糖与
蛋白质、脂类和核酸一样,是构成
生物体的重要成分。在细胞的 构建、细胞的生物合成和细胞生命活动的调控中,糖均扮演着重要的
角色。 其中广泛存在的糖缀合物,包括糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂,参与了蛋白的 靶向、细胞识别以及
抗体-
抗原相互作用等重要生理过程,对其结构和功 能的研究成了继DNA和蛋白之后又一重要课题而倍受人们的重视。1988 年,出现了糖生物学这一新学科来研究糖缀合物糖链的结构、生物合成和 生物学功能。
糖缀合物存在于细胞膜外表面,起到了保护细胞膜和与外界通讯的作 用。近年来,人们尝试将糖基固定到不同载体表面,比如
二氧化
硅、金纳 米粒子以及膜分离材料,来模拟糖的各种生物功能,从而深入研究糖与蛋 白质的
亲和性相互作用,实现了对蛋白质的检测和分离。公开号为CN 1200739的
专利文献中公开了一种采用
等离子体法将α-烯丙基
葡萄糖固定 到疏
水性人工晶体的方法,糖基的引入提高了人工晶体的
生物相容性。美 观专利US 20010017270中公开了将糖基固定到金表面,可用于蛋白质、病 毒或是细胞的检测的技术。公开号为CN 1935342和CN 101070401的专利文 献中分别公开了把糖基固定到聚丙烯膜表面和聚丙烯微球表面的方法,有 利于蛋白的分离、浓缩或靶向清除。最近,也有利用表面糖探针的特异识 别性作用,将糖基修饰材料拓展到聚糖微阵列、生物芯片等应用领域。
静电纺丝技术是一种获得纳米到微米尺寸纤维材料的方法,近年来引 起了重视。目前,静电纺丝可以用于100多种
聚合物纳米纤维的制备。美 国专利US 20030215624和US 20040013873中将常见的聚合物诸如:聚乙 烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚砜、聚
碳酸酯、聚
氨酯、聚甲基丙 烯酸酯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚
丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷
酮等通过静电纺 丝制备成纳米纤维。公开号为CN 1843592的专利文献中公开了以糖基化 丙烯腈共聚物为原料,通过静电纺丝法制备了含糖纳米纤维膜,制备方法 简单,对蛋白质具有一定的特异性识别效果。由于具有高
比表面积和高空 隙率等优点,
力学性能优良的纳米纤维膜往往也是一种很好的载体材料。 公开号为CN 1837266和CN 1948474的专利文献中分别公开了采用静电纺 丝技术分别制备磷脂改性腈纶纳米纤维和壳聚糖纳米纤维用于酶固定化, 都显著提高了固定化酶的载酶量和催化效率。Hai-Quan Mao小组制备了半 乳糖修饰的纳米纤维膜用作
肝细胞培养的
支架材料(Chua KN,Lim WS, Zhang PC,Lu HF,Wen J,Ramakrishna S,Leong KW,Mao HQ“Stable immobilization of rat hepatocyte spheroids on galactosylated nanofiber scaffold”《Biomaterials》2005,26:2537-2547),实验发现其有利于促进肝 细胞的聚集,在肝组织工程方面有着潜在的应用前景。
为了提高糖基的固定化率,充分发挥糖基的集簇效应(指大量糖基通 过一定的方式在空间上聚集在一起,其与蛋白质的特异性相互作用要远远 高于等数目糖基单独作用的加和),引入“点击化学”(Click chemistry) 方法来实现糖基修饰是一个比较可行的方法。“点击化学”是由Sharpless 首先提出来(Kolb HC,Finn MG,Sharpless KB Click chemistry:Diverse chemical function from a few good reactions.Angew.Chem.Int.Ed.2001, 40:2004-2021),常用的反应类型是1,3-偶极环加成反应,即炔基和叠氮基 形成1,2,3-三唑的反应。由于具有快速、有效、高选择性、高收率等优点, 在高分子合成化学领域的应用越来越多。专利
申请WO 2005087818公开 了在带有特定功能基的聚合物上通过“点击化学”方法引入新的功能基, 得到了新功能聚合物。公开号为CN 101022895公开了的专利文献中在金 属表面通过“点击化学”方法形成粘合用聚合物涂层。专利申请WO 2007011967公开了采用偶极环加成反应制备了功能化的超支化大分子,反 应无需保护基团、产率高、且纯化步骤少。专利申请WO 2007003054公 开了通过“点击化学”方法将生物大分子固定到合成的聚合物纳米/微米离 子表面,可用于药物释放,生物
传感器,医用移植材料等方面。近年来, “点击化学”在
糖化学的研究中也取得了一定进展,尤其最近,Haddleton 小组(Chen GJ,Tao L,Mantovani G,Geng J,Nystrom D,Haddleton DM“A modular click approach to glycosylated polymeric beads:Design,synthesis and preliminary lectin,recognition studies”《Macromolecules》2007, 40:7513-7520)报道了采用“点击化学”方法在聚合物微球表面固定甘露 糖基的研究,结果表明微球表面75%摩尔含量的羟基可以转化为糖基。
本发明提供了一种获得糖基修饰丙烯腈基共聚物纳米纤维的方法并 将其应用于蛋白质的
吸附分离。
一种糖基修饰丙烯腈基纳米纤维的制备方法,具体步骤包括:
(1)将丙烯腈基共聚物溶于
溶剂中得到溶液A。
所述的溶液A中丙烯腈基共聚物的
质量百分含量为2~8%。
所述的丙烯腈基共聚物为丙烯腈/丙烯酸共聚物、丙烯腈/甲基丙烯酸 共聚物或丙烯腈/
马来酸共聚物,粘均分子量为8~30万,羧基的摩尔含量 为5~25%。
所述溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰氨、二甲基乙酰氨中的一种或以 任意比例混合的混合溶剂。
(2)以溶液A为纺丝液,采用静电纺丝法,制备丙烯腈基共聚物纳 米纤维。
静电纺丝的纺丝
电压为6~25千伏,喷丝头溶液流速为0.5~2.0毫升/ 小时,接收距离为8~20厘米,得到的纤维直径为60~1000纳米。
(3)将丙烯腈基共聚物纳米纤维浸没在含有复合活化剂和炔基类化 合物的
磷酸氢二钠/磷酸二氢
钾缓冲溶液(pH5.5)中,反应5~20小时, 取出后用去离子水、
乙醇依次重复清洗、烘干,得到炔基修饰的丙烯腈基 共聚物纳米纤维,纤维表面羧基的转化率为10~85%。
所述的炔基类化合物为丙炔胺、丙炔醇、戊炔醇,加入量(摩尔用量) 为纤维表面羧基物质的量的1~20倍。
所述的复合活化剂是摩尔比为1∶1的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二 亚胺
盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS),1-(3-二甲氨基丙基)-3- 乙基碳二亚胺盐酸盐在缓冲溶液中的浓度为5~20毫克/毫升。
(4)将上述炔基修饰的丙烯腈基共聚物纳米纤维浸没在含有复合催 化剂和叠氮糖的水溶液中,25℃下氮气保护振荡反应10~20小时,取出后 用去离子水,乙醇依次重复清洗,烘干,得到糖基修饰丙烯腈基纳米纤维, 纤维表面炔基转化率为70~90%。
所述的复合催化剂为五水
硫酸铜和
抗坏血酸钠,其中五水硫酸铜的加 入量(摩尔用量)为纤维表面炔基物质的量的10~20%,五水硫酸铜与抗 坏血酸钠的摩尔比为1∶5。
所述的叠氮糖为2-叠氮乙基-α-葡萄糖、2-叠氮乙基-β-葡萄糖、2-叠氮 乙基-α-甘露糖、2-叠氮乙基-β-半乳糖、2-叠氮乙基乳糖、1-叠氮-α-葡萄 糖、1-叠氮-β-葡萄糖、1-叠氮-α-甘露糖、1-叠氮-β-半乳糖或1-叠氮乳糖, 叠氮糖加入量(摩尔用量)是纤维表面炔基物质的量的2倍。
糖基修饰丙烯腈基纳米纤维在蛋白质的分离纯化中的应用。
将糖基修饰丙烯腈基纳米纤维浸入蛋白质混合溶液中,25℃下振荡吸 附2小时后,滤出、清洗。利用不同糖基与特定蛋白质的特异性识别作用, 纳米纤维会选择性地吸附蛋白质,用高浓度的糖溶液可以把蛋白质从纤维 上洗脱下来,从而实现
混合液中蛋白质的分离。
本发明主要是利用丙烯腈基共聚物纳米纤维高的比表面积以及优良 的力学性能等优点,将其作为糖基固定的载体材料。针对非均相反应糖基 固定化率相对较低的问题,将具有专一选择性好、转化率高和操作条件温 和等特点的“点击化学”方法引入,大大提高了纤维表面糖基的固定化密 度,有助于发挥糖基的集簇效应,从而增加了糖基对特定蛋白质的结合容 量,有效地提高了分离效率。
本发明的优点在于:
(1)丙烯腈基共聚物纳米纤维制备简单,直径范围在60~1000纳米 内可调,是一类高比表面的载体材料;
(2)“点击化学”方法操作简单,专一性强,可以大大提高纤维表面 糖基固定化率,经济实用;
(3)固定化方法适用于任何含叠氮基的单糖和多糖,且无需对糖上 羟基进行保护;
(4)糖基是通过化学键键合的方法固定到纳米纤维的表面,
稳定性 和持久性好;
(5)糖基修饰丙烯腈基纳米纤维用于蛋白质的分离纯化,可以多次 重复使用,成本低廉。
附图说明
图1为
实施例6得到的糖基修饰纳米纤维的结构示意图。
图2为实施例9得到的糖基修饰纳米纤维的结构示意图。
本发明中丙烯腈基共聚物的粘均分子量是采用
粘度法中的一点法测 定;共聚物中羧基含量是采用1H
核磁共振谱测定;纳米纤维直径是采用 场发射扫描电镜测量;炔基修饰纳米纤维膜表面炔基含量是利用羧基
染色 法,通过羧基含量的变化量计算得到;糖基修饰纳米纤维膜表面糖基含量 是通过元素分析法测定;糖基修饰纳米纤维膜对蛋白质的分离是采用紫外 -可见光分光光度计测定。
糖基修饰丙烯腈基共聚物纳米纤维的制备
实施例1
将质量分数为6%的丙烯腈/丙烯酸共聚物(粘均分子量为8.0万,羧 基摩尔含量为25.0%)溶于二甲基甲酰胺溶剂中,在纺丝电压为15千伏、 喷丝头溶液流速为0.5毫升/小时、接收距离为15厘米的条件下进行静电 纺丝,制备成直径为78±23纳米的丙烯腈/丙烯酸共聚物纳米纤维。
将10毫克丙烯腈/丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升EDC浓度为20 毫克/毫升(EDC/NHS摩尔比为1∶1)的磷酸氢二钠/磷酸二氢钾缓冲溶液 (pH5.5)中,丙炔胺加入量为纤维表面羧基物质的量的20倍,反应20 小时,取出后用去离子水、乙醇依次重复清洗、烘干,纤维表面羧基转化 率为75%。
把上述炔基修饰的丙烯腈/丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升2-叠氮 乙基-α-葡萄糖水溶液中,然后加入五水硫酸铜和抗坏血酸钠复合催化剂 (纤维表面炔基、叠氮糖、五水硫酸铜以及抗坏血酸钠的摩尔比为 1∶2∶0.15∶0.75),25℃下氮气保护振荡反应40小时,取出后用去离子水、 乙醇依次重复清洗,烘干,得到糖基修饰纳米纤维,纤维表面炔基转化率 为88%,固定化率为835毫克/克纤维。
实施例2
将质量分数为8%的丙烯腈/丙烯酸共聚物(粘均分子量为27.0万,羧 基摩尔含量为5.0%)溶于二甲基甲酰胺溶剂中,在纺丝电压为20千伏、 喷丝头溶液流速为0.5毫升/小时、接收距离为15厘米的条件下进行静电 纺丝,制备成直径为897±36纳米的丙烯腈/丙烯酸共聚物纳米纤维。
将10毫克丙烯腈/丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升EDC浓度为5 毫克/毫升(EDC/NHS摩尔比为1∶1)的磷酸氢二钠/磷酸二氢钾缓冲溶液 (pH 5.5)中,丙炔胺加入量与纤维表面羧基等物质的量,反应10小时, 取出后用去离子水、乙醇依次重复清洗、烘干,纤维表面羧基转化率为 10%。
把上述炔基修饰的丙烯腈/丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升2-叠氮 乙基-α-葡萄糖水溶液中,然后加入五水硫酸铜和抗坏血酸钠复合催化剂 (纤维表面炔基、叠氮糖、五水硫酸铜以及抗坏血酸钠的摩尔比为 1∶2∶0.15∶0.75),25℃下氮气保护振荡反应40小时,取出后用去离子水、 乙醇依次重复清洗,烘干,得到糖基修饰纳米纤维,纤维表面炔基转化率 为90%,固定化率为21毫克/克纤维。
实施例3
将质量分数为6%的丙烯腈/丙烯酸共聚物(粘均分子量为8.0万,羧 基摩尔含量为25.0%)溶于二甲基甲酰胺溶剂中,在纺丝电压为15千伏、 喷丝头溶液流速为0.5毫升/小时、接收距离为15厘米的条件下进行静电 纺丝,制备成直径为78±23纳米的丙烯腈/丙烯酸共聚物纳米纤维。
将10毫克丙烯腈/丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升EDC浓度为20 毫克/毫升(EDC/NHS摩尔比为1∶1)的磷酸氢二钠/磷酸二氢钾缓冲溶液 (pH5.5)中,丙炔醇加入量为纤维表面羧基物质的量的20倍,反应20 小时,取出后用去离子水、乙醇依次重复清洗、烘干,纤维表面羧基转化 率为84%。
把上述炔基修饰的丙烯腈/丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升2-叠氮 乙基-α-葡萄糖水溶液中,然后加入五水硫酸铜和抗坏血酸钠复合催化剂 (纤维表面炔基、叠氮糖、五水硫酸铜以及抗坏血酸钠的摩尔比为 1∶2∶0.1∶0.5),25℃下氮气保护振荡反应10小时,取出后用去离子水、乙 醇依次重复清洗,烘干,得到糖基修饰纳米纤维,纤维表面炔基转化率为 72%,固定化率为651毫克/克纤维。
实施例4
将质量分数为6%的丙烯腈/丙烯酸共聚物(粘均分子量为8.0万,羧 基摩尔含量为25.0%)溶于二甲基甲酰胺溶剂中,在纺丝电压为15千伏、 喷丝头溶液流速为0.5毫升/小时、接收距离为15厘米的条件下进行静电 纺丝,制备成直径为78±23纳米的丙烯腈/丙烯酸共聚物纳米纤维。
将10毫克丙烯腈/丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升EDC浓度为20 毫克/毫升(EDC/NHS摩尔比为1∶1)的磷酸氢二钠/磷酸二氢钾缓冲溶液 (pH5.5)中,丙炔醇加入量为纤维表面羧基物质的量的20倍,反应20 小时,取出后用去离子水、乙醇依次重复清洗、烘干,纤维表面羧基转化 率为84%。
把上述炔基修饰的丙烯腈/丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升2-叠氮 乙基-β-葡萄糖水溶液中,然后加入五水硫酸铜和抗坏血酸钠复合催化剂 (纤维表面炔基、叠氮糖、五水硫酸铜以及抗坏血酸钠的摩尔比为 1∶2∶0.15∶0.75),25℃下氮气保护振荡反应40小时,取出后用去离子水、 乙醇依次重复清洗,烘干,得到糖基修饰纳米纤维,纤维表面炔基转化率 为89%,固定化率为806毫克/克纤维。
实施例5
将质量分数为4%的丙烯腈/甲基丙烯酸共聚物(粘均分子量为18.0万, 羧基摩尔含量为11.2%)溶于二甲基乙酰胺溶剂中,在纺丝电压为16千 伏、喷丝头溶液流速为0.5毫升/小时、接收距离为15厘米的条件下进行 静电纺丝,制备成直径为218±20纳米的丙烯腈/甲基丙烯酸共聚物纳米 纤维。
将10毫克丙烯腈/甲基丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升EDC浓度 为5毫克/毫升(EDC/NHS摩尔比为1∶1)的磷酸氢二钠/磷酸二氢钾缓冲 溶液(pH5.5)中,丙炔胺加入量与纤维表面羧基等物质的量,反应20 小时,取出后用去离子水、乙醇依次重复清洗、烘干,纤维表面羧基转化 率为15%。
把上述炔基修饰的丙烯腈/甲基丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升2- 叠氮乙基-α-甘露糖水溶液中,然后加入五水硫酸铜和抗坏血酸钠复合催 化剂(纤维表面炔基、叠氮糖、五水硫酸铜以及抗坏血酸钠的摩尔比为 1∶2∶0.1∶0.5),25℃下氮气保护振荡反应20小时,取出后用去离子水、乙 醇依次重复清洗,烘干,得到糖基修饰纳米纤维,纤维表面炔基转化率为 83%,固定化率为205毫克/克纤维。
实施例6
将质量分数为4%的丙烯腈/甲基丙烯酸共聚物(粘均分子量为18.0万, 羧基摩尔含量为11.2%)溶于二甲基乙酰胺溶剂中,在纺丝电压为16千 伏、喷丝头溶液流速为0.5毫升/小时、接收距离为15厘米的条件下进行 静电纺丝,制备成直径为218±20纳米的丙烯腈/甲基丙烯酸共聚物纳米 纤维。
将10毫克丙烯腈/甲基丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升EDC浓度 为10毫克/毫升(EDC/NHS摩尔比为1∶1)的磷酸氢二钠/磷酸二氢钾缓冲 溶液(pH5.5)中,丙炔胺加入量为纤维表面羧基物质的量的10倍,反应 20小时,取出后用去离子水、乙醇依次重复清洗、烘干,纤维表面羧基转 化率为49%。
把上述炔基修饰的丙烯腈/甲基丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升2- 叠氮乙基-β-半乳糖水溶液中,然后加入五水硫酸铜和抗坏血酸钠复合催化 剂(纤维表面炔基、叠氮糖、五水硫酸铜以及抗坏血酸钠的摩尔比为 1∶2∶0.1∶0.5),25℃下氮气保护振荡反应20小时,取出后用去离子水、乙 醇依次重复清洗,烘干,得到糖基修饰纳米纤维,纤维表面炔基转化率为 79%,固定化率为61毫克/克纤维。
实施例7
将质量分数为3%的丙烯腈/马来酸共聚物(粘均分子量为24.0万,羧 基摩尔含量为7.8%)溶于二甲基乙酰胺溶剂中,在纺丝电压为20千伏、 喷丝头溶液流速为0.5毫升/小时、接收距离为15厘米的条件下进行静电 纺丝,制备成直径为243±26纳米的丙烯腈/马来酸共聚物纳米纤维。
将10毫克丙烯腈/马来酸共聚物纳米纤维浸入10毫升EDC浓度为10 毫克/毫升(EDC/NHS摩尔比为1∶1)的磷酸氢二钠/磷酸二氢钾缓冲溶液 (pH5.5)中,丙炔胺加入量为纤维表面羧基物质的量的10倍,反应20 小时,取出后用去离子水、乙醇依次重复清洗、烘干,纤维表面羧基转化 率为49%。
把上述炔基修饰的丙烯腈/马来酸共聚物纳米纤维浸入10毫升2-叠氮 乙基乳糖水溶液中,然后加入五水硫酸铜和抗坏血酸钠复合催化剂(纤维 表面炔基、叠氮糖、五水硫酸铜以及抗坏血酸钠的摩尔比为1∶2∶0.1∶0.5), 25℃下氮气保护振荡反应20小时,取出后用去离子水、乙醇依次重复清 洗,烘干,得到糖基修饰纳米纤维,纤维表面炔基转化率为79%,固定化 率为132毫克/克纤维。
实施例8
将质量分数为6%的丙烯腈/丙烯酸共聚物(粘均分子量为8.0万,羧 基摩尔含量为25.0%)溶于二甲基亚砜溶剂中,在纺丝电压为15千伏、 喷丝头溶液流速为0.5毫升/小时、接收距离为15厘米的条件下进行静电 纺丝,制备成直径为78±23纳米的丙烯腈/丙烯酸共聚物纳米纤维。
将10毫克丙烯腈/丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升EDC浓度为20 毫克/毫升(EDC/NHS摩尔比为1∶1)的磷酸氢二钠/磷酸二氢钾缓冲溶液 (pH5.5)中,丙炔胺加入量为纤维表面羧基物质的量的20倍,反应20 小时,取出后用去离子水、乙醇依次重复清洗、烘干,纤维表面羧基转化 率为80%。
把上述炔基修饰的丙烯腈/丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升1-叠氮 -α-葡萄糖水溶液中,然后加入五水硫酸铜和抗坏血酸钠复合催化剂(纤 维表面炔基、叠氮糖、五水硫酸铜以及抗坏血酸钠的摩尔比为 1∶2∶0.15∶0.75),25℃下氮气保护振荡反应40小时,取出后用去离子水、 乙醇依次重复清洗,烘干,得到糖基修饰纳米纤维,纤维表面炔基转化率 为86%,固定化率为532毫克/克纤维。
实施例9
将质量分数为4%的丙烯腈/甲基丙烯酸共聚物(粘均分子量为18.0万, 羧基摩尔含量为11.2%)溶于二甲基亚砜溶剂中,在纺丝电压为16千伏、 喷丝头溶液流速为0.5毫升/小时、接收距离为15厘米的条件下进行静电 纺丝,制备成直径为218±20纳米的丙烯腈/甲基丙烯酸共聚物纳米纤维。
将10毫克丙烯腈/甲基丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升EDC浓度 为20毫克/毫升(EDC/NHS摩尔比为1∶1)的磷酸氢二钠/磷酸二氢钾缓冲 溶液(pH5.5)中,丙炔胺加入量为纤维表面羧基物质的量的20倍,反应 20小时,取出后用去离子水、乙醇依次重复清洗、烘干,纤维表面羧基转 化率为80%。
把上述炔基修饰的丙烯腈/甲基丙烯酸共聚物纳米纤维浸入10毫升1- 叠氮-β-半乳糖水溶液中,然后加入五水硫酸铜和抗坏血酸钠复合催化剂 (纤维表面炔基、叠氮糖、五水硫酸铜以及抗坏血酸钠的摩尔比为 1∶2∶0.15∶0.75),25℃下氮气保护振荡反应40小时,取出后用去离子水、 乙醇依次重复清洗,烘干,得到糖基修饰纳米纤维,纤维表面炔基转化率 为84%,固定化率为272毫克/克纤维。
实施例10
将质量分数为3%的丙烯腈/马来酸共聚物(粘均分子量为24.0万,羧 基摩尔含量为7.8%)溶于二甲基亚砜溶剂中,在纺丝电压为20千伏、喷 丝头溶液流速为0.5毫升/小时、接收距离为15厘米的条件下进行静电纺 丝,制备成直径为243±26纳米的丙烯腈/马来酸共聚物纳米纤维。
将10毫克丙烯腈/马来酸共聚物纳米纤维浸入10毫升EDC浓度为10 毫克/毫升(EDC/NHS摩尔比为1∶1)的磷酸氢二钠/磷酸二氢钾缓冲溶液 (pH5.5)中,丙炔胺加入量为纤维表面羧基物质的量的5倍,反应20 小时,取出后用去离子水、乙醇依次重复清洗、烘干,纤维表面羧基转化 率为39%。
把上述炔基修饰的丙烯腈/马来酸共聚物纳米纤维浸入10毫克1-叠氮 乳糖水溶液中,然后加入五水硫酸铜和抗坏血酸钠复合催化剂(纤维表面 炔基、叠氮糖、五水硫酸铜以及抗坏血酸钠的摩尔比为1∶2∶0.1∶0.5),25℃ 下氮气保护振荡反应10小时,取出后用去离子水、乙醇依次重复清洗, 烘干,得到糖基修饰纳米纤维,纤维表面炔基转化率为73%,固定化率为 87毫克/克纤维。
二、糖基修饰丙烯腈基共聚物纳米纤维的应用实例
1、糖基修饰丙烯腈基共聚物纳米纤维对伴刀豆球蛋白的吸附分离
将实例1、4、8制备的糖基修饰纳米纤维(固定化率见表1)50毫克 浸入10毫升蛋白质的
磷酸盐缓冲溶液中(pH7.4,0.1摩/升),其中,蛋 白质溶液为伴刀豆球蛋白/花生凝集素的混合溶液,浓度各为2毫克/毫升。 在25℃下振荡吸附2小时后,将糖基修饰纳米纤维滤出。用1摩尔/升的 葡萄糖溶液把吸附的伴刀豆球蛋白洗脱下来,从而实现伴刀豆球蛋白和花 生凝集素的分离。洗脱后的糖基修饰纳米纤维可以重复使用。
2、糖基修饰丙烯腈基共聚物纳米纤维对花生凝集素的吸附分离
将实施例6、7制备的糖基修饰纳米纤维(固定化率见表1)50毫克 浸入10毫升蛋白质的磷酸盐缓冲溶液中(pH7.4,0.1摩/升),其中,蛋白 质溶液为伴刀豆球蛋白/花生凝集素的混合溶液,浓度各为2毫克/毫升。 在25℃下振荡吸附2小时后,将糖基修饰纳米纤维滤出。用1摩尔/升的 半乳糖溶液把吸附的花生凝集素洗脱下来,从而实现伴刀豆球蛋白和花生 凝集素的分离。洗脱后的糖基修饰纳米纤维可以重复使用。
本发明实施例1~10制备的糖基修饰丙烯腈基共聚物纳米纤维各性能 参数如表1所示;实施例1、4、6、7、8得到的糖基修饰的纳米纤维对蛋 白质的吸附分离效果如表2所示;不同糖基与其识别的蛋白质对照表如表 3所示。
表1
实 施 例 糖基种类 功能
单体 共聚物 粘均分 子量 (×10-4, 克/摩) 羧基 摩尔 含量 (%) 纺丝液 质量分 数 (%) 纤维直径 (纳米) EDC浓 度(毫克 /毫升)a 炔胺种 类 炔胺含 量(等当 量)b 反应时 间(小 时) 羧基转 化率 (%) 催化剂 (等当 量)c 反应时 间(小 时) 炔基 转化 率(%) 糖基含量 (毫克/ 克纤维) 1 2-叠氮乙基-α- 葡萄糖 丙烯酸 8.0 25.0 6 78±23 20 丙炔胺 20 20 75 15% 40 88 835 2 2-叠氮乙基-α- 葡萄糖 丙烯酸 27.0 5.0 8 897±36 5 丙炔胺 1 5 10 15% 40 90 21 3 2-叠氮乙基-α- 葡萄糖 丙烯酸 8.0 25.0 6 78±23 20 丙炔醇 20 20 84 10% 10 72 651 4 2-叠氮乙基-β- 葡萄糖 丙烯酸 8.0 25.0 6 78±23 20 丙炔醇 20 20 84 15% 40 89 806 5 2-叠氮乙基-α- 甘露糖 甲基丙烯酸 18.0 11.2 4 218±20 10 丙炔胺 10 20 52 10% 20 80 205 6 2-叠氮乙基-β- 半乳糖 甲基丙烯酸 18.0 11.2 4 218±20 5 丙炔胺 1 5 15 10% 20 83 61 7 2-叠氮乙基乳 糖 马来酸酐 24.0 7.8 3 243±26 10 丙炔胺 10 20 49 10% 20 79 132 8 1-叠氮-α-葡萄 糖 丙烯酸 8.0 25.0 6 78±23 20 丙炔胺 20 20 70 15% 40 86 532 9 1-叠氮-β-半乳 糖 甲基丙烯酸 18.0 11.2 4 218±20 20 丙炔醇 20 20 80 15% 40 84 272 10 1-叠氮乳糖 马来酸酐 24.0 7.8 3 243±26 10 戊炔醇 5 20 39 10% 10 73 87
a:EDC与NHS的摩尔比为1∶1;b:等当量指炔胺相对于羧基的摩尔含量;c:催化剂为五水硫酸铜和抗坏血酸钠,摩尔比为1∶5,等当量是指五水硫酸铜相对于炔基的摩尔含 量。
表2
实施例 糖基种类 糖基含量 (毫克/克纤维) 伴刀豆球蛋白 (毫克/毫升) 花生凝集素 (毫克/毫升) 吸附前 吸附后 吸附前 吸附后 1 2-叠氮乙基-α- 葡萄糖 835 2 0 2 1.94 4 2-叠氮乙基-β- 葡萄糖 503 2 0.12 2 1.95 6 2-叠氮乙基-β- 半乳糖 61 2 1.96 2 0 7 2-叠氮乙基乳 糖 132 2 1.93 2 0 8 1-叠氮-α-葡萄 糖 532 2 0 2 1.96
表3
糖基类型 蛋白质 英文全称及缩写 来源 葡萄糖 伴刀豆球蛋白 Concanavalin A(Con A) 刀豆 小麦菌凝集素 Wheat germ agglutinin(WGA) 小麦 马铃薯凝集素 Solanum tubrosum agglutinin(STA) 马铃薯 甘露糖 豌豆凝集素 Pisum sativum agglutinin(PSA) 豌豆 扁豆凝集素 Lens culinaris agglutinin(LCA) 扁豆
雪铃花凝集素 Galanthus nivalus agglutinin(GNA) 雪铃花 半乳糖 蓖麻凝集素 Ricinus communis agglutinin(RCA) 蓖麻 花生凝集素 Peanut agglutinin(PNA) 花生 大豆凝集素 Soybean agglutinin(SBA) 大豆