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快速响应温敏水凝胶及其固定化酶应用研究

作　者: 丁齐
导　师: 邢晓东
学　校: 南京理工大学
专　业: 应用化学
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
分类号: O648.17
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
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

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 胶体化学（分散体系的物理化学） > 胶体 > 凝胶及软胶
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