CaAlg/CaSiO3@SiO2在蛋白质分子印迹及高强度水凝胶中的应用

作     者：齐梦 

作者单位：天津工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵孔银;谷国军

授予年度：2020年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070305[理学-高分子化学与物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

主      题：海藻酸钙 聚丙烯酰胺 硅酸钙 高强度高韧性水凝胶 蛋白质分子印迹 

摘      要：以海藻酸钠(Na Alg)为功能单体,牛血清白蛋白(BSA)为模板分子,氯化钙(Ca Cl)水溶液作为交联剂,制备了BSA分子印迹海藻酸钙水凝胶膜。通过荧光显微镜照片,圆二色谱以及傅里叶红外光谱等手段对水凝胶膜进行了表征,并研究了水凝胶膜的溶胀,吸附以及识别性能。结果表明,在制备和洗脱过程中蛋白质结构不会发生变化。选择p H=6.2的BSA水溶液,选用直径为0.1 mm的铜丝制备较薄的水凝胶膜,并通过Tris-HCl(p H=7.4)洗脱模板分子,得到的分子印迹(MIP)膜对BSA具有更好的吸附效果,最大印迹效率为4.2。将BSA分子印迹海藻酸钙水凝胶膜负载到丝网印刷的碳电极上,通过伏安曲线检测结果表明,MIP膜对BSA的吸附量大于非印迹膜。以OVA作为对比蛋白表明MIP膜具有良好的识别性能。将含介孔硅胶的硅酸钙(Ca Si O@Si O)引入Ca Alg水凝胶体系,制备了BSA印迹Ca Alg/Ca Si O@Si O水凝胶膜(MIPs)和非印迹Ca Alg/Ca Si O@Si O(NIPs)水凝胶膜,并将其负载于丝网印刷电极上,用于蛋白质分子的识别和检测。通过SEM、FT-IR、TG等仪器对MIPs膜进行表征。当NaSi O含量占Na Alg的25 wt.%时,MIPs膜同时满足良好的力学性能和抗溶胀性能。利用阻抗图和循环伏安曲线对修饰电极进行电化学表征和性能测试。通过伏安曲线可以发现,MIPs修饰电极经p H=7.4的Tris-HCl洗脱液洗脱后,电化学性能最佳,且其洗脱和吸附快速快。MIPs水凝胶传感器具有特异识别性,良好的重复使用性,并可保持较高的电极活性。通过在聚丙烯酰胺/海藻酸钙(PAM/Ca Alg)双网络水凝胶中引入表面有介孔硅胶的纳米硅酸钙(Ca Si O@Si O)粒子,制备了同时具有高强度和高韧性的PAM/Ca Alg/Ca Si O@Si O复合水凝胶。通过SEM、TEM、拉曼、XRD、圆二色谱以及热重对该杂化水凝胶膜进行了表征,研究了力学性能以及抗溶胀性能。结果表明:当硅酸钠添加量为30 wt.%、GDL浓度为0.3 wt.%时,该水凝胶膜的力学稳定性最好;水凝胶膜在进行50次往复定长拉伸后最大应力能保持初始加载最大应力的70.64%;在拉伸过程能量耗散卸载曲线表明该杂化水凝胶膜的滞后现象明显,并且拉伸长度越大,滞后越显著。杂化水凝胶膜在浸泡生理盐水53天后的断裂能为9000 J/m,可能保持替代关节软骨的力学性能。