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超顺磁γ-Fe_2O_3@SiO_2介孔微球的制备、表征及应用

作　者: 陈峰
导　师: 万谦宏
学　校: 天津大学
专　业: 应用化学
关键词: 超顺磁 介孔硅胶 固定化酶 核酸纯化 限进材料 手性拆分
分类号: TB383.4
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


磁性介孔硅胶微球具有表面积大、表面易于官能团化、生物相容性好且在磁场下易于分离、易于实现分离操作自动化等优点而被广泛应用于催化、固定化酶、核酸提取、细胞筛选,药物缓控释等方面,成为材料化学,分离科学,生物技术和药物研发等多个领域的研究热点。目前磁性硅胶介孔微球主要通过浸渍法、包覆法和模板法制备,所得产品具有较高的残余磁性,在外加磁场撤离后,仍表现出颗粒团聚现象,一定程度上阻碍了微球的反复利用。因此,发展高磁响应性和超顺磁性的的硅胶介孔微球的制备方法,并实施微球的表面官能团化,进一步拓宽磁性材料的应用领域,具有十分重要的科学意义和实用价值。在本论文中,作者通过脲醛树脂缩聚反应诱导纳米粒子团聚生成微米微球的途径,首先制备了具有高磁响应性γ- Fe2O3@ SiO2介孔微球,建立了硅胶基质中由Fe3O4相变生成γ- Fe2O3粒子的实验条件。接着采用脲醛树脂模板法制备了两种超顺磁性硅胶介孔微球并探讨了它们在固定化酶,核酸纯化,生物样品预处理和手性分离等方面的应用。论文主要内容如下:1)采用直接300oC空气中氧化法对以铁溶胶为磁性前体所制备磁性介孔Fe3O4@SiO2微球进行氧化,将室温下长期存放不稳定的Fe3O4转化为具有较高磁响应性和化学稳定性的γ- Fe2O3,解决了长期放置所带来的磁性降低问题,并将其用于对青霉素酰化酶固定,研究了不同固定化酶方法对固定化酶活力的影响。2)以磁流体和硅溶胶为原料通过脲醛树脂模板聚合法,得到Fe3O4 @ SiO2 @UF微球,然后通过高温氧化法直接将模板去除同时转化Fe3O4为γ- Fe2O3得到了超顺磁性γ- Fe2O3@ SiO2介孔微球。并且以该微球作为磁性固相萃取材料从豌豆和青椒中提取植物基因组DNA,所得到的DNA模板可以通过PCR扩增,用于植物中转基因成分的检测。3)所制备的γ- Fe2O3@ SiO2超顺磁介孔微球的孔道约为6 nm,分子量较大物质如蛋白质等难以进入,因此是理想的限进材料基质。通过对其表面进行修饰,制备了孔道内表面键合疏水性烷基而外表面为亲水性二醇基的限进材料,做为牛血清白蛋白溶液中α、β-萘酚的固相萃取剂,用于生物样品的前处理工作。4)采用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和四乙氧基硅烷（TEOS）混合溶液对超顺磁性γ- Fe2O3介孔微球进行溶胶-凝胶法处理,得到孔径约60 nm超顺磁性Core-Shell结构的介孔微球。扩孔后的磁性载体增加了固定化脂肪酶的活性,用于医药中间体β-氨基酸对映体的酶拆分制备。

全文目录


中文摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
第一章 文献综述及选题  11-36
  引言  11
  1.1 磁性纳米颗粒性质  11-14
    1.1.1 磁性纳米颗粒大小与超顺磁性  11-13
    1.1.2 磁性纳米颗粒大小与表面效应  13-14
  1.2 磁性纳米颗粒的制备  14-21
    1.2.1 共沉淀法  14-15
    1.2.2 水热法  15-16
    1.2.3 高温法  16-17
    1.2.4 溶胶－凝胶法  17-18
    1.2.5 多元醇法  18-19
    1.2.6 流动注射法  19
    1.2.7 电化学法  19
    1.2.8 气溶胶/蒸汽法  19-20
    1.2.9 超声波法  20-21
    1.2.10 磁性纳米颗粒制备方法比较  21
  1.3 磁性纳米颗粒的稳定  21-25
    1.3.1 单体稳定剂  22-23
    1.3.2 无机材料  23-24
    1.3.3 聚合物稳定剂  24-25
  1.4 磁性微球  25-28
    1.4.1 高分子磁性微球的制备  26-27
    1.4.2 无机磁性微球的制备  27-28
  1.5 磁性纳米颗粒及磁性微球的应用  28-31
    1.5.1 细胞分离  28
    1.5.2 蛋白质分离和纯化  28
    1.5.3 固定化酶  28-29
    1.5.4 核酸分离和纯化  29
    1.5.5 靶向药物  29-30
    1.5.6 过高热疗法  30
    1.5.7 催化  30-31
  1.6 光学纯β-氨基酸  31-33
    1.6.1 天然手性源转化法  31
    1.6.2 化学拆分转化法  31-32
    1.6.3 酶拆分转化法  32-33
    1.6.4 其它方法  33
  1.7 限制进入材料  33-34
  1.8 论文的研究目标和内容  34-36
第二章 实验部分  36-49
  2.1 实验仪器与试剂  36-38
    2.1.1 实验仪器  36-37
    2.1.2 试剂  37-38
  2.2 铁磁性γ-Fe_20_3@ Si0_2介孔微球的制备及固定化青霉素酰化酶  38-41
    2.2.1 α-Fe_20_3硅胶微球的制备  38-39
    2.2.2 多孔Fe304硅胶微球的制备  39
    2.2.3 铁磁性γ-Fe_20_3磁性硅胶微球的制备  39
    2.2.4 铁磁性γ-Fe_20_3磁性硅胶微球的表面官能化  39-40
    2.2.5 环氧基磁性微球固定化酶  40
    2.2.6 氨基磁性微球固定化酶  40-41
    2.2.7 固定化酶酶活测定  41
  2.3 超顺磁γ-Fe_20_3@ Si0_2介孔微球制备及在DNA提取中的应用  41-43
    2.3.1 磁流体的制备  41
    2.3.2 超顺磁γ-Fe_20_3@ Si0_2 微球的制备  41
    2.3.3 磁性微球提取豌豆和青椒基因组DNA  41-43
  2.4 磁性限进材料的制备和应用  43-44
    2.4.1 二醇基修饰  43
    2.4.2 C18酯基修饰  43
    2.4.3 C18酯基孔外二醇基化修饰  43
    2.4.4 猪胰脂肪酶活力测定  43-44
    2.4.5 牛血清白蛋白（BSA）吸附三种磁性微球  44
    2.4.6 α、β萘酚在三种不同磁球上的吸附洗脱  44
  2.5 Core-shell磁性硅胶微球固定化脂肪酶拆分β－氨基酸  44-48
    2.5.1 Core-shell磁性硅胶微球的制备  44-45
    2.5.2 磁性微球固定化脂肪酶  45-46
    2.5.3 β-氨基酸的合成  46-47
    2.5.4 β-氨基酸乙酯化  47
    2.5.5 固定化脂肪酶拆分β－氨基酸  47-48
  2.6 磁性微球的表征  48-49
第三章 铁磁性γ-Fe_20_3@ Si0_2介孔微球的制备及固定化青霉素酰化酶  49-59
  引言  49
  3.1 γ-Fe_20_3@ Si0_2介孔微球的制备  49-50
  3.2 γ-Fe_20_3@ Si0_2介孔微球表征  50-53
  3.3 γ-Fe_20_3@ Si0_2介孔微球固定化青霉素酰化酶  53-59
    3.3.1 γ-Fe_20_3@ Si0_2介孔微球的表面修饰  53-54
    3.3.2 γ-Fe_20_3@ Si0_2介孔微球固定化青霉素酰化酶  54-59
第四章 超顺磁γ-Fe_20_3@ Si0_2介孔微球制备及在DNA提取中的应用  59-72
  引言  59
  4.1 磁流体的制备与表征  59-60
  4.2 超顺磁γ-Fe_20_3@ Si0_2介孔微球的制备与表征  60-69
    4.2.1 超顺磁γ-Fe_20_3@ Si0_2介孔微球制备  60-61
    4.2.2 超顺磁γ-Fe_20_3@ Si0_2介孔微球的表征  61-69
  4.3 超顺磁γ-Fe_20_3@ Si0_2介孔微球提取豌豆和青椒基因组DNA  69-71
  4.4 小结  71-72
第五章 γ-Fe_20_3/Si0_2磁性限制进入材料的制备及应用  72-84
  引言  72-73
  5.1 烷基-二醇基磁性限制进入材料的制备  73-76
  5.2 烷基-二醇基磁性限制进入材料在对α、β萘酚的提取  76-83
    5.2.1 磁性微球对BSA吸附考察  77-79
    5.2.2 磁性微球对α、β-萘酚吸附回收量考察  79-82
    5.2.3 磁性微球对α、β-萘酚BSA溶液吸附回收考察  82-83
  5.3 小结  83-84
第六章 Core-shell介孔Si0_2@γ-Fe_20_3微球固定化脂肪酶拆分β－氨基酸  84-97
  引言  84
  6.1 Core-shell磁性介孔硅胶微球的制备  84-90
  6.2 磁性介孔硅胶微球固定化脂肪酶用于β－氨基酸拆分  90-96
    6.2.1 磁性介孔硅胶微球固定化脂肪酶  90-92
    6.2.2 固定化脂肪酶拆分β－氨基酸  92-96
  6.3 小结  96-97
第七章 全文结论与展望  97-100
  7.1 结论  97-98
  7.2 展望  98-100
参考文献  100-110
发表论文和科研情况说明  110-111
致谢  111

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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