功能化温度敏感色谱材料的制备及性能研究

发布时间：2018-03-20 09:48

本文选题：温度敏感材料　切入点：温度敏感色谱　出处：《北京理工大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：许多具有重要功能的生物分子丰度低,难分离,易分解,给生命科学的研究带来了困难。色谱方法在生物分子的分离,富集等方面发挥着至关重要的作用。但是传统的色谱材料不仅在富集时需要有机溶剂,高pH,高浓度盐,甚至加入竞争抑制剂的流动相会导致生物分子的失活,而且整个过程比较繁琐。所以在能够保持生物分子活性的前提下,简单,快速,高效的获得目标物是生命科学研究急需解决的问题。温度敏感色谱材料是一种仅需要水相作为流动相,改变温度就实现目标物的分离和富集的色谱材料。所以如果将目标分子的配体引入到温度敏感色谱材料中,即可以通过配体与目标分子结合实现目标分子的捕获,继而改变温度得到目标分子。因此研究功能性温度敏感色谱材料的制备方法是解决这一难题的重要途径。本论文基于原子转移自由基聚合(ATRP)的方法,研究并优化了温度敏感色谱材料的接枝构象。在此基础上,制备了两种在温和条件下对顺式二羟基物质分离和富集的硼酸温度敏感色谱材料以及研究了一种快速引入功能化基团的温度敏感色谱材料的方法。而ATRP反应适用单体范围有限,所以为了找到适用单体范围更广的制备方法,基于加成-断裂自由基聚合(RAFT)反应研究了温度敏感色谱材料的制备方法并优化了接枝密度。主要研究内容包括以下几个方面:1.为了研究接枝构象与温度敏感色谱材料的温度敏感性和分离性能之间的关系,制备了相同接枝率下不同接枝密度的温度敏感固定相。通过对类固醇分离性能的考察,得出在14.0%左右接枝率的条件下,10%接枝密度的温度敏感色谱材料具有保留时间短并且分离度和温敏性都最好的特点。说明温度敏感固定相温度敏感性和分离性能与表面接枝密度有着重要关系。制备了四种相同链长下不同接枝密度的温度敏感固定相。通过对类固醇分离性能的考察,得出在此链长下,温度敏感性能和分离性能最好的密度在30%左右,所以温度敏感固定相温度敏感性和分离性能与接枝率也有着很重要的关系。所以,接枝构象对温度敏感材料的温度敏感性和分离性能有着重要的影响。只有合适的接枝密度,接枝链长,接枝率下温度敏感固定相才会表现出强的温度敏感性能和优异的分离性能。2.现有的硼酸温度敏感亲和色谱材料需要高的ph条件下对顺式二羟基的物质进行分离和富集。不仅会使易水解的生物分子分离,而且高的ph条件下,也会使硅胶表面的si-c键断裂。减少固定相的使用寿命。为了得到在温和的条件下,仅需要温度的改变实现对顺式二羟基的物质进行分离和富集。制备了含有丙烯酰胺基苯硼酸(aapba)的温度敏感硼酸亲和色谱材料。通过对腺苷和脱氧腺苷的分离及富集性能测试,得出在流动相的ph值为5.0-9.0条件下均能够仅仅通过温度的改变实现对腺苷的选择性分离和捕获。制备了含有甲基丙烯酸n,n-二甲基氨基乙酯(dmaema)和4-乙烯基苯硼酸(vpba)的温度敏感硼酸亲和色谱材料。在流动相为ph7.0的条件下应用于腺苷的选择性捕获和快速释放,并对腺苷4次进样富集的效率达89.8%,并且成功的富集了通过酶切hrp得到的糖肽。并且研究了含有不同摩尔比的dmaema和vpba的色谱性能。得出dmaema单体的含量对温度敏感硼酸亲和色谱材料有很大的影响。只有在合适的比例下,才会表现出最优异的性能。3.在温度敏感色谱材料的制备过程中,通过引入不同的配体制备不同功能的温度敏感亲和色谱材料。而很多配基都含有氨基或者通过化学修饰的方法可以修饰成含有氨基。所以为了得到快速引入功能化基团的温度敏感色谱材料,本论文制备了含有n-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺(nas)的温度敏感色谱材料。之后,通过氨基与琥珀酰亚胺的置换反应将氨基引入到温度敏感色谱材料中。本文中,以氨基苯硼酸(apba)为例,通过快速引入功能化基团的温度敏感色谱材料制备方法制备了含有apba的温度敏感亲和色谱材料。通过不同温度下对顺式二羟基结构物质选择性分离测试,得到到此固定相除了对腺苷具有选择性捕获和释放能力外,还能够应用于植物中含有顺式二羟基结构有效成分的特异性提取。4.atrp反应在制备功能性温度敏感色谱材料中发挥了重要的作用,但其适用单体范围比较窄,对于制备一些含有酸性或与atrp反应中不可缺少的氨基配基反应的功能基团的温度敏感色谱材料需要新的制备方法。本文采用raft方法制备了温度敏感色谱材料,通过引入2-乙酰氨基丙烯酸控制硅胶表面链转移剂的密度进而控制聚合物的接枝密度,接枝率。通过对类固醇在不同温度下的色谱性能的研究,从而对接枝密度和接枝率进行了优化。该方法具有可控性强,制备条件温和。为更多种类的单体引入温度敏感色谱材料中提供了一个新的方法。
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【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O652.6;TB34

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