多维蛋白质杂化纳米花在纳米纤维表面的形成及生长机理研究
蛋白质是构成细胞的基本有机物，也是所有生命活动的主要承担者。将蛋白质固定在基体表面，可以将蛋白质的生物功能及特性转移到基体表面，使其成为功能化的生物材料，拓展其在生物传感器，生物反应器，生物芯片，以及生物大分子分离等研究领域的应用。 纳米纤维具有比较大的比表面积，较好的生物相容性及较高的吸附性能，因此本研究选择亲水性较好的PVA-co-PE纳米纤维为基体来固定蛋白质。首先利用三聚氯氰将纳米纤维表面活化，并引入亚氨基二乙酸(IDA)，再通过IDA-Cu2+螯合作用将Cu2+固定在纳米纤维膜表面，最后通过Cu2+与蛋白质和PO43-之间的协同作用将蛋白质以纳米花的形态固定在PVA-co-PE纤维膜表面，形成蛋白质-无机杂化纳米花。分别选择通过SEM、FTIR-ATR以及接触角研究了不同改性阶段纳米纤维膜的表面结构及性能，并通过与PVA-co-PE平板膜、纤维素滤纸作对比分析了界面对蛋白质-无机杂化纳米花固定的影响。在此基础上，采用相同机理利用溶液法制备了游离态的蛋白质-杂化纳米花，利用SEM、TEM、XRD对比分析了固定纳米花和游离纳米花的结构。结果表明，固定在纳米纤维表面的蛋白质-杂化纳米花与游离态的纳米花具有相同结构，由于纳米纤维膜具有较高的比表面积，因此表面所固定的蛋白质-无机纳米花密度较高，结构致密且完整。 为了研究蛋白质-无机纳米花的形成及调控机理，本文研究了BSA浓度、磷酸盐缓冲溶液浓度、反应时间、pH值对杂化纳米花形态结构的影响，并提出了纳米纤维膜表面蛋白质-杂化纳米花的形成机理。结果表明：蛋白质杂化纳米花的形成建立在Cu3(PO4)2·3H2O纳米花的基础之上，因此Cu2+和PBS是蛋白质杂化纳米花形成的必要条件。BSA浓度、磷酸盐缓冲溶液浓度、反应时间、pH值、蛋白质种类都会影响杂化纳米化的形态，导致纳米花的形态大小、致密性和数量发生变化。多维纳米花结构的生长遵循Ostwald熟化机理和取向生长机理，首先在纳米纤维表面形成晶核，并以此为中心形成多个晶片，晶片向四周进行生长从而形成纳米花状结构。 此外，为了研究纳米纤维膜表面杂化纳米花的活性及稳定性，本文制备了表面固定有HRP-Cu3(PO4)2·3H2O杂化纳米花的纳米纤维膜。通过测量HRP催化H2O2和愈创木酚产生的生成物，来探究其活性及稳定性。研究表明，HRP的浓度会影响纳米纤维膜表面HRP-Cu3(PO4)2·3H2O杂化纳米花的活性，当HRP浓度为0.5g/L时，杂化纳米花的活性最高，90天之后仍能保持80%的相对活性，可以在pH5-pH7范围内使用，而90天后游离酶的相对活性只有5%，且只能在pH7下使用。
生长机理;纳米纤维;蛋白质;纳米花;金属螯合
武汉纺织大学
硕士
材料物理与化学
王栋
2016
中文
TB383
2020-03-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）