專利名稱：大分子印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種蛋白質(zhì)大分子印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前分子印跡技術(shù)已經(jīng)成功用于低分子量化合物的印跡，但是由于蛋白質(zhì)分子的一些特點(diǎn)，比如體積龐大、受環(huán)境影響容易變性、化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、識(shí)別機(jī)理也不清楚等，對(duì)大分子蛋白質(zhì)印跡的研究遠(yuǎn)不如小分子的印跡研究系統(tǒng)和深入。傳統(tǒng)上制備的分子印跡聚合物為高度交聯(lián)且堅(jiān)硬的材料，這類材料不具有足夠的柔順度和內(nèi)部孔徑從而使得龐大的蛋白質(zhì)模板方便地進(jìn)出聚合物；蛋白質(zhì)一般為非剛性的生物大分子，其化學(xué)結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜，依靠幾個(gè)結(jié)合位點(diǎn)很難在印跡聚合物中產(chǎn)生確定的識(shí)別點(diǎn)。
磷酸鈣鹽與蛋白質(zhì)之間存在著相互作用，近年來(lái)人們?cè)诹姿徕}鹽與蛋白質(zhì)分子相互作用這一領(lǐng)域進(jìn)行了卓有成效的研究。蛋白質(zhì)表面的酸性氨基酸基團(tuán)和堿性氨基酸殘基通過(guò)離子鍵與β-TCP晶體上的鈣離子結(jié)合，蛋白質(zhì)的堿性氨基酸基團(tuán)通過(guò)氫鍵和靜電吸引作用與PO43-上的氧結(jié)合。海藻酸鹽具有良好的親水性，在多價(jià)陽(yáng)離子Ca2+的存在下，能夠迅速發(fā)生凝膠化反應(yīng)，其溫和的凝膠條件有利于保持生物蛋白質(zhì)的活性，海藻酸鹽凝膠的軟濕特性有利于生物蛋白質(zhì)保持其構(gòu)象、有利于模板分子的洗脫和識(shí)別過(guò)程中對(duì)模板分子的再吸附，海藻酸鹽凝膠對(duì)于環(huán)境參數(shù)諸如離子強(qiáng)度、pH值等的可響應(yīng)性也給蛋白質(zhì)印跡海藻酸鹽凝膠的設(shè)計(jì)參數(shù)提供了較寬的選擇余地。直接采用帶有功能基團(tuán)的天然聚合物海藻酸鈉代替?zhèn)鹘y(tǒng)分子印跡體系中的功能單體，簡(jiǎn)化了印跡聚合物的合成過(guò)程。FengJu Zhang，GuoXiang Cheng，XiaoGuang Ying.Emulsion and macromolecules templated alginate based polymer microspheres.Reactive and Functional Polymers，2006，66，(7)712～719成國(guó)祥，張鳳菊，英曉光，雙模板法羥乙基纖維素改性海藻酸鹽微球及制備方法，中國(guó)發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)?00510015832.1單純的海藻酸鹽微球易溶脹，機(jī)械強(qiáng)度低，質(zhì)脆，羥基磷灰石/海藻酸鹽復(fù)合微球用來(lái)印跡蛋白質(zhì)的效果較差，因?yàn)榱u基磷灰石與海藻酸鹽之間的作用太弱。成國(guó)祥，劉超，趙孔銀，張鳳菊.羥基磷灰石/海藻酸鹽復(fù)合微球的制備方法.中國(guó)發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)?00410019979.3材料的雜化制備技術(shù)系是采用同時(shí)能和多種物質(zhì)反應(yīng)的某種物質(zhì)參加制備，而得到一種具有多種成分并且至少兩種成分之間存在化學(xué)結(jié)合作用的新材料。有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化材料是復(fù)合材料的一個(gè)新領(lǐng)域，它綜合了有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的眾多優(yōu)良性質(zhì)，如有機(jī)物密度較低、粘彈性好、韌性高、可加工性好等和無(wú)機(jī)物硬度高、彈性模量及強(qiáng)度高、較好的透光性能、高折射率等。邱澤浩，葉巧明，溶膠-凝膠法制備有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化材料工藝及其應(yīng)用，廣州化學(xué)，2006，31(1)40～45關(guān)于磷酸鹽與海藻酸鹽進(jìn)行雜化的材料還沒(méi)有見(jiàn)到相關(guān)應(yīng)用和報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雜化方法制備磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。相比純海藻酸鈣微球，雜化微球的強(qiáng)度和吸附性能有了較大提高。
本發(fā)明的另一目的是提供一種以大分子蛋白質(zhì)為模板制備的包埋分子印跡的方法。與非印跡微球相比，包埋印跡微球?qū)δ０宓鞍踪|(zhì)的吸附量有較大提高。
本發(fā)明的另一目的是提供一種以大分子蛋白質(zhì)為模板制備的表面分子印跡的方法。與包埋印跡微球相比，表面印跡微球?qū)δ０宓鞍踪|(zhì)的吸附量有較大提高。
本發(fā)明提供了大分子蛋白質(zhì)印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備及印跡方法。蛋白質(zhì)印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的組份和重量百分含量如下海藻酸鈉20％～40％磷酸氫二銨 1％～10％氯化鈣 50％～65％蛋白質(zhì) 0.5～10％。
所述的蛋白質(zhì)為牛血清白蛋白、卵白蛋白或溶菌酶。
所述的雜化微球是蛋白質(zhì)表面印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。
所述的雜化微球是蛋白質(zhì)包埋印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。
本發(fā)明的蛋白質(zhì)表面印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法步驟如下a)配制質(zhì)量百分比濃度為2％～3％的海藻酸鈉和0.25％～2％的磷酸氫二銨混合溶液A，b)將溶液A在攪拌的條件下加入到2～4倍溶液A體積，密度為0.75～0.95g/ml的有機(jī)相中，再攪拌10～15min使粘稠的溶液A分散成微球；c)在攪拌下向上述b)混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度0.134％～1.34％的蛋白質(zhì)和質(zhì)量百分比濃度濃度3％～5％的氯化鈣混合水溶液B進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌45～50min，得到微球；洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到蛋白質(zhì)大分子表面印跡的聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。
本發(fā)明的蛋白質(zhì)包埋印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法步驟如下a)向質(zhì)量百分比濃度0.134％～1.34％的蛋白質(zhì)溶液中加入海藻酸鈉和磷酸氫二銨固體，得到質(zhì)量百分比濃度為2％～3％的海藻酸鈉和0.25％～2％的磷酸氫二銨混合溶液A1；b)量取溶液A1體積2～4倍，密度為0.75～0.95g/ml的有機(jī)相，在攪拌下將溶液A1加入到有機(jī)相中，攪拌10～15min使粘稠的溶液A1分散成微球；c)在攪拌下向上述b)混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度濃度3％～5％的氯化鈣水溶液進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌45～50min，得到微球；洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到蛋白質(zhì)大分子包埋印跡的聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。
本發(fā)明的大分子印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法中，所述的有機(jī)相是通常采用的有機(jī)相，要求有機(jī)物的密度為0.75～0.95g/ml，其中溶解質(zhì)量百分比為0.05～4％的表面活性劑或分散劑。但是為了環(huán)保等的需要，也可以采用如下的有機(jī)相有機(jī)相1三氯甲烷與正己烷按照3∶1～1∶1的體積比混合，表面活性劑山梨醇酐單油酸酯質(zhì)量百分比為2～4％。
有機(jī)相2醋酸丁酯與蓖麻油按照1∶3～1∶1的體積比混合，分散劑乙基纖維素質(zhì)量百分比為0.05～0.1％。
本發(fā)明所制備的磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，經(jīng)蛋白質(zhì)吸附測(cè)試結(jié)果表明， 印跡微球的吸附量是非印跡微球，即不加蛋白質(zhì)制備的微球吸附量的1.8～5倍。電導(dǎo)率滴定和紅外光譜測(cè)試表明，磷酸鹽和海藻酸鈉可以與CaCl2共同作用產(chǎn)生新的雜化組分，磷酸鹽不僅起到增強(qiáng)微球的作用，還利于形成蛋白質(zhì)的印跡位點(diǎn)以及起到致孔的作用。本發(fā)明采用鈣離子交聯(lián)法制備的蛋白質(zhì)印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球具有制備方法簡(jiǎn)單易行、反應(yīng)過(guò)程易于控制等優(yōu)點(diǎn)，解決了純海藻酸鈣的機(jī)械強(qiáng)度和印跡效率低，性能不穩(wěn)定，蛋白質(zhì)大分子擴(kuò)散困難等不足，具有廣泛的應(yīng)用前景。


圖1牛血清白蛋白表面印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球照片；圖2表面印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球?qū)εＱ灏椎鞍椎奈角€；圖3牛血清白蛋白包埋印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球照片；圖4包埋印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球?qū)εＱ灏椎鞍椎奈角€。
圖5卵白蛋白包埋和表面印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球?qū)β寻椎鞍椎奈角€。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1.制備牛血清白蛋白表面印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，包括以下步驟1)向20ml去離子水中加入0.5128g的海藻酸鈉和0.15g磷酸氫二銨固體，攪拌使其充分溶解，得到溶液A；2)量取有機(jī)相甲苯40ml，倒入燒杯內(nèi)，向其中加入0.8g山梨醇酐單油酸酯，攪拌5min使其充分溶解；在攪拌下將溶液A緩慢倒入到盛有機(jī)相的燒杯中，攪拌10min使粘稠的溶液A分散成微球；3)在攪拌下向上述混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度0.134％～1.34％的牛血清白蛋白和質(zhì)量百分比濃度濃度為5％的氯化鈣混合水溶液B進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌45min，得到微球；采用專利200510015832.1的方法洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到牛血清白蛋白表面印跡的磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球；表面印跡的磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的光學(xué)顯微鏡照片見(jiàn)圖1，對(duì)牛血清白蛋白的吸附結(jié)果見(jiàn)圖2。從圖1中可以看到微球形態(tài)較好，微球表面粗糙。從圖2中看出，表面印跡微球?qū)εＱ灏椎鞍椎奈饺萘棵黠@大于非印跡微球?qū)εＱ灏椎鞍椎奈饺萘?，平衡時(shí)其吸附容量為非印跡微球吸附容量的3.348倍。得到的雜化微球的粒徑大小為50～300μm。
實(shí)施例2.制備牛血清白蛋白包埋印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，包括以下步驟1)向20ml去離子水溶解的20μmol/L的牛血清白蛋白溶液中加入0.5128g海藻酸鈉和0.15g磷酸氫二銨固體，攪拌使其充分溶解，得到溶液A1；2)量取20ml三氯甲烷和20ml正己烷組成的有機(jī)相40ml，倒入燒杯內(nèi)，向其中加入0.8g山梨醇酐單油酸酯，攪拌5min使其充分溶解；在攪拌下將溶液A1緩慢倒入到盛有機(jī)相的燒杯中，攪拌15min使粘稠的溶液A1分散成微球；3)在攪拌下向上述混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度為5％的氯化鈣混合水溶液B1進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌45min，得到微球；采用專利200510015832.1的方法洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到牛血清白蛋白包埋印跡的磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球；包埋印跡的磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的光學(xué)顯微鏡照片見(jiàn)圖3，對(duì)牛血清白蛋白的吸附結(jié)果見(jiàn)圖4。從圖3中可以看到微球形態(tài)較好，微球表面粗糙。從圖4中看出，包埋印跡微球?qū)εＱ灏椎鞍椎奈饺萘看笥诜怯≯E微球?qū)εＱ灏椎鞍椎奈饺萘?，平衡時(shí)其吸附容量為非印跡微球吸附容量的1.666倍。得到的雜化微球的粒徑大小為50～300μm。
實(shí)施例3.制備卵白蛋白表面印跡磷酸/海藻酸鈣雜化微球，包括以下步驟1)向20ml去離子水中加入0.6186g的海藻酸鈉和0.15g磷酸氫二銨固體，攪拌使其充分溶解，得到溶液A；醋酸丁酯15～30ml，蓖麻油25～50ml；2)量取15ml醋酸丁酯和25ml蓖麻油組成的有機(jī)相40ml，倒入燒杯內(nèi)，向其中加入0.04g乙基纖維素，攪拌5min使其充分溶解；在攪拌下將溶液A緩慢倒入到盛有機(jī)相的燒杯中，攪拌10～15min使粘稠的溶液A分散成微球；3)在攪拌下向上述混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度0.134％～1.34％的卵白蛋白和質(zhì)量百分比濃度濃度為5％的氯化鈣混合水溶液B進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌50min，得到微球；采用專利200510015832.1的方法洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到卵白蛋白表面印跡的磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球；卵白蛋白表面印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球?qū)β寻椎鞍椎奈角€見(jiàn)圖5。從圖5中看出，表面印跡微球?qū)β寻椎鞍椎奈饺萘看笥诜怯≯E微球?qū)β寻椎鞍椎奈饺萘?，平衡時(shí)其吸附容量為非印跡微球吸附容量的4.38倍。
實(shí)施例4.制備卵白蛋白包埋印跡磷酸/海藻酸鈣雜化微球，包括以下步驟1)向20ml去離子水溶解的20μmol/L的卵白蛋白溶液中加入0.5128g海藻酸鈉和0.15g磷酸氫二銨固體，攪拌使其充分溶解，得到溶液A1；2)量取20ml醋酸丁酯和20ml蓖麻油組成的有機(jī)相40ml，倒入燒杯內(nèi)，向其中加入0.02g乙基纖維素，攪拌5min使其充分溶解；在攪拌下將溶液A1緩慢倒入到盛有機(jī)相的燒杯中，攪拌10～15min使粘稠的溶液A1分散成微球；3)在攪拌下向上述混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度為5％的氯化鈣混合水溶液B1進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌50min，得到微球；采用專利200510015832.1的方法洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到卵白蛋白包埋印跡的磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球；卵白蛋白包埋印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球?qū)β寻椎鞍椎奈角€見(jiàn)圖5。從圖5中看出，包埋印跡微球?qū)β寻椎鞍椎奈饺萘看笥诜怯≯E微球?qū)β寻椎鞍椎奈饺萘?，平衡時(shí)其吸附容量為非印跡微球吸附容量的1.857倍。
本發(fā)明公開(kāi)和提出的蛋白質(zhì)大分子印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球及其制備方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過(guò)借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改變?cè)稀⒐に噮?shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的產(chǎn)品和方法已通過(guò)較佳實(shí)施例子進(jìn)行了描述，相關(guān)技術(shù)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對(duì)本文所述的方法和產(chǎn)品進(jìn)行改動(dòng)或適當(dāng)變更與組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明技術(shù)。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動(dòng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，他們都被視為包括在本發(fā)明精神、范圍和內(nèi)容中。
權(quán)利要求
1.一種大分子印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，其特征是組份和重量百分含量如下海藻酸鈉 20％～40％磷酸氫二銨1％～10％氯化鈣50％～65％蛋白質(zhì)0.5～10％。
2.如權(quán)利要求1所述的一種大分子印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，其特征是所述的蛋白質(zhì)為牛血清白蛋白、卵白蛋白或溶菌酶。
3.如權(quán)利要求1或2所述的大分子印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，其特征是所述的雜化微球是蛋白質(zhì)表面印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。
4.如權(quán)利要求1或2所述的大分子印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，其特征是所述的雜化微球是蛋白質(zhì)包埋印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。
5.如權(quán)利要求3所述的大分子印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法，其特征是所述的蛋白質(zhì)表面印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法步驟如下a)配制質(zhì)量百分比濃度為2％～3％的海藻酸鈉和0.25％～2％的磷酸氫二銨混合溶液A；b)將溶液A在攪拌的條件下加入到2～4倍溶液A體積，密度為0.75～0.95g/ml的有機(jī)相中，再攪拌10～15min使粘稠的溶液A分散成微球；c)在攪拌下向上述b)混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度0.134％～1.34％的蛋白質(zhì)和質(zhì)量百分比濃度濃度3％～5％的氯化鈣混合水溶液B進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌45～50min，得到微球；洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到蛋白質(zhì)大分子表面印跡的聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。
6.如權(quán)利要求4所述的大分子印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法，其特征是所述的蛋白質(zhì)包埋印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法步驟如下a)向質(zhì)量百分比濃度0.134％～1.34％的蛋白質(zhì)溶液中加入海藻酸鈉和磷酸氫二銨固體，得到質(zhì)量百分比濃度為2％～3％的海藻酸鈉和0.25％～2％的磷酸氫二銨混合溶液A1；b)量取溶液A1體積2～4倍，密度為0.75～0.95g/ml的有機(jī)相，在攪拌下將溶液A1加入到有機(jī)相中，攪拌10～15min使粘稠的溶液A1分散成微球；c)在攪拌下向上述b)混合體系中加入質(zhì)量百分比濃度濃度3％～5％的氯化鈣水溶液進(jìn)行凝膠化反應(yīng)，繼續(xù)攪拌45～50min，得到微球；洗脫掉蛋白質(zhì)模板，得到蛋白質(zhì)大分子包埋印跡的聚丙烯酸鈣/海藻酸鈣雜化微球。
7.如權(quán)利要求5或6所述的大分子印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法，其特征是所述的有機(jī)相的密度為0.75～0.95g/ml，有機(jī)相中溶解質(zhì)量百分比為0.05～4％的表面活性劑或分散劑。
8.如權(quán)利要求7所述的大分子印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的制備方法，其特征是所述的有機(jī)相是有機(jī)相1三氯甲烷與正己烷按照3∶1～1∶1的體積比混合，表面活性劑山梨醇酐單油酸酯質(zhì)量百分比為2～4％；或有機(jī)相2醋酸丁酯與蓖麻油按照1∶3～1∶1的體積比混合，分散劑乙基纖維素質(zhì)量百分比為0.05～0.1％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蛋白質(zhì)大分子印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球及其制備方法。蛋白質(zhì)印跡磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球的組份和重量百分含量如下海藻酸鈉20％～40％，磷酸氫二銨1％～10％，氯化鈣50％～65％，蛋白質(zhì)0.5～10％。本發(fā)明所制備的磷酸鈣/海藻酸鈣雜化微球，經(jīng)蛋白質(zhì)吸附測(cè)試結(jié)果表明，印跡微球的吸附量是非印跡微球，即不加蛋白質(zhì)制備的微球吸附量的1.8～5倍。電導(dǎo)率滴定和紅外光譜測(cè)試表明，磷酸氫二銨和海藻酸鈉可以與CaCl
文檔編號(hào)C08J9/26GK101081911SQ200710057639
公開(kāi)日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者成國(guó)祥, 趙孔銀, 黃建軍, 張立廣 申請(qǐng)人:天津大學(xué)