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碳纳米管的表面糖基化修饰及与蛋白作用研究

作　者: 肖静
导　师: 冯嵬
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 多壁碳纳米管糖基表面活性剂糖基化修饰溶菌酶牛血清蛋白 α-螺旋
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

碳纳米管(MWNTs)特殊的结构,使其在化学、力学、电学、光学等方面具备优良的性质,可以应用于电学、机械、化学和生物医学等领域。但是由于MWNTs几乎不溶于水和任何有机溶剂,分散性能极差,而且具有一定的细胞毒性,这又限制了其应用,因此必须对MWNTs进行功能化修饰,从而提高其分散性以及生物相容性。本文通过合成三种糖基表面活性剂来对MWNTs进行表面改性,一方面提高了碳纳米管在水中的分散性能,另一方面由于糖基表面活性剂是典型的绿色、低毒、刺激性小的表面活性剂,从而提高了MWNTs的生物相容性,降低了细胞毒性。1.用N-十六烷基胺分别和乳糖酸、乳糖及麦芽糖反应,经过一步合成,分别制成十六烷基乳糖酸酰胺、十六烷基乳糖胺和十六烷基麦芽糖胺。将这三种糖基表面活性剂非共价包覆到多壁碳纳米管表面形成糖-碳纳米管复合体,用UV-is、XPS、Raman、TEM和HRTEM来表征。实验结果表明,三种糖基表面活性剂成功的包裹在MWNTs表面,而且有效地提高了MWNTs在水溶液中的分散性能。2.选择一系列体积分数的甲醇、乙醇和异丙醇溶液做溶剂分别制备十六烷基乳糖酸酰胺-MWNTs、十六烷基乳糖胺-MWNTs、十六烷基麦芽糖胺-MWNTs复合体悬浮液,用紫外、XPS考察不同溶剂中糖基表面活性剂分散MWNTs的效果。结果表明随着有机溶剂体积分数的增大,三种糖基表面活性剂分散MWNTs的能力先增大后减小。每种醇都有一个最适浓度,对于十六烷基乳糖酸酰胺-MWNTs复合体而言,20%异丙醇分散效果最优,其次是30%乙醇,再次是25%的甲醇,水作溶剂效果最差；对于十六烷基乳糖胺-MWNTs而言,20%异丙醇分散效果最优,其次是10%的乙醇,再次是25%的甲醇,水做溶剂效果最差；对于十六烷基麦芽糖胺-MWNTs而言15%的甲醇分散效果最优,其次是20%乙醇,再次是15%的异丙醇,水作溶剂效果最差。3.将三种糖基表面活性剂-MWNTs复合体与溶菌酶(LYZ)作用,用园二色谱研究了以不同溶液作溶剂制得的糖基表面活性剂,-MWNTs复合体对LYZ二级结构的影响,并用CDpro软件计算LYZ二级结构的含量。结果发现：对于十六烷基乳糖酸酰胺-MWNTs复合体而言,20%异丙醇处理制得复合体引起LYZ二级结构的变化最大,α-螺旋保持率仍可达到77.7%；对于十六烷基乳糖胺-MWNTs复合体而言,同样20%异丙醇处理制得复合体对LYZ影响最大,α-螺旋保持率为83.8%；对于十六烷基麦芽糖胺-MWNTs复合体而言,15%甲醇制得的复合体对LYZ二级结构影响最大,α-螺旋保持率为79.2%,因此可以看出,这三种表面活性剂非共价键修饰后的MWNTs可以使蛋白二级结构保持在较高水平,具有较好的生物相容性。4.将三种糖基表面活性剂-MWNTs复合体与牛血清蛋白作用,用园二色谱研究了以不同溶液作溶剂制得的糖基表面活性剂-MWNTs复合体对牛血清蛋白二级结构的影响,并用CDpro软件计算蛋白质二级结构的含量。结果发现：对于十六烷基乳糖酸酰胺-MWNTs复合体而言,20%异丙醇处理制得复合体引起BSA二级结构的变化最大,作用后α-螺旋可保持77.9%,其次是30%乙醇作溶剂得到的复合体与BSA的作用,α-螺旋保持率为82.5%；再次是25%甲醇作溶剂得到的复合体与BSA的作用,α-螺旋保持率为91.5%,而水作溶剂得到的复合物与BSA作用后,BSA的α-螺旋保持率为96.6%。这说明十六烷基乳糖胺-MWNTs复合物可引起BSA的二级结构发生变化,但BSA仍能保持大部分的活性。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-23
  1.1 碳纳米管概述  10-19
    1.1.1 碳纳米管的发现  10
    1.1.2 碳纳米管的结构  10-11
    1.1.3 碳纳米管的分类  11-13
    1.1.4 碳纳米管的性质  13-15
    1.1.5 碳纳米管的制备  15-16
    1.1.6 碳纳米管纯化方法  16-18
    1.1.7 碳纳米管的功能化改性  18-19
  1.2 糖基表面活性剂概述  19-21
    1.2.1 糖基表面活性剂简介  19-20
    1.2.2 糖基表面活性剂的分类  20
    1.2.3 糖基表面活性剂的优势  20-21
  1.3 糖基表面活性剂分散碳纳米管概述  21-22
    1.3.1 糖基表面活性剂分散碳纳米管的意义和优势  21
    1.3.2 糖基表面活性剂分散碳纳米管的原理  21
    1.3.3 糖基表面活性剂分散碳纳米管的展望  21-22
  1.4 课题的内容意义  22-23
第二章糖基表面活性剂的合成及表征  23-32
  2.1 引言  23
  2.2 实验部分  23-26
    2.2.1 实验材料及试剂  23-24
    2.2.2 实验和检测仪器  24
    2.2.3 实验过程  24-26
  2.3 实验结果与讨论  26-31
    2.3.1 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析  26-29
    2.3.2 X射线衍射(XRD)分析  29-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章糖基表面活性剂分散碳纳米管  32-63
  3.1 引言  32
  3.2 实验部分  32-34
    3.2.1 实验材料及试剂  32-33
    3.2.2 实验和检测仪器  33
    3.2.3 实验方法  33-34
  3.3 分析方法  34-36
    3.3.1 紫外可见光吸收光谱(UV-vis)分析  34-35
    3.3.2 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析  35
    3.3.3 X-射线光电子能谱(XPS)分析  35
    3.3.4 拉曼光谱(Raman)分析  35-36
    3.3.5 透射电镜(TEM)观察  36
  3.4 结果与讨论  36-61
    3.4.1 不同溶剂中糖基表面活性剂-MWNTs的分散效果  36-48
    3.4.2 糖基表面活性剂-MWNTs复合体的红外光谱表征  48-51
    3.4.3 不同溶剂分散糖基表面活性剂-MWNTs复合体的XPS表征  51-55
    3.4.4 糖基表面活性剂-MWNTs复合体的拉曼光谱表征  55-58
    3.4.5 透射电镜(TEM)观察  58-61
  3.5 本章小结  61-63
第四章糖基化的碳纳米管和溶菌酶的相互作用研究  63-72
  4.1 引言  63
  4.2 实验部分  63-65
    4.2.1 实验仪器  63
    4.2.2 实验材料  63-64
    4.2.3 实验方法  64-65
  4.3 结果与讨论  65-70
    4.3.1 碳纳米管的标准曲线  65
    4.3.2 溶菌酶(LYZ)的标准曲线  65
    4.3.3 溶菌酶的CD光谱图  65-70
  4.4 本章小结  70-72
第五章糖基化的碳纳米管和牛血清蛋白的相互作用研究  72-83
  5.1 引言  72
  5.2 实验部分  72-73
    5.2.1 实验仪器  72
    5.2.2 实验材料  72-73
    5.2.3 实验方法  73
  5.3 结果与讨论  73-82
    5.3.1 牛血清蛋白(BSA)的标准曲线  73-74
    5.3.2 十六烷基乳糖酸酰胺-MWNTs吸附BSA的CD谱图  74-82
  5.4 本章小结  82-83
第六章结论与展望  83-86
  6.1 结论  83-84
  6.2 展望  84-86
参考文献  86-89
致谢  89-90
研究成果及发表的学术论文  90-91
作者和导师简介  91-92
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  92-93

碳纳米管的表面糖基化修饰及与蛋白作用研究

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