本文關(guān)鍵詞：多維蛋白質(zhì)雜化納米花在納米纖維表面的形成及生長(zhǎng)機(jī)理研究

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【摘要】：蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞的基本有機(jī)物,也是所有生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。將蛋白質(zhì)固定在基體表面,可以將蛋白質(zhì)的生物功能及特性轉(zhuǎn)移到基體表面,使其成為功能化的生物材料,拓展其在生物傳感器,生物反應(yīng)器,生物芯片,以及生物大分子分離等研究領(lǐng)域的應(yīng)用。納米纖維具有比較大的比表面積,較好的生物相容性及較高的吸附性能,因此本研究選擇親水性較好的PVA-co-PE納米纖維為基體來(lái)固定蛋白質(zhì)。首先利用三聚氯氰將納米纖維表面活化,并引入亞氨基二乙酸(IDA),再通過(guò)IDA-Cu2+螯合作用將Cu2+固定在納米纖維膜表面,最后通過(guò)Cu2+與蛋白質(zhì)和PO43-之間的協(xié)同作用將蛋白質(zhì)以納米花的形態(tài)固定在PVA-co-PE纖維膜表面,形成蛋白質(zhì)-無(wú)機(jī)雜化納米花。分別選擇通過(guò)SEM、FTIR-ATR以及接觸角研究了不同改性階段納米纖維膜的表面結(jié)構(gòu)及性能,并通過(guò)與PVA-co-PE平板膜、纖維素濾紙作對(duì)比分析了界面對(duì)蛋白質(zhì)-無(wú)機(jī)雜化納米花固定的影響。在此基礎(chǔ)上,采用相同機(jī)理利用溶液法制備了游離態(tài)的蛋白質(zhì)-雜化納米花,利用SEM、TEM、XRD對(duì)比分析了固定納米花和游離納米花的結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,固定在納米纖維表面的蛋白質(zhì)-雜化納米花與游離態(tài)的納米花具有相同結(jié)構(gòu),由于納米纖維膜具有較高的比表面積,因此表面所固定的蛋白質(zhì)-無(wú)機(jī)納米花密度較高,結(jié)構(gòu)致密且完整。為了研究蛋白質(zhì)-無(wú)機(jī)納米花的形成及調(diào)控機(jī)理,本文研究了BSA濃度、磷酸鹽緩沖溶液濃度、反應(yīng)時(shí)間、p H值對(duì)雜化納米花形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響,并提出了納米纖維膜表面蛋白質(zhì)-雜化納米花的形成機(jī)理。結(jié)果表明:蛋白質(zhì)雜化納米花的形成建立在Cu_3(PO_4)_2·3H_2O納米花的基礎(chǔ)之上,因此Cu2+和PBS是蛋白質(zhì)雜化納米花形成的必要條件。BSA濃度、磷酸鹽緩沖溶液濃度、反應(yīng)時(shí)間、p H值、蛋白質(zhì)種類都會(huì)影響雜化納米化的形態(tài),導(dǎo)致納米花的形態(tài)大小、致密性和數(shù)量發(fā)生變化。多維納米花結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)遵循Ostwald熟化機(jī)理和取向生長(zhǎng)機(jī)理,首先在納米纖維表面形成晶核,并以此為中心形成多個(gè)晶片,晶片向四周進(jìn)行生長(zhǎng)從而形成納米花狀結(jié)構(gòu)。此外,為了研究納米纖維膜表面雜化納米花的活性及穩(wěn)定性,本文制備了表面固定有HRP-Cu_3(PO_4)_2·3H_2O雜化納米花的納米纖維膜。通過(guò)測(cè)量HRP催化H_2O2和愈創(chuàng)木酚產(chǎn)生的生成物,來(lái)探究其活性及穩(wěn)定性。研究表明,HRP的濃度會(huì)影響納米纖維膜表面HRP-Cu_3(PO_4)_2·3H_2O雜化納米花的活性,當(dāng)HRP濃度為0.5 g/L時(shí),雜化納米花的活性最高,90天之后仍能保持80%的相對(duì)活性,可以在p H5-p H7范圍內(nèi)使用,而90天后游離酶的相對(duì)活性只有5%,且只能在p H7下使用。
【關(guān)鍵詞】：納米纖維 蛋白質(zhì) 納米花 金屬螯合
【學(xué)位授予單位】：武漢紡織大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 蛋白質(zhì)固定11-13
• 1.2.1 吸附法固定蛋白質(zhì)11-12
• 1.2.2 交聯(lián)法固定蛋白質(zhì)12
• 1.2.3 包埋法固定蛋白質(zhì)12
• 1.2.4 共價(jià)鍵結(jié)合法固定蛋白質(zhì)12-13
• 1.3 蛋白質(zhì)固定技術(shù)的應(yīng)用13-14
• 1.3.1 蛋白質(zhì)固定技術(shù)在蛋白質(zhì)芯片中的應(yīng)用13-14
• 1.3.2 蛋白質(zhì)固定技術(shù)在生物傳感器中的應(yīng)用14
• 1.4 納米材料在蛋白質(zhì)固定方面的研究14-17
• 1.4.1 聚合物納米材料14-15
• 1.4.2 氧化物納米材料15-16
• 1.4.3 單質(zhì)納米材料16-17
• 1.5 多維花狀結(jié)構(gòu)納米材料的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5.1 無(wú)機(jī)納米花材料17
• 1.5.2 有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化納米花材料17-18
• 1.6 本課題研究的意義和主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 2 蛋白質(zhì)雜化納米花在PVA-co-PE納米纖維膜表面的構(gòu)筑20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分20-23
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料20-21
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備21
• 2.2.3 樣品的制備21-22
• 2.2.3.1 納米纖維膜表面雜化納米花的固定21-22
• 2.2.3.2. 游離態(tài)雜化納米花的制備22
• 2.2.4 樣品的表征22-23
• 2.2.4.1 紅外測(cè)試22-23
• 2.2.4.2 SEM測(cè)試23
• 2.2.4.3 XRD測(cè)試23
• 2.2.4.4 TEM測(cè)試23
• 2.3 結(jié)果與討論23-30
• 2.3.1 PVA-co-PE納米纖維膜的改性及結(jié)構(gòu)性能表征分析23-25
• 2.3.2 納米纖維膜表面蛋白質(zhì)-無(wú)機(jī)雜化納米花的形態(tài)結(jié)構(gòu)分析25-27
• 2.3.3 游離態(tài)蛋白質(zhì)-雜化納米花的形態(tài)結(jié)構(gòu)分析27-29
• 2.3.4 蛋白質(zhì)-無(wú)機(jī)雜化納米花的結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 3 蛋白質(zhì)-無(wú)機(jī)雜化納米花的形成機(jī)理及其影響因素32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分32-35
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料32-33
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備33
• 3.2.3 樣品的制備33-34
• 3.2.3.1 吸附不同濃度的蛋白質(zhì)33
• 3.2.3.2 吸附不同時(shí)間的蛋白質(zhì)33
• 3.2.3.3 吸附不同濃度強(qiáng)度的PBS溶液33-34
• 3.2.3.4 吸附不同pH的緩沖溶液34
• 3.2.4 樣品的表征34-35
• 3.2.4.1 紅外測(cè)試34
• 3.2.4.2 SEM測(cè)試34
• 3.2.4.3 表面元素分析34-35
• 3.3 結(jié)果與討論35-44
• 3.3.1 納米纖維膜表面結(jié)構(gòu)對(duì)蛋白質(zhì)固定的影響35-37
• 3.3.2 蛋白質(zhì)濃度對(duì)雜化納米花形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響37-40
• 3.3.4 吸附時(shí)間對(duì)雜化納米花形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響40-41
• 3.3.5 磷酸鹽緩沖液對(duì)雜化納米花形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響41-43
• 3.3.6 pH值對(duì)雜化納米花形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響43-44
• 3.3.7 雜化納米花的形成機(jī)理44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 4 HRP-Cu_3(PO_4)_2·3H_2O雜化納米花的活性及穩(wěn)定性研究46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分46-49
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料46-47
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備47
• 4.2.3 樣品的制備47
• 4.2.4 表面固定HRP雜化納米花的納米纖維膜活性測(cè)試47-49
• 4.2.4.1 表面固定不同濃度HRP的納米纖維膜的活性測(cè)試48
• 4.2.4.2 檢測(cè)不同濃度H_2O2測(cè)試48
• 4.2.4.3 時(shí)間穩(wěn)定性測(cè)試48
• 4.2.4.4 pH值穩(wěn)定性測(cè)試48-49
• 4.3 結(jié)果與討論49-53
• 4.3.1 納米纖維膜表面HRP-Cu_3(PO_4)_2·3H_2O雜化納米花催化活性49-50
• 4.3.2 HRP濃度對(duì)納米纖維膜表面雜化納米花催化活性的影響50-51
• 4.3.3 HRP-Cu_3(PO_4)_2·3H_2O雜化納米花的pH值穩(wěn)定性分析51-52
• 4.3.4 HRP-Cu_3(PO_4)_2·3H_2O雜化納米花的時(shí)間穩(wěn)定性分析52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 5 總結(jié)54-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 附錄60-61
• 致謝61

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：914083