快速响应温敏水凝胶及其固定化酶应用研究

发布时间：2017-04-09 06:12

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【摘要】：温度敏感水凝胶在最低临界溶解温度(LCST)附近溶胀度可以发生显著变化,最常用的是聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm),其在药物控释、物质分离、酶固定化等方面有着广泛的应用前景。温度敏感水凝胶用来固定化酶可以实现均相催化异相分离,有利于酶的分离、回收利用和连续化生产。 本文以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)为原料,聚乙二醇(PEG)为制孔剂,引入线性聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)或乙二胺修饰的聚甲基丙烯酸羟乙酯(PAEMA),采用自由基聚合法制得一系列多孔半互穿网络水凝胶,对其溶胀性能进行研究。选取性能最好的PNIPAm/PHEMA②以及PNIPAm/PAEMA IV,通过FT-IR、SEM、DSC等进行表征,发现两种水凝胶具有多孔结构,孔径均在5μm以上,相变温度分别为34.2℃、34.4℃。将两种水凝胶修饰引入马来酰亚胺基团,表征发现马来酰化的水凝胶仍然保持多孔结构以及快速的温度响应性能,相变温度分别为34.4℃、34.8℃。 以NIPAm和HEMA为原料,无皂乳液聚合法制备温敏性的P(NIPAm-co-HEMA)凝胶微球,利用FT-IR、SEM、DSC、粒度仪等进行表征,凝胶呈球形颗粒状,室温溶胀状态平均粒径为22.4μm,具有温度敏感性,相转变温度为36.2℃。马来酰化修饰后的凝胶微球仍然呈现球形,室温溶胀状态平均粒径为13.0μm,原因是马来酰化修饰使得凝胶微球的亲水性降低,保持了温敏性能,相变温度为35.8℃。 以多孔半互穿水凝胶、凝胶微球为载体,戊二醛为交联剂固定化酶。研究表明以P(NIPAm-co-HEMA)凝胶微球为载体、戊二醛浓度2.5vo1%的固定化酶的性能最好。此时固定化脂肪酶活力为0.25U/g,活力回收率为1.84%,各项稳定性都在82%以上；固定化糖化酶活力达12.46U/mL,活力回收率为3.52%,各项稳定性均在83%以上。 以马来酰化的多孔半互穿水凝胶、凝胶微球为载体,点击反应固定化酶,结果显示马来酰化PNIPAm/PAEMA IV固定脂肪酶的活性最高为0.82U/g,活力回收率达到6.03%,各项稳定性均在90%左右；马来酰化P(NIPAm-co-HEMA)凝胶微球固定糖化酶的活性最高为17.72U/mL,活力回收率达到5.00%,各项稳定性能均在88%以上。点击反应固定化酶活力是戊二醛固定化的2-5倍左右,且稳定性较高。最后通过测定不同底物浓度、温度及pH条件下的固定化酶的活性,考察了其活性影响因素。
【关键词】：温度敏感水凝胶 半互穿网络 凝胶微球 固定化酶 点击反应
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：O648.17;Q814.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 几种重要的智能型水凝胶材料10-12
• 1.2.1 温度敏感型水凝胶10-11
• 1.2.2 pH敏感型水凝胶11
• 1.2.3 光敏感型水凝胶11-12
• 1.2.4 其他敏感型水凝胶12
• 1.3 快速响应温敏型水凝胶材料的制备及应用12-14
• 1.3.1 快速响应温敏型水凝胶材料的制备方法12-13
• 1.3.2 快速响应温敏型水凝胶材料的应用13-14
• 1.4 固定化酶及酶的固定化方法14-18
• 1.4.1 固定化酶简介14
• 1.4.2 酶的固定化方法14-18
• 1.4.3 固定化酶应用18
• 1.5 论文研究意义及内容18-20
• 2 快速响应温敏水凝胶的制备及表征20-49
• 2.1 引言20
• 2.2 实验部分20-26
• 2.2.1 主要实验试剂与仪器20-21
• 2.2.2 温敏水凝胶载体材料的制备21-24
• 2.2.3 仪器表征与性能测定24-26
• 2.3 结果与讨论26-47
• 2.3.1 线性大分子PHEMA和PAEMA的表征26-27
• 2.3.2 水凝胶制备工艺条件探究27-34
• 2.3.3 多孔半互穿PNIPAm/PHEMA和PNIPAm/PAEMA水凝胶的表征及性能测定34-38
• 2.3.4 P(NIPAm-co-HEMA)凝胶微球38-41
• 2.3.5 马来酰化温敏水凝胶41-47
• 2.4 本章小结47-49
• 3 酶的固定化及固定化酶的性能测定49-65
• 3.1 引言49
• 3.2 实验部分49-53
• 3.2.1 主要实验试剂与仪器49-50
• 3.2.2 固定化酶的制备50-51
• 3.2.3 固定化酶性能测定51-53
• 3.2.4 酶催化底物反应影响因素53
• 3.3 结果与讨论53-63
• 3.3.1 固定化脂肪酶54-57
• 3.3.2 固定化糖化酶57-60
• 3.3.3 固定化酶催化底物反应影响因素60-63
• 3.4 本章小结63-65
• 4 结论65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71

【参考文献】

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本文编号：294627