CN104744702B - 牛血清白蛋白表面分子印迹聚合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
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
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究相当困难。
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。
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
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。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
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，γ-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γ-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)。
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：
1)将10mgγ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰的碳纳米管加入到10mlpH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10mlpH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。
优选地，所述交联剂为四乙氧基硅烷。
优选地，所述交联剂的体积为2～2.5ml。
优选地，所述γ-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10-30μm，-COOH含量2.00wt％，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℃搅拌冷凝回流24h后80℃直接蒸干，再加入40ml二甲基甲酰胺和20mlγ-氨丙基三乙氧基硅烷，45℃下搅拌冷凝回流48h，产物用乙腈洗涤，60℃烘干。
本发明的有益效果是：
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。
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。
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。
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
图1：牛血清白蛋白表面分子印迹聚合物合成路线示意图。
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。
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。
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。
图5：含量不同的交联剂制备的分子印迹聚合物(a,0mL；b,1.5mL；c,2mL；d,5mL)的扫描电镜图。
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。
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。
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。
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
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。
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；γ-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10-30μm，-COOH含量2.00wt％，纯度>95％，比表面积>200m2/g。
表1实施例1～12的用量表
| 碳纳米管 | 牛血清白蛋白 | 离子液体 | 四乙氧基硅烷 | 缓冲溶液pH | |
| 实施例1 | 10mg | 30mg | 45mg | 2.5mL | 7 |
| 实施例2 | 10mg | 30mg | 60mg | 2.5mL | 8 |
| 实施例3 | 10mg | 30mg | 80mg | 2.5mL | 8.9 |
| 实施例4 | 10mg | 30mg | 160mg | 2.5mL | 9.9 |
| 实施例5 | 10mg | 45mg | 120mg | 1.5mL | 8.9 |
| 实施例6 | 10mg | 45mg | 120mg | 2mL | 8.9 |
| 实施例7 | 10mg | 45mg | 120mg | 2.5mL | 8.9 |
| 实施例8 | 10mg | 45mg | 120mg | 3.5mL | 8.9 |
| 实施例9 | 10mg | 45mg | 120mg | 5mL | 8.9 |
| 实施例10 | 10mg | 60mg | 180mg | 2mL | 9.9 |
| 实施例11 | 10mg | 60mg | 240mg | 2mL | 9.9 |
| 实施例12 | 10mg | 60mg | 300mg | 2mL | 9.9 |
实施例1：
将10mgγ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰的碳纳米管加入到10mLpH7的磷酸缓冲溶液中，置于100mL锥形瓶中超声分散30s，室温磁力搅拌12h，得到第一份溶液。将30mg牛血清白蛋白，45mg离子液体氯化1-丙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑溶于10mLpH7的磷酸缓冲溶液中，4℃冰箱放置12h，得到第二份溶液。将四乙氧基硅烷2.5mL溶于12.5mLpH7的磷酸缓冲液中，将第一份溶液与第二份溶液混合，4℃磁力搅拌12h，然后向混合溶液中加入四乙氧基硅烷溶液，继续在4℃磁力搅拌48h。反应完成后，将固液两相分离，对固相产物采用pH7的磷酸缓冲溶液洗涤四次，再用超纯水洗脱至无蛋白质残留，冷冻干燥，得到牛血清白蛋白分子印迹聚合物。空白分子印迹聚合物的合成与洗脱方法与此相同，只是在合成过程中未加入模板分子牛血清白蛋白。
实施例2：
将10mgγ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰碳纳米管加入到10mLpH8的Tris-HCl缓冲溶液中，置于100mL锥形瓶中超声分散30s，室温磁力搅拌12h，得到第一份溶液。将30mg牛血清白蛋白，60mg离子液体氯化1-丙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑溶于10mLpH8的Tris-HCl缓冲溶液中，4℃冰箱放置12h，得到第二份溶液。将四乙氧基硅烷2.5mL溶于12.5mLpH8的Tris-HCl缓冲溶液中，将第一份溶液与第二份溶液混合，4℃磁力搅拌12h，然后向混合溶液中加入四乙氧基硅烷溶液，继续在4℃磁力搅拌48h。反应完成后，将固液两相分离，对固相产物采用pH8的Tris-HCl缓冲溶液洗涤四次，再用超纯水洗脱至无蛋白质残留，冷冻干燥，得到牛血清白蛋白分子印迹聚合物。空白分子印迹聚合物的合成与洗脱方法与此相同，只是在合成过程中未加入模板分子牛血清白蛋白。
实施例3：
将10mgγ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰碳纳米管加入到10mLpH8.9的Tris-HCl缓冲溶液中，置于100mL锥形瓶中超声分散30s，室温磁力搅拌12h，得到第一份溶液。将30mg牛血清白蛋白，80mg离子液体氯化1-丙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑溶于10mLpH8.9的Tris-HCl缓冲溶液中，4℃冰箱放置12h，得到第二份溶液。将四乙氧基硅烷2.5mL溶于12.5mLpH8.9的Tris-HCl缓冲溶液中，将第一份溶液与第二份溶液混合，4℃磁力搅拌12h，然后向混合溶液中加入四乙氧基硅烷溶液，继续在4℃磁力搅拌48h。反应完成后，将固液两相分离，对固相产物采用pH8.9的Tris-HCl缓冲溶液洗涤四次，再用超纯水洗脱至无蛋白质残留，冷冻干燥，得到牛血清白蛋白分子印迹聚合物。空白分子印迹聚合物的合成与洗脱方法与此相同，只是在合成过程中未加入模板分子牛血清白蛋白。
实施例4：
将10mgγ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰碳纳米管加入到10mLpH9.9的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液中，置于100mL锥形瓶中超声分散30s，室温磁力搅拌12h，得到第一份溶液。将30mg牛血清白蛋白，160mg离子液体氯化1-丙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑溶于10mLpH9.9的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液中，4℃冰箱放置12h，得到第二份溶液。将四乙氧基硅烷2.5mL溶于12.5mLpH9.9的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液中，将第一份溶液与第二份溶液混合，4℃磁力搅拌12h，然后向混合溶液中加入四乙氧基硅烷溶液，继续在4℃磁力搅拌48h。反应完成后，将固液两相分离，对固相产物采用pH9.9的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液洗涤四次，再用超纯水洗脱至无蛋白质残留，冷冻干燥，得到牛血清白蛋白分子印迹聚合物。空白分子印迹聚合物的合成与洗脱方法与此相同，只是在合成过程中未加入模板分子牛血清白蛋白。
实施例5：
将10mgγ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰碳纳米管加入到10mLpH8.9的Tris-HCl缓冲溶液中，置于100mL锥形瓶中超声分散30s，室温磁力搅拌12h，得到第一份溶液。将45mg牛血清白蛋白，120mg离子液体氯化1-丙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑溶于10mLpH8.9的Tris-HCl缓冲溶液中，4℃冰箱放置12h，得到第二份溶液。将四乙氧基硅烷1.5mL溶于13.5mLpH8.9的Tris-HCl缓冲液中，将第一份溶液与第二份溶液混合，4℃磁力搅拌12h，然后向混合溶液中加入四乙氧基硅烷溶液，继续在4℃磁力搅拌48h。反应完成后，将固液两相分离，对固相产物采用pH8.9的Tris-HCl缓冲溶液洗涤四次，再用超纯水洗脱至无蛋白质残留，冷冻干燥，得到牛血清白蛋白分子印迹聚合物。空白分子印迹聚合物的合成与洗脱方法与此相同，只是在合成过程中未加入模板分子牛血清白蛋白。
实施例6：
将10mgγ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰碳纳米管加入到10mLpH8.9的Tris-HCl缓冲溶液中，置于100mL锥形瓶中超声分散30s，室温磁力搅拌12h，得到第一份溶液。将45mg牛血清白蛋白，120mg离子液体氯化1-丙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑溶于10mLpH8.9的Tris-HCl缓冲溶液中，4℃冰箱放置12h，得到第二份溶液。将四乙氧基硅烷2mL溶于13mLpH8.9的Tris-HCl缓冲液中，将第一份溶液与第二份溶液混合，4℃磁力搅拌12h，然后向混合溶液中加入四乙氧基硅烷溶液，继续在4℃磁力搅拌48h。反应完成后，将固液两相分离，对固相产物采用pH8.9的Tris-HCl缓冲溶液洗涤四次，再用超纯水洗脱至无蛋白质残留，冷冻干燥，得到牛血清白蛋白分子印迹聚合物。空白分子印迹聚合物的合成与洗脱方法与此相同，只是在合成过程中未加入模板分子牛血清白蛋白。
实施例7：
将10mgγ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰碳纳米管加入到10mLpH8.9的Tris-HCl缓冲溶液中，置于100mL锥形瓶中超声分散30s，室温磁力搅拌12h，得到第一份溶液。将45mg牛血清白蛋白，120mg离子液体氯化1-丙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑溶于10mLpH8.9的Tris-HCl缓冲溶液中，4℃冰箱放置12h，得到第二份溶液。将四乙氧基硅烷2.5mL溶于12.5mLpH8.9的Tris-HCl缓冲液中，将第一份溶液与第二份溶液混合，4℃磁力搅拌12h，然后向混合溶液中加入四乙氧基硅烷溶液，继续在4℃磁力搅拌48h。反应完成后，将固液两相分离，对固相产物采用pH8.9的Tris-HCl缓冲溶液洗涤四次，再用超纯水洗脱至无蛋白质残留，冷冻干燥，得到牛血清白蛋白分子印迹聚合物。空白分子印迹聚合物的合成与洗脱方法与此相同，只是在合成过程中未加入模板分子牛血清白蛋白。
实施例8：
将10mgγ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰碳纳米管加入到10mLpH8.9的Tris-HCl缓冲溶液中，置于100mL锥形瓶中超声分散30s，室温磁力搅拌12h，得到第一份溶液。将45mg牛血清白蛋白，120mg离子液体氯化1-丙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑溶于10mLpH8.9的Tris-HCl缓冲溶液中，4℃冰箱放置12h，得到第二份溶液。将四乙氧基硅烷3.5mL溶于11.5mLpH8.9的Tris-HCl缓冲液中，将第一份溶液与第二份溶液混合，4℃磁力搅拌12h，然后向混合溶液中加入四乙氧基硅烷溶液，继续在4℃磁力搅拌48h。反应完成后，将固液两相分离，对固相产物采用pH8.9的Tris-HCl缓冲溶液洗涤四次，再用超纯水洗脱至无蛋白质残留，冷冻干燥，得到牛血清白蛋白分子印迹聚合物。空白分子印迹聚合物的合成与洗脱方法与此相同，只是在合成过程中未加入模板分子牛血清白蛋白。
实施例9：
将10mgγ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰碳纳米管加入到10mLpH8.9的Tris-HCl缓冲溶液中，置于100mL锥形瓶中超声分散30s，室温磁力搅拌12h，得到第一份溶液。将45mg牛血清白蛋白，120mg离子液体氯化1-丙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑溶于10mLpH8.9的Tris-HCl缓冲溶液中，4℃冰箱放置12h，得到第二份溶液。将四乙氧基硅烷5mL溶于10mLpH8.9的Tris-HCl缓冲液中，将第一份溶液与第二份溶液混合，4℃磁力搅拌12h，然后向混合溶液中加入四乙氧基硅烷溶液，继续在4℃磁力搅拌48h。反应完成后，将固液两相分离，对固相产物采用pH8.9的Tris-HCl缓冲溶液洗涤四次，再用超纯水洗脱至无蛋白质残留，冷冻干燥，得到牛血清白蛋白分子印迹聚合物。空白分子印迹聚合物的合成与洗脱方法与此相同，只是在合成过程中未加入模板分子牛血清白蛋白。
实施例10：
将10mgγ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰碳纳米管加入到10mLpH9.9的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液中，置于100mL锥形瓶中超声分散30s，室温磁力搅拌12h，得到第一份溶液。将60mg牛血清白蛋白，180mg离子液体氯化1-丙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑溶于10mLpH8.9的Tris-HCl缓冲溶液中，4℃冰箱放置12h，得到第二份溶液。将四乙氧基硅烷2mL溶于13mLpH9.9的碳酸钠-碳酸氢钠中，将第一份溶液与第二份溶液混合，4℃磁力搅拌12h，然后向混合溶液中加入四乙氧基硅烷溶液，继续在4℃磁力搅拌48h。反应完成后，将固液两相分离，对固相产物采用pH9.9的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液洗涤四次，再用超纯水洗脱至无蛋白质残留，冷冻干燥，得到牛血清白蛋白分子印迹聚合物。空白分子印迹聚合物的合成与洗脱方法与此相同，只是在合成过程中未加入模板分子牛血清白蛋白。
实施例11：
将10mgγ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰碳纳米管加入到10mLpH9.9的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液中，置于100mL锥形瓶中超声分散30s，室温磁力搅拌12h，得到第一份溶液。将60mg牛血清白蛋白，240mg离子液体氯化1-丙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑溶于10mLpH9.9的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液中，4℃冰箱放置12h，得到第二份溶液。将四乙氧基硅烷2mL溶于13mLpH9.9的碳酸钠-碳酸氢钠中，将第一份溶液与第二份溶液混合，4℃磁力搅拌12h，然后向混合溶液中加入四乙氧基硅烷溶液，继续在4℃磁力搅拌48h。反应完成后，将固液两相分离，对固相产物采用pH9.9的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液洗涤四次，再用超纯水洗脱至无蛋白质残留，冷冻干燥，得到牛血清白蛋白分子印迹聚合物。空白分子印迹聚合物的合成与洗脱方法与此相同，只是在合成过程中未加入模板分子牛血清白蛋白。
实施例12：
将10mgγ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰碳纳米管加入到10mLpH9.9的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液中，置于100mL锥形瓶中超声分散30s，室温磁力搅拌12h，得到第一份溶液。将60mg牛血清白蛋白，300mg离子液体氯化1-丙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑溶于10mLpH9.9的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液中，4℃冰箱放置12h，得到第二份溶液。将四乙氧基硅烷2mL溶于13mLpH9.9的碳酸钠-碳酸氢钠中，将第一份溶液与第二份溶液混合，4℃磁力搅拌12h，然后向混合溶液中加入四乙氧基硅烷溶液，继续在4℃磁力搅拌48h。反应完成后，将固液两相分离，对固相产物采用pH9.9的碳酸钠-碳酸氢钠缓冲溶液洗涤四次，再用超纯水洗脱至无蛋白质残留，冷冻干燥，得到牛血清白蛋白分子印迹聚合物。空白分子印迹聚合物的合成与洗脱方法与此相同，只是在合成过程中未加入模板分子牛血清白蛋白。
图1为上述实施例1-12牛血清白蛋白表面分子印迹聚合物合成示意图。首先，牛血清白蛋白与功能单体氯化1-丙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑通过静电作用形成复合物；硅氧烷功能化离子液体和γ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰碳纳米管之间发生水解缩聚反应，将牛血清白蛋白/功能单体复合物固定在碳纳米管表面；加入的交联剂四乙氧基硅烷水解缩聚成溶胶，将牛血清白蛋白/功能单体复合物包裹在碳纳米管表面；洗脱出模板分子，碳纳米管表面留下对牛血清白蛋白具有特异性吸附能力的印迹位点。
图2通过紫外光谱法评价了不同pH条件下，不同用量离子液体与30mg牛血清白蛋白相互作用力的大小。其中，△A为牛血清白蛋白与离子液体单样吸光度的和减去两者混合后的吸光度，用于评价功能单体与模板分子的理论作用力大小，△A越大，表明两者作用力越强。从图中可知，pH对离子液体与牛血清白蛋白之间的作用力有显著影响，当pH为7时，两者之间的作用力最大，随着pH值的升高，两者之间作用力显著下降。另外，离子液体的含量越高，△A越大，当离子液体含量达到一定值以后，△A值趋于稳定。四种不同pH条件下，最佳的离子液体用量分别为50mg，60mg，80mg和140mg。
图3比较了上述实施例5-9加入不同含量四乙氧基硅烷交联剂合成的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吸附量。由图可知，随着交联剂的增加，合成的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吸附量先增加后减少，交联剂含量为3.5mL(占混合溶液总体积的10％)时，吸附量最大，而交联剂含量为2mL(占混合溶液总体积的5.7％)时，特异吸附性能最好。
表2比较了上述实施例5-9加入不同含量四乙氧基硅烷交联剂合成的分子印迹聚合物和空白分子印迹聚合物的比表面积及其对牛血清白蛋白的吸附量。从表中可以看出，分子印迹聚合物对牛血清白蛋白的吸附量与其比表面积呈反比例关系，而空白分子印迹聚合物对牛血清白蛋白的吸附量与其比表面积呈正比例关系。一般而言，对于非特异性的物理吸附，比表面积越大，吸附量应该是越大的，而本发明合成的分子印迹聚合物由于在其表面存在对牛血清白蛋白具有特异性识别能力的印迹位点，因此其对牛血清白蛋白的吸附主要受印迹位点强弱和数量的影响，而与比表面积的大小影响不大。比如，当交联剂的含量为2mL时，尽管分子印迹聚合物和空白分子印迹聚合物的比表面积非常接近，但是其吸附量相差很大，印迹因子达到2.33。当交联剂的含量为2.5mL(占混合溶液总体积的7.1％)时，印迹因子达2.29，仅次于最佳数值。
图4为上述实施例5-9加入不同含量四乙氧基硅烷交联剂合成的分子印迹聚合物和空白分子印迹聚合物的热重曲线图。从图中可知，分子印迹聚合物(a-e)与空白分子印迹聚合物(f)的失重曲线非常相似，温度上升到800℃时，b与f的重量损失都为18％，说明分子印迹聚合物与空白分子印迹聚合物的热稳定非常好，碳纳米管表面的聚合物厚度一致，同时也说明分子印迹聚合物中牛血清白蛋白洗脱完全。
表2不同交联剂含量的分子印迹聚合物和空白分子印迹聚合物的比表面积及其对牛血清白蛋白的吸附量
图5为γ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰碳纳米管以及上述实施例5、6和9加入不同含量四乙氧基硅烷交联剂合成的分子印迹聚合物的扫描电镜图。从图中可知，与γ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰碳纳米管相比，随着交联剂的增加，碳纳米管表面的聚合物涂层逐步增厚，碳纳米管的直径明显变粗。当交联剂的量为2mL时，碳纳米管表面的聚合物涂层较薄，厚度均匀，对牛血清白蛋白具有最佳的印迹效果。当交联剂的量为5mL时，碳纳米管表面的聚合物非常厚，同样存在传统包埋法存在的模板分子质量传递困难的问题，因此对牛血清白蛋白的印迹效果大幅度下降。
图6为上述实施例6合成的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。从图中可知，随着溶液中牛血清白蛋白浓度增加，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吸附量也随之增加。当牛血清白蛋白的浓度增加到0.8mg/mL时，达到吸附平衡，最大吸附量分别为56.7和26.5mg/g。很明显，分子印迹聚合物对牛血清白蛋白的亲和力比空白分子印迹聚合物高得多，这主要归因于碳纳米管表面形成的对牛血清白蛋白具有特异性的印迹位点。
图7比较了不同pH条件下，上述实施例6合成的分子印迹聚合物对牛血清白蛋白的吸附量。由于蛋白质存在等电点，随着pH值的变化，蛋白质本身的电荷性也会发生变化。从图中可知，随着pH值的增加，分子印迹聚合物与空白分子印迹聚合物对牛血清白蛋白的吸附量均明显降低。由于分子印迹聚合物吸附量减小的幅度比空白分子印迹聚合物小，因此，印迹因子逐渐增大。当pH为9.9时，印迹因子可以达到5.0。这些结果表明，牛血清白蛋白在分子印迹聚合物表面的吸附作用以静电相互作用为主。
图8比较了上述实施例6合成的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的吸附能力。从图中可知，分子印迹聚合物对人血清白蛋白，人血红蛋白以及溶菌酶的印迹因子分别为1.79，0.85和1.04，选择性因子分别为1.11，2.33和1.90。分子印迹聚合物对人血清白蛋白同样具有较好的印迹效果，这主要是因为人血清白蛋白与牛血清白蛋白同为球状心形蛋白，且分子大小、等电点和氨基酸序列相似。对于与牛血清白蛋白结构性质相差较大的牛血红蛋白和溶菌酶，分子印迹和空白分子印迹聚合物的吸附量相差不大，其对溶菌酶的吸附量比牛血清白蛋白更大，这主要是因为溶菌酶等电点在10.5左右，与缓冲溶液的pH8.9比较接近。这些结果表明，本发明合成的分子印迹聚合物对牛血清白蛋白具有较好的选择性吸附能力。
图9为上述实施例6合成的分子印迹聚合物和空白分子印迹聚合物的重复利用性。从图中可知，随着使用次数的增加，分子印迹和空白分子印迹聚合物对牛血清白蛋白的吸附量都有所降低，但不是非常显著。第四次使用时，分子印迹与空白分子印迹聚合物对牛血清白蛋白的吸附量分别下降至81.6％和87.6％，这有可能是因为洗脱离心导致了分子印迹材料的质量损失，也有可能是因为洗脱过程导致了碳纳米管表面聚合物涂层损坏，破坏了部分印迹位点。但总的来说，分子印迹聚合物重复使用后仍然能表现出较稳定的吸附效果。
Claims (1)
1.一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10mgγ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰的碳纳米管加入到10mlpH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10mlpH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，
所述交联剂为四乙氧基硅烷；
所述交联剂的体积为2～2.5ml；
所述γ-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10-30μm，-COOH含量2.00wt％，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℃搅拌冷凝回流24h后80℃直接蒸干，再加入40ml二甲基甲酰胺和20mlγ-氨丙基三乙氧基硅烷，45℃下搅拌冷凝回流48h，产物用乙腈洗涤，60℃烘干。
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