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微波法制备钙改性SBA-15与其吸附生物分子性能的研究

作　者: 张德喜
导　师: 刘亚纯；伏再辉
学　校: 湖南师范大学
专　业: 有机化学
关键词: 微波辐射固相法 Ca/SBA-15 吸附性能 氨基酸 DNA
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


有序介孔材料由于具有孔道规整、孔径分布均一、孔径尺寸可调、比表面积大且表面易功能化等优点,近年来,作为药物缓释和基因载体而受到广泛关注,特别是有机功能化的介孔载体在此领域的应用研究较多,而无机功能化的报道较少。基于介孔氧化硅载体表面引入碱土金属组分可构建出吸附中心,而且钙是骨骼、牙齿等组织的主要成分,并在人体中具有非常重要的生理功能,结合微波辐射固相反应的特点,我们通过微波辅助固相法制备了钙改性SBA-15,并以氨基酸和DNA等生物分子作为模型分子研究了其吸附性能,具体结果如下：(1)在酸性条件下,以P123为模板剂,TEOS为硅源一步制备了SBA-15有序介孔材料；然后以CaCl2为钙源,分别采用微波辐射固相法和溶液吸附法制备了一系列钙改性的Ca/SBA-15材料。运用XRD、N2吸附-脱附、TEM等方法对其进行了表征。N：吸附-脱附测定结果表明：所有Ca/SBA-15样品仍具有载体SBA-15介孔孔道吸附特征,只是其比表面积和孔体积有所下降。XRD结果表明：微波固相法制备的Ca/SBA-15 (MW)材料,其特征衍射峰均有不同程度的下降,且降幅与Ca负载量呈正比。与微波法相比,溶液吸附法制备的Ca/SBA-15(LA)材料,其特征衍射峰下降更明显。TEM结果进一步表明,Ca/SBA-15 (MW)样品的有序孔结构特征仍保持完整,但发现有钙物种堵塞SBA-15部分孔道,这也许是导致其XRD特征衍射峰下降的原因之一；而Ca/SBA-15 (LA)样品的孔道结构有序度有所下降,表明其XRD衍射峰下降是由于SBA-15在用CaCl2溶液处理过程中发生了孔道结构部分坍塌造成的。可见,与溶液吸附法相比,微波辐射固相法具有操作简便、快速、钙负载量高且可调、载体介孔结构仍保持有序等方面的优势。(2)以微波辐射固相法制备的Ca/SBA-15 (MW)样品作为氨基酸模型药物载体,在离子强度一定的情况下,考察了氨基酸溶液的浓度和pH值对其吸附性能的影响。结果表明：在pH=2.0-10的范围内,对酸性谷氨酸的吸附来说,Ca/SBA-15 (MW)样品与纯硅SBA-15相比具有更好的吸附能力,且其钙含量越高,吸附能力越强。对碱性赖氨酸的吸附而言,在pH<10时,Ca/SBA-15 (MW)样品的吸附能力比载体要弱；但当pH=10时,其吸附能力要比载体强。对中性苯丙氨酸和丙氨酸吸附而言,在pH=2.0-5.0和pH=7.0-10范围内,SBA-15的吸附能力较弱；而在pH=6.0时,其吸附量最大且分别达到0.34和0.17 mmol/g;但Ca/SBA-15 (MW)对丙氨酸吸附较弱,对苯丙氨酸则几乎没有吸附,这很可能是钙改性SBA-15表面具有亲水性,对弱极性的丙氨酸、特别是苯丙氨酸的吸附能力差。(3)以SBA-15和Ca/SBA-15 (MW)样品作为核酸模型药物载体,研究两者在适合的温度和pH条件下对DNA的吸附性能。结果表明：pH值能显著影响SBA-15对DNA的吸附能力,当pH>7.0时,由于SBA-15表面带更多的负电荷,与负电性的DNA分子相斥作用强,导致它基本上不吸附DNA；当4.0<pH<7.0时,SBA-15表面负电性随pH下降而逐渐减小,因此其吸附DNA量是逐渐增加的；当pH≤4.0时,在研究的浓度范围内,DNA分子几乎完全吸附到SBA-15表面上,这也许要归因于载体表面带正电性。与纯硅SBA-15相比,Ca/SBA-15 (MW)在上述pH变化范围内,都能发生DNA的吸附,且吸附能力更强。这有可能是由于引入钙组分改变了其载体表面的化学性质,获得了具有吸附中心的介孔结构载体。

全文目录


摘要  3-6
ABSTRACT  6-12
第一章 文献综述  12-36
  1.1 引言  12-13
  1.2 介孔材料概述  13-26
  1.3 有序介孔材料SBA-15的研究进展  26-30
  1.4 微波加热技术  30-33
  1.5 本课题的研究背景、研究思路和研究内容  33-36
第二章 微波辅助钙改性功能化SBA-15吸附中心的构建  36-50
  2.1 引言  36-37
  2.2 实验部分  37-41
  2.3 结果与讨论  41-49
  2.4 本章小结  49-50
第三章 氨基酸在微波辅助钙改性SBA-15上的吸附性能研究  50-59
  3.1 引言  50-51
  3.2 实验部分  51-53
  3.3 结果与讨论  53-58
  3.4 本章小结  58-59
第四章 DNA在微波辅助钙改性SBA-15上的吸附性能研究  59-70
  4.1 引言  59-60
  4.2 实验部分  60-65
  4.3 结果与讨论  65-68
  4.4 本章小结  68-70
第五章 论文总结  70-71
参考文献  71-83
研究生期间发表的论文  83-84
致谢  84-85

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 功能材料
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