为最适反应条件。
权利要求
一种功能型吸附剂的制备方法，包括(1)将400～600mg磁性纳米颗粒分散在80ml乙醇和20ml蒸馏水的混合溶液中，然后与1～2ml正硅酸四乙酯在碱性条件下于35～40℃进行反应20～24h，制得二氧化硅修饰的磁性纳米颗粒；然后与3～5ml硅烷偶联剂进行反应10～12h，得到表面含有双键的二氧化硅包覆的磁性纳米颗粒悬浮液；(2)以4～6ml 40～50wt％的N 乙烯基己内酰胺NVCL为单体，10～12ml 5～6wt％的N，N 亚甲基双丙烯酰胺MBA为交联剂，10～12μl 0.5～0.6wt％四甲基乙二胺TEMED为加速剂，在60～70℃条件下，通过10～12ml 0.2～0.4wt％引发剂过硫酸铵APS的作用，与上述悬浮液反应5～7h，制得热敏性聚合物包覆的磁性二氧化硅复合颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种功能型吸附剂的制备方法，其特征在于所述步骤(1) 中的碱性条件为pH = 8 10。
3.根据权利要求1所述的一种功能型吸附剂的制备方法，其特征在于所述步骤(1) 中的硅烷偶联剂为三氯乙烯基硅烷。
全文摘要
本发明涉及一种功能型吸附剂的制备方法，包括(1)将磁性纳米颗粒分散在乙醇和蒸馏水的混合溶液中，然后与正硅酸四乙酯在碱性条件下于35～40℃进行反应20～24h，然后与3～5ml硅烷偶联剂进行反应10～12h，得到表面含有双键的二氧化硅包覆的磁性纳米颗粒悬浮液；(2)以NVCL为单体，MBA为交联剂，TEMED为加速剂，在60～70℃条件下，通过引发剂APS的作用，与悬浮液反应5～7h，即得。本发明操作简便、反应温和，样品来源方便，便于大规模提取纯化；本发明所得到的功能性磁性复合颗粒，粒径均一，化学稳定性高，具有良好的应用前景。
文档编号B01J20/30GK101972636SQ20101053806
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月10日 优先权日2010年11月10日
发明者宋明敏, 朱利民, 聂华丽 申请人:东华大学