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血红蛋白溶液在超滤浓缩过程中传质特性的研究

作　者: 肖科
导　师: 王翔
学　校: 重庆大学
专　业: 生物医学
关键词: 血红蛋白超滤传质模型
分类号: R457.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 31次
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内容摘要

在全世界范围血源紧张的今天,血液代用品是一种能够替代人体血液履行职能的人工制剂,而血红蛋白(Hemoglobin)是实现红细胞可逆结合携氧并给机体组织运送氧功能的主要蛋白质。目前,血液代用品的研究主要基于血红蛋白及其衍生物,因此,开展血红蛋白溶液(Hemoglobin Solution)浓缩及提纯的理论研究对于以血红蛋白为基质的血液代用品研究具有很重要的意义。超滤作为膜分离技术的一种,其过滤压力约为0.01~0.5MP,并且具有使用空间小、能量消耗低、对泵和管材要求不高等优点和操作压力小、设备简单等特点。近年来,随着超滤技术在国内的广泛普及,膜超滤已广泛应用于生物医药和生物化工领域,尤其应用于蛋白质的分离及纯化上。本研究采用超滤法提纯血红蛋白溶液,对血红蛋白溶液在超滤过程中的传质特点进行研究,分析操作压力对膜通量的影响,探讨血红蛋白溶液的传质机理,拟为此项技术的工艺化生产提供一定指导依据。关于本研究:目的:利用所建立的传质模型优化血红蛋白超滤操作条件以分离出高纯度的血红蛋白,为膜制备血红蛋白提供理论参考。方法:利用膜超滤的方法浓缩血红蛋白溶液,分析不同压力条件下的超滤浓缩效果,研究压力与渗透通量之间的关系,探讨血红蛋白溶液在超滤过程中的传质机理。结果:①在压力0.04 MPa,温度为12℃条件下,溶液浓度分别为1.69,2.07,2.66,3.66 g/L时,溶液的超滤渗透通量分别1.9275,1.8750,1.8125,1.7500 L/m2·h。②在相同单位时间条件下,压力为0.02,0.03,0.04,0.05,0.06 MPa时,溶液的超滤渗透通量为0.165,0.245,0.325,0.400,0.475L/m2·h。③试验的浓缩效果较好,经测定,超滤纯化后的血红蛋白溶液较超滤前浓度提高了10倍以上,与拟合试验数据计算的结果想近。结论:在超滤血红蛋白过程中,膜通量均呈现阶段性特点,开始阶段膜通量相对较大,在一定时间以后膜通量才会趋于稳定。同时对所得数据的回归计算求得操作压力于膜通量的关系式,类比得到本试验的膜阻力Rm为0.1182,压力系数a等于0.128。另外,随着实验的进行,蛋白浓度逐步升高,凝胶层逐渐形成,当达到凝胶浓度后再浓缩就比较困难了,因此根据试验数据,在本试验条件下血红蛋白溶液凝胶浓度Cg为18.82g/L,超滤传质系数k为0.7008。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
本文主要符号  8-9
1 绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 膜过滤技术的研究  9-13
    1.2.1 膜技术发展背景  9
    1.2.2 膜分离技术的原理、特点及分类  9-11
    1.2.3 超滤  11
    1.2.4 超滤分离过程中的基本传质理论  11-12
    1.2.5 超滤过程的影响因素  12-13
  1.3 血液代用品的研究现状  13-15
    1.3.1 血液代用品研究现状  13
    1.3.2 基于血红蛋白产品存在的问题  13-15
2 研究依据及意义  15-18
  2.1 引言  15
  2.2 超滤在蛋白浓缩中的应用  15
  2.3 超滤在蛋白浓缩中的存在的问题  15-16
  2.4 本课题研究目的及意义  16-17
  2.5 本课题研究内容  17-18
3 血红蛋白溶液超滤试验  18-23
  3.1 引言  18
  3.2 试验装置  18-20
    3.2.1 系统装置的选择  18
    3.2.2 试验装置及流程  18-20
  3.3 主要仪器与试剂  20-21
  3.4 血红蛋白溶液的选取与处理  21-22
    3.4.1 血红蛋白的选取  21
    3.4.2 血红蛋白溶液的提取处理  21-22
  3.5 超滤膜的试验前处理  22-23
4 血红蛋白溶液传质特性的研究  23-28
  4.1 引言  23
  4.2 超滤原理  23-24
  4.3 凝胶浓度Cg 与超滤传质系数k  24-25
  4.4 操作压力与渗透通量  25-27
  4.5 小结  27-28
5 超滤浓缩血红蛋白溶液浓度与纯度鉴定  28-36
  5.1 引言  28
  5.2 表面观察  28-29
    5.2.1 体积浓缩比  28
    5.2.2 表观  28-29
  5.3 紫外——可见分光光度分析  29-30
    5.3.1 原理  29
    5.3.2 仪器与步骤  29-30
  5.4 超滤前后血红蛋白溶液纯度鉴定  30-34
    5.4.1 电泳  30-31
    5.4.2 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳  31-32
    5.4.3 仪器与步骤  32-34
  5.5 血红蛋白活性鉴定  34-36
    5.5.1 血氧分析  34
    5.5.2 仪器与步骤  34-36
6 讨论及展望  36-38
  6.1 本课题创新意义  36
  6.2 展望  36-38
致谢  38-39
参考文献  39-43
附录作者在攻读硕士学位期间的相关科研及论文情况  43

血红蛋白溶液在超滤浓缩过程中传质特性的研究

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