[发明专利]用作亲和吸附介质的聚N－2－羧乙基吡咯金属螯合纳米管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种亲和吸附的介质材料，尤其是用作亲和吸附介质的聚N-2-羧乙基吡咯金属螯合纳米管的制备方法。

背景技术

在生物工程和生命科学的领域中，有许多应用价值和经济价值很高的蛋白质产品，在生产过程中这些产品的分离纯化是非常重要的。亲和色谱法(affinity chromatography，AC)以其高选择性、高收率且一步得到高纯度产品的技术优势，成为纯化蛋白质的最有效的技术之一。AC是依据配位体通过范德华力、疏水力、静电力等相互作用，与蛋白质等目标产物能够特异、可逆地结合在一起的特性，从复杂的生物样品中分离得到所需的目标产物。AC的介质在亲和吸附过程中起着举足轻重的作用。AC对介质的要求是：(1)表面积大；(2)有一定的机械硬度和化学稳定性；(3)非特异性吸附弱；(4)抗生物降解；(5)易于功能化，可直接或通过间隔臂与配位基连接。在实际应用时，还应考虑介质的孔隙率和介质骨架对配位基微环境的影响。AC中最早使用的介质是以琼脂糖为代表的多糖类软胶。多糖结构疏松，不易吸附敏感生物大分子也不使其变性，且pH适用范围比较广，亲和容量高，价格比较便宜。这类介质不足之处是质软，不耐压，在较低的pH范围内易降解。为了克服这些缺点，人们通过多糖交联的方法获得了半刚性凝胶-交联琼脂糖。目前，多糖类凝胶仍是应用最广的AC介质。控制孔径的多孔玻璃是AC中一类独特的介质，它不溶解，几乎不受洗脱液、压力、流速、pH和离子强度变化的影响；但非特异性吸附较强，纯化效果不理想。

纳米管是一类具有特殊的结构与性能的新材料，作为亲和吸附介质有着显著的优势：它的中空结构可极大降低蛋白质在介质中的传质阻力；配位基可以固定在纳米管的外壁和内壁上；纳米管巨大的表面积也大大增加了亲和容量。但是，目前尚未见将纳米管用作亲和吸附介质的相关报道。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种用作亲和吸附介质的聚N-2-羧乙基吡咯金属螯合纳米管的制备方法。此用作亲和吸附介质的聚N-2-羧乙基吡咯金属螯合纳米管不仅亲和容量大、非特异性吸附小，而且具有良好的化学稳定性、亲水性及优良的生物相容性等优点，可用于蛋白质的分离纯化。

本发明包括以下步骤：

1)以孔径均匀的聚碳酸酯膜为模板，并对模板进行预处理；

2)将预处理后的模板固定于含有双池的扩散池中间；

3)将氧化剂和N-2-羧乙基吡咯单体溶液分别加入扩散池的双池中，控制反应温度60～100℃，反应时间4～6h，双池中的溶液通过模板进行相互扩散并发生氧化聚合反应，经过化学氧化生成的聚(N-2-羧乙基吡咯)沉积到模板的表面和孔壁上；

4)反应后取出模板，用矾土将模板表面的聚N-2-羧乙基吡咯磨掉，再用CH₂Cl₂将模板溶解，即可将沉积在孔壁上的聚N-2-羧乙基吡咯纳米管释放出来，用微孔滤膜过滤收集纳米管；

5)将所收集的纳米管用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)和1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑(HOAt)进行活化反应3～7h；

6)将活化好的纳米管浸在亚氨基二乙酸(IDA)的碳酸钠溶液中，反应12～18h，反应温度为50～70℃，使之偶联上螯合剂IDA；

7)将连有IDA的纳米管浸在CuSO₄溶液中，反应2～5h，使之连上配位基Cu2+；即得聚N-2-羧乙基吡咯金属螯合纳米管。

上述聚碳酸酯膜的孔径为0.2～1μm。

上述对模板进行预处理是指将模板置于N-2-羧乙基吡咯单体溶液中抽真空或置于N-2-羧乙基吡咯单体溶液中静置处理。

上述氧化剂为0.576～1.728M的三氯化铁水溶液，N-2-羧乙基吡咯单体溶液为0.144～0.576M的水溶液，N-2-羧乙基吡咯单体溶液与氧化剂的摩尔比为1∶(2～5)。

上述1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)浓度为0.368～0.712mg/L，EDC与HOAt浓度比为1∶(0.1～1)。

上述IDA浓度为0.16～0.48M。

上述硫酸铜溶液浓度为0.02～0.08M。