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配位络合物生物分子荧光染色体系及纯水中丙烯酰胺类单体的自由基聚合研究

作　者: 李玲娟
导　师: 朱进
学　校: 南京大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 聚丙烯酰胺凝胶电泳电泳条带染色丙烯酰胺类聚合物 N-异丙基丙烯酰胺活性/可控自由基聚合配位络合物荧光染色
分类号: O631.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

凝胶电泳,一种基于电场力驱动下带电粒子的迁移而分离生物种类的技术,是生命科学领域中很有意义的一种分析工具。凝胶电泳完后,不同分子量的生物分子条带已经分离开来。但是要获得相关的分离信息,必须使分开的生物分子条带可视化。为了使生物分子条带区域区别于空白凝胶背景,必须进行条带染色的步骤。目前,对各种常见的生物分子条带染色方法有较多的研究,对比染色方法的优异主要有以下几个标准：灵敏度、检测限、染色速度、操作简便度以及试剂安全性、生物分子间通用性等等。本论文的第一章首先介绍了聚丙烯酰胺凝胶电泳的基础知识如分离核酸和蛋白质的基本原理等。之后详细介绍了各种目前常用的电泳染色方法,如有机染料(溴化乙锭对DNA,考马斯亮蓝对蛋白质)、银染法、负染以及荧光试剂染色。它们在灵敏度、检测限以及操作简便度上各有优缺点,并且不同方法之间也可以交叉从而改善染色效果。其次,本章也介绍了活性/可控自由基聚合(CRP)的基本原理以及现在研究最为活跃,应用最为广泛的四种活性/可控自由基聚合方法：引发转移终止剂自由基聚合(iniferter)、氮氧自由基调介聚合(NMP)、原子转移自由基聚合(ATRP)以及可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT).活性/可控自由基聚合针对大量存在的自由基不断地发生链转移和双基终止的现象,通过钝化大量可反应的自由基,使其变为休眠状态,建立一个微量的增长自由基与大量的休眠自由基之间的快速动态平衡,使可反应自由基的浓度大为降低,从而减少了双基终止及链转移的可能性。四种活性／可控自由基聚合方法的适用单体、聚合条件、聚合具体机理、聚合产物分子量及其分布、末端官能团和引发剂以及其他添加剂都有所区别,本章中做了相应比较。本论文的第二章介绍了一种通用超快灵敏的多重模式的配位络合物生物分子荧光染色体系。首先,我们设计和合成了一种平面型的含联吡啶部分的有机小分子Z1,它能够选择性地与Znz+相互作用形成络合物[Zn·Z12]2+,我们采用荧光表征对络合物体系进行了详细研究。其次,我们将该配位络合物荧光体系应用到生物大分子凝胶电泳的染色中,发现DNA染色成像可以在一分钟之内实现,可以有三种不同的染色模式,染色体系同时适合于DNA、RNA和蛋白质的染色。并且对生物大分子的检测限可以和EB对核酸,考马斯亮蓝对蛋白质相比,条带的灰度值和生物分子量呈线性关系。此外,成像差异还能通过两条途径实现：一是简单的洗涤过程,二是紫外光漂白作用。本论文的第三章介绍了一种纯水中丙烯酰胺类单体的自由基聚合,该聚合体系包括单体、CuCl、配体Me6TREN及溶剂水,和Matyjaszewski的ATRP体系相比,不需要引发剂有机卤化物。该聚合方法能使N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、丙烯酰胺(AM)发生均聚,NIPAM和DMAA(N,N,-二甲基丙烯酰胺)发生共聚。另外,该聚合方法也能够在有氧条件下聚合,只是聚合产率降低,聚合产物分子量变小及分布变宽。往该体系添加二价铜化合物、乙醇等会对聚合速率及产物分子量及其分布有所影响。我们采用了往体系中加入不同聚合方法终止试剂的方式来研究聚合机理,证明聚合属于自由基聚合。此外,发现的一个独特现象是当往聚合体系中加入2,2,6,6,-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)或对苯醌等自由基终止剂时,核磁测试结果表明聚合产率会降低,通过紫外-可见光谱也验证了加入TEMPO后聚合物质量减少,单体质量增多。我们猜测聚合物活性种,CuCl、配体以及TEMPO或对苯醌发生了某种作用,促进了链端β-烷烃的消除反应(可能降低该反应的能垒等)而产生了单体,从而产生了解聚现象的出现。这能够为聚合物的降解提供一种潜在的新的思路。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-37
  1.1. 聚丙烯酰胺凝胶电泳概述  11-13
    1.1.1 凝胶电泳分离原理  12-13
    1.1.2 分离决定因素  13
  1.2 聚丙烯酰胺凝胶电泳染色方法分类  13-20
    1.2.1 有机染料  14-16
    1.2.2 银染法  16-17
    1.2.3 负染  17-19
    1.2.4 荧光试剂  19-20
  1.3 丙烯酰胺类聚合物  20-22
  1.4 活性/可控自由基聚合概述  22-31
    1.4.1 引发转移终止剂自由基聚合(iniferter)  24-26
    1.4.2 氮氧自由基介导聚合(NMP)  26-27
    1.4.3 原子转移自由基聚合(ATRP)  27-29
    1.4.4 可逆加成断裂链转移自由基聚合(RAFT)  29-31
  参考文献  31-37
第二章一种通用超快灵敏的多重模式的配位络合物生物分子荧光染色体系  37-56
  2.1 引言  37-39
    2.1.1 配位络合物荧光体系的研究  38
    2.1.2 配位络合物荧光体系在凝胶电泳染色中的应用  38-39
  2.2 实验部分  39-42
    2.2.1 试剂和仪器  39
    2.2.2 实验过程  39-42
      2.2.2.1：配体分子Z1的合成  39-40
      2.2.2.2：聚丙烯酰胺凝胶的制备与分离  40
      2.2.2.3：生物分子条带染色研究  40-42
  2.3 结果与讨论  42-53
    2.3.1：配体分子Z1的设计、合成和表征  42-43
    2.3.2：Z1的荧光性质及与Zn~(2+)形成配位络合物  43-45
    2.3.3：凝胶电泳染色  45-50
    2.3.4：成像差异反转  50-51
    2.3.5：盐、缓冲溶液的影响  51-53
    2.3.6：对RNA,蛋白质的通用染色  53
  2.4 结论  53-54
  参考文献  54-56
第三章一种纯水中丙烯酰胺类单体的自由基聚合的研究  56-88
  3.1 引言  56-57
  3.2 实验部分  57-60
    3.2.1 实验试剂和仪器  57-58
    3.2.2 实验步骤  58-60
      3.2.2.1 配体的合成  58
      3.2.2.2 无氧下聚合过程  58-59
      3.2.2.3 有氧下聚合过程  59
      3.2.2.4 机理研究实验  59
      3.2.2.5 加TEMPO紫外验证实验  59
      3.2.2.6 普通自由基聚合对照  59-60
  3.3 结果与讨论  60-85
    3.3.1 PNIPAM的均聚  60-65
    3.3.2 聚合体系适用性扩展  65-68
    3.3.3 聚合动力学及机理研究  68-73
    3.3.4 加TEMPO或对苯醌后聚合物降解研究  73-85
  3.4 结论  85-86
  参考文献  86-88
攻读硕士期间已发表和待发表的论文  88-89
致谢  89-90

配位络合物生物分子荧光染色体系及纯水中丙烯酰胺类单体的自由基聚合研究

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