高分子大孔微球的制备和结构控制

高分子大孔微球的形成和结构调控是一个复杂的过程,特别对于孔径超过100 nm的超大孔微球而言,无法通过常规的制孔剂与聚合物之间的相分离得到。针对生化工程对于超大孔微球的重要需求,发展了反胶团溶胀法和复乳法,实现了孔径在百纳米级以上的控制。研究了微球结构对于应用效果的影响。超大孔微球用于生物大分子的分离纯化,显示出高载量、高活性回收率、高纯化倍数的特点。超大孔微球固定化酶在酶的热稳定性、储存稳定性、重复使用性能等方面具有显著的优势。微球的结构有效控制是在不同领域获得成功应用的保障。     

用于单克隆抗体纯化的仿生多肽超大孔PGMA微球制备及其性能

以仿生多肽配基FYEILHC为亲和配基、以葡聚糖修饰的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯[Dextran-poly(glycidyl methacrylate), Dextran-PGMA]超大孔微球为基质，制备用于单克隆抗体纯化的仿生多肽超大孔PGMA微球，在环氧氯丙烷中滴加2 mol/LNaOH使其表面衍生出环氧基，在表面修饰FYEILHC；用扫描电镜表征微球表面形貌，用AKTA蛋白纯化系统考察了Dextran-PGMA微球和琼脂糖微球对抗体的动态吸附量随线性流速的变化。结果表明，偶联FYEILHC后Dextran-PGMA微球仍能保持其大孔结构，在923 cm/h线性流速下，其对抗体的动态吸附量仅下降约8%，而琼脂糖微球的动态吸附量则迅速下降25%。表明在较高流速下，抗体在Dextran-PGMA微球上的传质性能较好。吸附?用0.1 mol/L NaOH原位清洗重复40次后，Dextran-PGMA微球对抗体的动态吸附量约为(21?1) mg/mL，表明微球具有良好的化学稳定性；血清中回收的抗体纯度为95.0%，表明仿生多肽亲和介质具有从复杂生物样品中纯化抗体的巨大潜力，可满足高流速、高通量抗体分离纯化需求。     

微球材料尺寸和结构控制的过程工程

微球材料的粒径均一性和结构可控性直接影响其应用效果,这对过程工程提出了挑战。在发展微孔膜乳化过程制备均一乳液和微球的基础上,对均一乳液的形成机理进行了研究,通过对液滴形成过程的控制,在油/水、水/油、水/油/水等体系成功制备出了均一微球。通过发展微球结构演变过程的定量研究方法,成功对微球结构进行了调控;针对生化工程对超大孔微球的重要需求,发展了超大孔微球制备方法,实现了孔径在100 nm到微米级的调控。研究了粒径均一性和结构对其应用效果的影响。微球应用于生物分离介质时,粒径均一性提高了蛋白质的分离度;超大孔微球可使超大生物分子快速进入介质内部,显著提高纯化回收率。微球应用于胰岛素口服药物载体时,粒径对其在消化道的分布有显著影响,中空-多孔微球显示了最佳的降血糖效果。     

微球材料尺寸和结构控制的过程工程

微球材料的粒径均一性和结构可控性直接影响其应用效果,这对过程工程提出了挑战。在发展微孔膜乳化过程制备均一乳液和微球的基础上,对均一乳液的形成机理进行了研究,通过对液滴形成过程的控制,在油/水、水/油、水/油/水等体系成功制备出了均一微球。通过发展微球结构演变过程的定量研究方法,成功对微球结构进行了调控;针对生化工程对超大孔微球的重要需求,发展了超大孔微球制备方法,实现了孔径在100 nm到微米级的调控。研究了粒径均一性和结构对其应用效果的影响。微球应用于生物分离介质时,粒径均一性提高了蛋白质的分离度;超大孔微球可使超大生物分子快速进入介质内部,显著提高纯化回收率。微球应用于胰岛素口服药物载体时,粒径对其在消化道的分布有显著影响,中空-多孔微球显示了最佳的降血糖效果。     

超大孔聚苯乙烯微球固定蛋白质

采用琼脂糖对孔径为300~500 nm的超大孔聚苯乙烯(MPS)微球进行亲水化修饰,并在修饰后的表面上偶联病毒蛋白颗粒(RV),用于蛋白质的分离纯化实验. 结果表明,经过修饰的MPS层析介质具有优异的流体力学性能,层析过程的最高流速可达1120 cm/h,对病毒蛋白颗粒的固定量为0.638 mg/g,是商品化介质Sepharose 4FF的2倍. 采用RV-MPS介质对病毒蛋白颗粒抗体进行了分离纯化,收率为29.22%,高于Sepharose 4FF的18.92%.     

席夫碱法制备大孔聚合物肝素亲和层析介质

肝素亲和层析介质因其专一性好、操作条件温和等特点,广泛应用于蛋白分离纯化,本工作以大孔聚丙烯酸酯微球为基质,肝素为配基,利用席夫碱法制备了肝素亲和层析介质。配基偶联经过三步完成,首先将大孔聚丙烯酸酯微球表面环氧基团通过0.5 mol/L H₂SO₄水解为邻羟基,然后将邻羟基氧化为醛基,最后利用醛基与肝素分子的胺基反应将肝素分子固定于微球表面。以溶菌酶为模型蛋白,主要考察了肝素偶联反应的各因素对蛋白结合容量的影响规律,包括肝素浓度、缓冲液pH及浓度、反应时间等,建立了最优偶联肝素配基的方法。所得亲和介质静态结合容量可达40.3 mg/mL,比商品GP-肝素介质高约36%,经1.0 mol/L的氯化钠洗脱,其蛋白回收率达到95%。通过扫描电子显微镜表征微球表面形貌,观察到偶联肝素后的微球仍能保持其大孔结构。考察了该类亲和介质在不同操作流速(31.8～318 cm/h)下的动态结合容量,发现操作流速提高10倍后介质结合容量仅下降12%。经10次重复使用后,动态结合容量仍可保持初始容量的81%。用于混合蛋白模型中分离乳铁蛋白,结果表明具有良好的分离效...     

超大孔聚(苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯)共聚微球的制备及孔结构的调控

使用表面活性剂反胶团法制备超大孔聚(苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯)[P(ST-GMA)]共聚微球,考察了功能单体GMA含量、油溶性表面活性剂、稀释剂、交联剂对微球孔径的影响. 结果表明,随GMA含量增加,微球孔径显著增大;表面活性剂用量从1.6 g增加到2.0 g时,微球孔径由100 nm增加到720 nm;随稀释剂疏水性增强,微球孔径增大;交联剂用量由1.0 g增加到2.0 g,微球孔径由550 nm变为100 nm左右. 在此基础上,通过条件优化合成了具有特定孔径的不同功能单体GMA含量的超大孔P(ST-GMA)共聚微球,可连接不同配基,用于色谱分离介质及酶的固定化.     

无皂乳液聚合制备三维有序聚合物大孔材料

采用氨催化水解正硅酸乙酯制备了单分散二氧化硅微球,通过透射电子显微镜观察微球的粒径及其单分散性。利用垂直沉积法制备二氧化硅胶体晶体,通过扫描电子显微镜观察其形貌,利用紫外-可见光分光光度计对其带隙结构进行表征。结合模板技术,采用无皂乳液聚合制得三维有序聚苯乙烯大孔材料,通过扫描电子显微镜观察结构的有序度。结果表明:聚苯乙烯大孔材料结构高度有序,形成开放的三维通道网络,为聚合物大孔材料在诸多领域的潜在应用提供了可能。     

多级孔金属有机骨架材料的合成及其在生物医药中的应用研究进展

金属有机骨架（metal-organic frameworks,MOFs）是多孔材料领域的研究热点之一。MOFs具有高比表面积和孔道均一等特点,但微孔MOFs在大分子应用领域受到限制。本文介绍了延长配体法、模板剂法和聚合物法等多种制备多级孔MOFs的方法,合成后的多级孔MOFs兼具微孔、介孔和大孔,能够参与大分子反应,同时具有水热稳定性和化学稳定性,在催化、气体吸附分离、储能材料等诸多领域表现出优异性能。本文重点介绍了多级孔MOFs在生物医药领域的研究进展,结果表明多级孔MOFs是一种孔道可调节、可在特定条件下分解的生物相容性材料,用于固定化酶和负载医药分子均表现出良好性能。最后讨论了多级孔MOFs材料制备和应用目前存在的问题与挑战,展望了多级孔MOFs材料作为一类新型功能化多孔材料的应用前景。     

介孔中空二氧化硅及硅基微球制备研究进展

介孔中空材料有特定孔道结构,具有中空、密度小、比表面积大的特点,因而具有较好的渗透性、吸附性、筛分分子能力和光学性能,成为具有广泛应用前景的热点研究材料。详细地介绍了国内外新型功能材料介孔中空二氧化硅及硅基微球主要制备方法,包括表面沉积法、层层组装法、原子转移自由基聚合法、喷雾法、微乳液法。同时介绍了合成的介孔、中空二氧化硅和硅基微球的形貌特点及应用。指出不同方法、不同制备条件对材料的形貌、孔径大小、孔形状及材料晶形有很大影响,条件温和、步骤简单、环境友好的制备方法是发展趋势。     

孔结构可调聚合物微球的制备及贯通性能

具备贯通性能的聚合物微球在微球材料中具有广泛应用。本文采用溶剂挥发法制备孔结构可调的聚甲基丙烯酸甲酯微球并对微球的贯通性能进行研究。通过调控聚合物浓度、致孔剂用量、溶剂组成以及升温速率等实现微球孔结构可调并研究以上参数对微球贯通性能的影响。结果表明：当聚合物的浓度逐渐升高时,微球内部由中空向多孔结构演变,且随着聚合物浓度的增加,微球内部孔数量增多,孔径变小,贯通性能降低;当致孔剂用量逐渐增加时,微球内部结构由多孔向中空演变,且伴随致孔剂用量的减少,微球孔数量增多,孔径变小,贯通性能降低;无论是调控聚合物浓度还是致孔剂用量,微球的贯通性能与结构密切相关,当微球中空或者内部为稀疏的大孔结构时,贯通性较好,在水溶液中沉降率高达80%以上;使用混合溶剂替代单一溶剂以提高多孔聚合物微球的贯通性,发现微球多孔结构的变化趋势并不明显,但是可以较为显著地改变聚合物微球的贯通性,其中当R_TCM/DCM=3∶10时,微球贯通性最佳,相比单一溶剂条件下,在水溶液中沉降率从30%提高到60%。升温速率对微球贯通性影响巨大,升温过快或过慢均对微球贯通性产生不利影响,40℃/25min条件下所制备微球沉降率较高,约60%。     

天然产物分离纯化新技术

综述了膜分离、高速逆流色谱法及吸附法在天然产物分离纯化中的应用,其中,吸附法又包括大孔树脂吸附法、分子印迹技术、多孔炭材料、PVPP、介孔二氧化硅和壳聚糖微球等方法。通过对几种方法的优缺点进行比较,简要展望了未来关于天然产物分离纯化新技术的发展前景。     

天然产物分离纯化新技术

综述了膜分离、高速逆流色谱法及吸附法在天然产物分离纯化中的应用,其中,吸附法又包括大孔树脂吸附法、分子印迹技术、多孔炭材料、PVPP、介孔二氧化硅和壳聚糖微球等方法。通过对几种方法的优缺点进行比较,简要展望了未来关于天然产物分离纯化新技术的发展前景。     

磁性介孔二氧化硅微球的研究及应用进展

磁性介孔二氧化硅微球作为一种新型纳米复合材料,广泛应用于众多领域.综述了近年来磁性介孔二氧化硅微球的制备方法,并对其在靶向药物、生物富集与分离、磁热疗、固定化酶等生化领域的应用作了介绍.     

天然多糖微球的制备及功能应用

多糖微球不仅具有生物相容、无毒性、可再生等优点,还可以通过改性或者与其他功能组分巧妙结合赋予其更加多样化的功能,结合本身独特的3D球型多孔结构,多糖微球可以作为微反应器、微分离器、微结构单元等,应用涉及人们生活的方方面面。本文综述了近年来多糖微球功能材料的研究进展,首先介绍了以滴定法和乳化法及其衍生方法制备粒径均一多糖微球的进展,然后着重介绍了多糖微球的功能化构建策略及其在吸附分离、催化剂载体、组织工程与药物释放、能源转化与储存四个领域的应用进展,最后讨论了多糖微球功能材料在面向以上应用过程中仍然需要解决的关键科学问题,包括粒径均一多糖微球的规模化制备和多糖孔结构的可控制备。为今后高性能多糖微球材料的研制及应用提供有价值的参考和指导。     

羧甲基琼脂糖微球的制备及其在国产碱性蛋白酶纯化中的应用

以琼脂糖粉末为原料,利用反相悬浮原理制备琼脂糖凝胶微球。所得琼脂糖微球的粒径分布在45～165μm范围内,并对其进行了交联。以自制交联琼脂糖微球为基质,对其进行了羧甲基化反应。依据离子交换容量进行键合量的表征,综合考察了各种反应试剂的用量、反应温度、反应时间等条件对键合量的影响。将所得的羧甲基键合微球用于碱性蛋白酶粗品的分离纯化,结果表明,自制羧甲基弱阳离子交换填料对国产碱性蛋白酶具有较好的分离纯化、除色以及除味等作用,可以达到国外同类产品的效果。     

介孔SiO_2微球的制备工艺研究

采用新型的油醇聚氧乙烯醚为模板剂,正硅酸乙酯为前驱体,制备出介孔SiO2微球,以XRD、TEM、BET对制备材料进行表征,结果表明介孔SiO2微球具有有序的孔道结构,粒径为300~400nm,模板剂浓度对介孔SiO2微球形貌影响不大。     

介孔碳球的制备研究进展

作为一类新型球形介孔碳材料,介孔碳球具有较大的比表面积及孔容、可调的孔径、易于修饰的表面、良好的化学稳定性和机械性等特性,因此在环境治理、能量储存与转化、生物医药、催化应用和功能材料等领域有着巨大的应用潜力。综述了模板法、St9ber法、水热碳化法、微乳聚合法以及组合法等制备介孔碳球的相关研究,提出了介孔碳球在制备方面尚待解决的主要问题和发展趋势。     

介孔碳微球的合成及其应用研究进展

目前,介孔碳微球的合成主要有硬模板和软模板两种方法。硬模板是将碳前驱体通过溶剂挥发填充到已合成的球形介孔材料(硬模板)中,然后热处理掉硬模板得到介孔碳微球;软模板则是以三嵌段共聚物F127做为模板剂,酚醛树脂作为碳源在水热条件下制备出介孔碳微球。介孔碳微球在超级电容、锂离子电池、气体储存、生物医药等领域获得广泛应用,然而在摩擦润滑领域的研究却未见报道。结合本课题组的前期研究提出了其在摩擦领域的研究思路并展望了其应用前景。     

酚醛树脂基炭微球结构调控与功能化制备研究进展

炭微球具有化学稳定性好、电导率优良、比表面积大、孔结构丰富等优点,在吸附、催化等领域具有广阔的应用前景,引起了研究人员的广泛关注。酚醛基炭微球以酚醛树脂为前体,经高温炭化制备而成,这种制备方法工艺简单、对设备要求低、产率高,而且通过调整反应物和反应条件可实现对炭微球结构和功能性的精细调控,从而更好地满足实际应用的需求。概述了酚醛基炭微球的最新研究进展,分为小粒径炭微球制备、多孔炭微球制备和功能化炭微球制备三个方面,并介绍了酚醛基炭微球在储能、吸附和电催化领域的应用,最后对其未来发展方向进行了展望。