基于大孔聚合物金属螯合层析介质的制备与评价研究

来源 :北京石油化工学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kxl_cqmu
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本课题通过一种简便的氧化还原接枝法开发了一种高镍含量的聚合物层析介质。以大孔聚丙烯酸酯类微球为基质,亚氨基二乙酸改性的甲基丙烯酸缩水甘油酯作为功能单体(GMA-IDA),通过Ce4+引发其在微球表面及孔道内部进行接枝共聚。以单体接枝量为性能指标,分别对Ce4+接枝共聚反应体系的影响因素进行系统考察,发现随着GMA-IDA浓度(0.075-0.4 mol/L)、Ce4+浓度(0.0075-0.025 mol/L)、H+浓度(0.2-0.4 mol/L)、反应温度(30-60℃)的增加,单体接枝量均呈现先增长后减小的趋势。当GMA-IDA浓度超过0.32 mol/L时,接枝聚合反应体系中均聚反应增加,使得微球表面单体接枝量减少;当Ce4+浓度超过0.32 mol/L时,过多的Ce4+会造成终止反应速率增加,使得微球表面单体接枝量减少;当H+浓度超过0.3 mol/L时,会抑制Ce4+引发自由基活性位点的产生;当反应温度超过45℃后,使得自由基终止反应速率大于引发速率,不利于单体在微球表面的接枝共聚。当反应时间超过4.5 h后,单体基本消耗完毕,单体接枝量基本保持不变。最终确定最佳制备条件为2 g聚丙烯酸酯类微球,改性单体GMA-IDA浓度0.32 mol/L,Ce4+浓度0.0225 mol/L,H+浓度0.3 mol/L,反应温度45℃,反应时间5 h。基于此制备方法所得镍螯合层析介质的螯合配基量可达0.20 mmol/m L,镍含量可达180μmol/m L。采用红外光谱和电子扫描显微镜对微球官能团和表面形貌进行表征。以牛血红蛋白作为模型蛋白,测得PGMA-IDA-Ni(接枝GMA-IDA单体且螯合Ni2+的大孔聚丙烯酸酯类微球)介质的静态载量122.5 mg/m L。对PGMA-IDA-Ni介质进行色谱性能表征,流速为1 m L/min时,对牛血红蛋白(1 mg/m L)的动态载量(10%流穿)为17 mg/m L,性能优于商品IDA型聚合物层析介质(12 mg/m L)。同时考察了螯合不同金属离子(Cu2+、Zn2+、Co2+)PGMA-IDA微球的蛋白载量,结果表明螯合铜离子的介质蛋白载量最高,静态载量为174.4 mg/m L,动态载量为24.5 mg/ml。以金属螯合层析介质常用流动相磷酸缓冲液洗脱PGMA-IDA-Ni介质,洗脱100个柱体积后,其镍含量仅下降2.3%。经十次循环再生测试,介质镍含量基本保持不变,表明此介质可以反复多次使用。此外,对四齿配基乙二胺二乙酸和五齿配基亚氨基琥珀酸进行甲基丙烯酸缩水甘油酯改性,在大孔聚丙烯酸酯类微球表面采用Ce4+引发接枝四齿、五齿类改性单体,通过红外光谱和扫描电子显微镜对接枝四齿和五齿改性单体微球进行化学官能团、表面形貌表征,对Ce4+接枝多齿改性单体进行了初步探索。选用不同GMA-IDA单体接枝量的PGMA-IDA-Ni介质对大肠杆菌表达的六聚组氨酸标签重组麦芽糖结合蛋白和六聚组氨酸标签SL11蛋白进行纯化,结果表明无论从蛋白回收率还是纯化样品的纯度均优于同类商品介质。
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