专利名称：一种纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种无纺布接枝水凝胶的制造方法和分子印迹技术，具体为一种蛋白
质纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶的制备，属于功能高分子材料领域。
背景技术：
蛋白质分子印迹聚合物由于在医学诊断、生物分离及药物传递等领域的潜在 应用前景而成为当前研究的热点盖青青，刘秋叶，何锡文等.化学进展.2008,20(8): 957-968。由于蛋白质分子体积庞大、容易变性、空间结构十分复杂，对蛋白质大分子印迹 的研究思路和实验手段都还处于摸索阶段。近年来人们越来越多地用聚合物水凝胶来进行 蛋白质分子印迹的研究。水凝胶的精巧结构能在外界PH值、离子强度、温度等因素的剌激 下表现出反复的溶胀变化。相对于硬质的材料，水凝胶更适于蛋白质的印迹。
以丙烯酰胺为功能单体可以制备选择性较好的蛋白质分子印迹聚合物。Hjerten 等以丙烯酰胺为单体，N，N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂合成了低交联度的水凝胶，印迹了 血红蛋白、溶菌酶、肌红蛋白等，结果显示该凝胶对印迹分子有很高的识别能力Hjerten S J，Liao J L，Nakazato K， Chromatogr即hy， 1997， 44 :227-234。郭天瑛等用大孔交联壳聚 糖作为载体，使丙烯酰胺和牛血红蛋白扩散到载体的孔穴中，然后引发聚合。这样制备的印 迹壳聚糖微球比非印迹壳聚糖微球和聚丙烯酰胺凝胶微球对牛血红蛋白具有更高的结合 量Tian-Ying Guo， Yong-Qing Xia， Jin Wang. Biomaterials， 2005， 26 :5737-5745.。
本体方法得到的印迹聚合物中印迹位点大都在材料内部，模板分子传质阻力大， 严重降低了蛋白质分子印迹聚合物的结合容量和印迹效率，达到平衡吸附的时间也长。表 面分子印迹技术通过把印迹孔穴和位点建立在印迹材料的表(面)层，有利于模板分子的 传质，可以显著提高印迹聚合物的吸附速度和灵敏性。表面接枝印迹技术通过在无机或有 机载体表面进行各种分子的印迹，还有利于得到形态规整、热稳定性和机械强度较好的材 料。陈朗星等以丙烯酰胺为功能单体，将聚苯乙烯载体表面用"引发_转移_终止剂"修 饰后，采用光接枝表面印迹的方法制备了牛血红蛋白的分子印迹聚合物微球。结果表明， 该印迹微球对牛血红蛋白有较高的结合容量和很好的识别选择性盖青青，刘秋叶，李文友 等.高等学校化学学报，2008，29 :64-70。 纤维材料具有良好的柔韧性和机械强度，比表面积大，传质距离短，有效官能团 多，吸附速率高，可以制备成各种不同的形状，使用方便。近年来出现了在纤维材料表面 接枝聚合印迹小分子的报道。王兵等以苄基海因和药物磺胺嘧啶为模板分子，在中空纤 维基体上制备出分子印迹中空纤维分离膜。T.Hideaki等以异丙基丙烯酰胺为单体，N， N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，通过等离子体引发聚合在聚丙烯无纺布上接枝印迹了 铜离子Hideaki Tokuyama， Shinji Naohara， Masaru Fujioka. Reactive & Functional Polymers, 2008， 68 :182-188。纤维接枝方法较多，大部分以化学方法接枝，其工艺复杂，能 源消耗大，所必需的引发剂有一定污染，不利于得到纯净的聚合物。与传统接枝方法相比， 辐射接枝可以完成化学法难以进行的接枝反应，操作简单易行，不需引发剂，可以得到纯净
3的接枝共聚物。通过在纤维表面辐射接枝水凝胶进行蛋白质分子印迹可解决水凝胶强度 低、有效印迹位点少和传质速率慢等问题，从而获得高结合量和印迹效率的纤维状蛋白质 分子印迹材料，目前还很少见到这方面的报道。 本专利把聚烯烃纤维材料强度大、韧性高、比表面积大等优点与蛋白质分子印迹 水凝胶的软湿特性结合起来，通过Y-射线辐射引发聚烯烃纤维接枝聚丙烯酰胺，制备表 层含有孔穴和位点的蛋白质分子印迹水凝胶材料。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是凝胶机械强度低、吸附速率慢 和重复使用性差等问题。 本发明解决所述提高凝胶韧性和机械强度以及重复使用性技术问题的技术方案 是设计一种纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶。 本发明的目的是提供一种Y-射线辐射引发制备纤维基蛋白质分子印迹聚合物 水凝胶的方法。简单说本发明方法是通过共辐射方法，用Y-射线辐射聚丙烯表面进行处 理，形成自由基，与单体丙烯酰胺进行接枝反应得到所述的纤维基蛋白质分子印迹聚合物 水凝胶。 本发明提供了辐射引发接枝制备纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶的方法，其
纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶的组份和重量百分含量如下 聚丙烯(PP)纤维无纺布 1.78% 3. 96% 丙烯酰胺 8. 9% 21.38% N，N'-亚甲基双丙烯酰胺 0.22% 2.85% 蛋白质 0. 05 1%。 去离子水 71. 26% 89. 06% 本发明所述的一种纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶，其特征是所述的印迹 聚合物水凝胶是接枝在聚丙烯纤维无纺布上，所述的蛋白质包括牛血清白蛋白、牛血清 红蛋白、卵白蛋白或溶菌酶，所述的制备方法采用Y _射线辐射引发接枝，辐射剂量率为 0. 05-lkGy/h，辐射时间为0. 5-30h。 本发明所述的纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶的制备步骤如下
a)向去离子水中加入蛋白质、丙烯酰胺和N， N'-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌使其 充分溶解，得到蛋白质的质量百分比浓度为O. 05 1%，丙烯酰胺的质量百分比浓度为 8.9% 21.38%， N， N' _亚甲基双丙烯酰胺的质量百分比浓度为0. 22% 2. 85%的混合 溶液A，将溶液A倒入试管中。称取溶液A质量1. 78 % 3. 96 %的聚丙烯纤维无纺布，将其 浸泡入盛有混合溶液A的试管中，密封静置8h ; b)将装有反应混合物的试管在辐射剂量率为0. 05-lkGy/h的条件下，进行Y-射 线照射，辐射时间为0. 5-30h，将纤维表层的聚丙烯酰胺凝胶用镊子刮去，得到含蛋白质的 PP纤维无纺布接枝聚合物水凝胶。 c)配制含质量百分比为1%的十二烷基硫酸钠(SDS)和体积百分比为10%的乙酸 水溶液作为洗脱液，洗脱掉蛋白质模板，得到纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶。非印迹 聚合物水凝胶的制备和洗脱方法与纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶相同，只是没有加入蛋白质。 本发明所制备的纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶，经蛋白质吸附测试结果表 明，印迹接枝凝胶的吸附量是非印迹凝胶吸附量的2. 0 5. 0倍。 本发明纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶采用辐射接枝的制造方法，是充分利 用了辐射接枝射线穿透力强的优点，可以完成一般化学法难以进行的接枝反应，并且操作 简单、方便易行，室温下即可完成。在辐射接枝时，采用了在较低剂量率下辐射，其目的是使 蛋白质在辐射时不受到严重变性，以满足使用的需要。 本发明制备方法简单简单易行，反应过程易于控制。与目前已有的聚丙烯酰胺水 凝胶相比，纤维接枝印迹聚丙烯酰胺水凝胶具有机械强度大、吸附速度快、重复使用性好、 凝胶纯度高、方便使用等特点，具有良好的发展前景和广泛的用途。 基于以上特性，本发明的纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶可以用于特定蛋白 质的回收、混合蛋白质的提纯和检测等领域。
具体实施例方式
下面介绍本发明的具体实施例，但本发明不受实施例的限制。
实施例1.辐射引发PP无纺布接枝丙烯酰胺制备牛血清白蛋白印迹水凝胶
向去离子水中加入牛血清白蛋白、丙烯酰胺和N， N'-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌使 其充分溶解，得到牛血清白蛋白的质量百分比浓度为0. 1%，丙烯酰胺的质量百分比浓度为 8. 9% ， N， N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量百分比浓度为2. 85%的混合溶液A，将溶液A倒入试 管中。称取溶液A质量1. 78 %的聚丙烯纤维无纺布，将其浸泡入盛有混合溶液A的试管中， 密封静置8h。将装有反应混合物的试管在辐射剂量率为0. 05kGy/h的条件下，进行Y-射线 照射，辐射时间为30h，将纤维表层的聚丙烯酰胺凝胶用镊子刮去，得到含蛋白质的PP纤维 无纺布接枝聚合物水凝胶。用含质量百分比为1%的十二烷基硫酸钠(SDS)和体积百分比 为10%的乙酸水溶液洗脱掉蛋白质模板，得到纤维基牛血清白蛋白印迹的聚合物水凝胶。
实施例2.辐射引发PP无纺布接枝丙烯酰胺制备牛血红蛋白印迹水凝胶
向去离子水中加入牛血红蛋白、丙烯酰胺和N， N'-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌使 其充分溶解，得到牛血红蛋白的质量百分比浓度为0.2%，丙烯酰胺的质量百分比浓度为 21. 38% ， N， N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量百分比浓度为0. 22%的混合溶液A，将溶液A倒入 试管中。称取溶液A质量2 %的聚丙烯纤维无纺布，将其浸泡入盛有混合溶液A的试管中， 密封静置8h。将装有反应混合物的试管在辐射剂量率为O. lkGy/h的条件下，进行Y-射线 照射，辐射时间为lOh，将纤维表层的聚丙烯酰胺凝胶用镊子刮去，得到含蛋白质的PP纤维 无纺布接枝聚合物水凝胶。用含质量百分比为1%的十二烷基硫酸钠(SDS)和体积百分比 为10%的乙酸水溶液洗脱掉蛋白质模板，得到纤维基牛血红蛋白印迹的聚合物水凝胶。
实施例3.辐射引发PP无纺布接枝丙烯酰胺制备卵白蛋白印迹水凝胶
向去离子水中加入卵白蛋白、丙烯酰胺和N， N'-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌使其充 分溶解，得到卵白蛋白的质量百分比浓度为1%，丙烯酰胺的质量百分比浓度为10%， N， N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量百分比浓度为1X的混合溶液A，将溶液A倒入试管中。称取 溶液A质量2 %的聚丙烯纤维无纺布，将其浸泡入盛有混合溶液A的试管中，密封静置8h。 将装有反应混合物的试管在辐射剂量率为0. 05kGy/h的条件下，进行Y _射线照射，辐射时间为10h，将纤维表层的聚丙烯酰胺凝胶用镊子刮去，得到含蛋白质的PP纤维无纺布接枝 聚合物水凝胶。用含质量百分比为1%的十二烷基硫酸钠(SDS)和体积百分比为10%的乙 酸水溶液洗脱掉蛋白质模板，得到纤维基卵白蛋白印迹的聚合物水凝胶。
实施例4.辐射引发PP无纺布接枝丙烯酰胺制备溶菌酶印迹水凝胶
向去离子水中加入溶菌酶、丙烯酰胺和N， N'-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌使其充 分溶解，得到溶菌酶的质量百分比浓度为0.5%，丙烯酰胺的质量百分比浓度为15%， N， N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量百分比浓度为0. 5X的混合溶液A，将溶液A倒入试管中。称 取溶液A质量3 %的聚丙烯纤维无纺布，将其浸泡入盛有混合溶液A的试管中，密封静置 8h。将装有反应混合物的试管在辐射剂量率为lkGy/h的条件下，进行Y-射线照射，辐射 时间为5h，将纤维表层的聚丙烯酰胺凝胶用镊子刮去，得到含蛋白质的PP纤维无纺布接枝 聚合物水凝胶。用含质量百分比为1%的十二烷基硫酸钠(SDS)和体积百分比为10%的乙 酸水溶液洗脱掉蛋白质模板，得到纤维基溶菌酶印迹的聚合物水凝胶。
权利要求
一种纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶，其特征是组份和重量百分含量如下聚丙烯(PP)纤维无纺布 1.78％～3.96％丙烯酰胺 8.9％～21.38％N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.22％～2.85％蛋白质 0.05～1％去离子水 71.26％～89.06％
2. —种纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶的制备方法，包括以下步骤a) 向去离子水中加入蛋白质、丙烯酰胺和N， N'-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌使其充分溶解，得到蛋白质的质量百分比浓度为0. 05 1%，丙烯酰胺的质量百分比浓度为8. 9% 21. 38%，N，N' _亚甲基双丙烯酰胺的质量百分比浓度为0. 22% 2. 85X的混合溶液A，将溶液A倒入试管中。称取溶液A质量1. 78% 3. 96%的聚丙烯纤维无纺布，将其浸泡入盛有混合溶液A的试管中，密封静置8h ;b) 将装有反应混合物的试管在辐射剂量率为0.05-lkGy/h的条件下，进行Y-射线照射，辐射时间为0. 5-30h，将纤维表层的聚丙烯酰胺凝胶用镊子刮去，得到含蛋白质的PP纤维无纺布接枝聚合物水凝胶；c) 配制含质量百分比为1%的十二烷基硫酸钠(SDS)和体积百分比为10%的乙酸水溶液作为洗脱液，洗脱掉蛋白质模板，得到纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶。非印迹聚合物水凝胶的制备和洗脱方法与纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶相同，只是没有加入蛋白质；
3. 如权利要求1所述的纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶，其特征是所述的蛋白质包括牛血清白蛋白、牛血清红蛋白、卵白蛋白或溶菌酶。
4. 如权利要求1所述的纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶，其特征是所述的印迹聚合物水凝胶是接枝在聚丙烯纤维无纺布上的。所述的水凝胶的接枝增重率在10% 200%之间。接枝增重率G(X) = [(Wg-W。)/W。]X100X，W。为接枝前无纺布的质量；Wg为接枝后无纺布的质量。
全文摘要
本发明提供了一种纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶及其制备方法。纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶的组分和质量百分含量为聚丙烯(PP)纤维无纺布1.78％～3.96％，丙烯酰胺8.9％～21.38％，N，N’-亚甲基双丙烯酰胺0.22％～2.85％，蛋白质0.05～1％，去离子水71.26％～89.06％；制备方法是向去离子水中加入上述组分比例的蛋白质、丙烯酰胺和N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，得到混合溶液A。将聚丙烯纤维无纺布浸入含混合溶液A的试管中。将装有反应混合物的试管在辐射剂量率为0.05-1kGy/h的条件下，进行γ-射线照射，将纤维表层的聚丙烯酰胺凝胶用镊子刮去，洗脱掉蛋白质模板后，得到纤维基蛋白质分子印迹聚合物水凝胶。
文档编号D06M14/00GK101718041SQ20091022877
公开日2010年6月2日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年11月26日
发明者张金龙, 赵义平, 赵孔银, 魏俊富 申请人:天津工业大学