海藻酸钙平板膜在蛋白质分子印迹和膜分离中应用研究

摘要

海藻酸是一种从褐藻中提取的，由β-1，4-甘露糖醛酸（M段）和α-1，4-L-古洛糖醛酸（G段）经无规共聚而形成的线形天然高分子聚多糖，其分子链中的α-1，4-L-古洛糖醛酸（G段）可以和很多金属离子形成多价键而发生络合，形成海藻酸盐凝胶。海藻酸盐具有良好的稳定性、成膜性、生物相容性。本论文选用了海藻酸盐中最具代表性的海藻酸钙作为研究对象，研究了其在蛋白质分子印迹和膜分离中的应用，具体研究工作主要围绕以下2方面展开:
　　以海藻酸钠(SA)为高分子骨架，丙烯酰胺为功能单体，N'N-双甲叉丙烯酰胺为共价交联剂，CaCl2为离子交联剂，BSA为模板分子，采用过硫酸盐引发自由基聚合和离子交联相结合的方法制备了一种具有高弹性和高韧性的蛋白质分子印迹杂化凝胶膜。洗脱蛋白质模板后得到的多孔杂化凝胶膜对模板蛋白质具有较大的吸附量。通过SEM、FT-IR和TG对杂化凝胶膜进行表征。研究了共价交联剂含量对杂化凝胶膜拉伸性能、吸附性能和溶胀性能的影响，研究了离子交联剂用量对BSA吸附性能的影响。再生性能和体外细胞培养研究表明该蛋白质分子印迹杂化凝胶膜具有良好的重复使用性能和生物相容性。
　　以海藻酸钠为成膜基材，以纳米TiO2为增强剂和扩孔剂，水溶性聚合物为致孔剂，经Ca2+交联，制备了一种高抗蛋白质污染的海藻酸盐基有机无机复合水凝胶过滤膜。通过FT-IR、SEM、TEM、TG和XRD分别对复合膜的化学结构、表面形貌、热性能和结晶形态进行表征。研究了TiO2含量对复合膜表面和断面形貌、拉伸性能、热稳定性、结晶性能、压缩性能、渗透性能和抗污染性能的影响;研究了SA浓度对膜稳定性和过滤性能影响，致孔剂用量对复合膜过滤性能的影响;用截留不同分子量PEG对膜孔进行表征。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 海藻酸钙杂化水凝胶

1．1．1 海藻酸盐简介

1．1．2 海藻酸盐水凝胶的应用

1．1．3 海藻酸盐杂化水凝胶

1．1．4 海藻酸钙水凝胶膜

1．2 分子印迹技术

1．2．1 分子印迹技术起源和发展概况

1．2．2 分子印迹技术的基本原理

1．2．3 蛋白质分子印迹研究进展

1．3 膜污染与膜的亲水改性

1．3．1 膜分离材料概述

1．3．2 膜污染清洗与预防

1．3．3 膜的亲水化改性

1．4 课题的提出

1．4．1 蛋白质分子印迹膜

1．4．2 水凝胶过滤膜

第二章 蛋白质分子印迹聚丙烯酰胺／海藻酸钙杂化凝胶膜的制备及吸附性能研究

2．1 引言

2．2 实验试剂和仪器

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器及规格

2．3 BSA印迹PAM／CA杂化水凝胶膜(BSA-MIM PAM／CA)的制备

2．4 PAM／CA杂化水凝胶膜的表征

2．4．1 红外光谱(FT-IR)分析

2．4．2 扫描电镜(SEM)分析

2．4．3 热重(TGA)分析

2．5 PAM／CA杂化水凝胶膜力学性能测试

2．6 平衡溶胀性能

2．7 吸附实验

2．8 杂化水凝胶膜的细胞培养

2．9 结果与讨论

2．9．1 AAm／SA配比优化

2．9．2 FT-IR

2．9．3 TGA

2．9．4 SEM

2．9．5 共价交联剂的量对PAM／CA膜拉伸性能的影响

2．9．6 共价交联剂的量对杂化凝胶膜的溶胀性能的影响

2．9．7 共价交联剂的量对杂化凝胶膜吸附的影响

2．9．8 离子交联剂的量对杂化凝胶膜吸附性能影响

2．9．9 吸附动力学

2．9．10 吸附热力学

2．9．11 BSA-MIM PAM／CA的重复使用性畿

2．9．12 体外生物相容性实验

2．10 本章小结

第三章 二氧化钛／海藻酸钙水过滤用复合凝胶平板膜(T／CA)的制备与表征

3．1 引言

3．2 实验原料和仪器

3．2．1 实验原料及其规格

3．2．2 实验仪器和实验装置

3．3 T／CA复合凝胶膜的制备

3．4 超声监测T／CA复合凝胶膜的成膜原理

3．5 T／CA膜中致孔剂的洗脱

3．6．膜性能表征

3．6．1 纯水通量

3．6．2 截留率

3．7 T／CA膜孔的表征

3．8 T／CA凝胶膜的表征

3．8．1 红外光谱(FT-IR)分析

3．8．2 扫描电镜(SEM)分析

3．8．3 透射电镜(TEM)分析

3．8．4 热重分析(TGA)分析

3．8．5 X-Ray衍射(XRD)分析

3．9 T／CA凝胶膜拉伸性能测试

3．10 结果与讨论

3．10．1 超声监测T／CA复合凝胶膜的成膜原理

3．10．2 红外光谱(FT-IR)分析

3．10．3 SEM

3．10．4 TEM

3．10．5 热重分析(TGA)

3．10．6 XRD分析

3．10．7 T／CA膜拉伸性能测试

3．10．8 T／CA膜中致孑L剂的洗脱

3．10．9 T／CA膜孔的表征

3．10．10 T／CA膜对压力的响应

3．10．11 聚合物(SA)浓度对T／CA膜水通量的影响

3．10．12 TiO2的含量对T／CA膜通量、截留和压缩性能的影响

3．10．13 PEG-20000含量对T／CA膜通量的影响

3．11 小结

第四章 二氧化钛／海藻酸钙复合凝胶膜抗污染性能研究

4．1 引言

4．2 实验原料和仪器

4．2．1 实验仪器和实验装置

4．2．2 实验仪器和实验装置

4．3 T／CA复合凝胶过滤平板膜的制备

4．4 T／CA复合凝胶膜抗蛋白静态吸附

4．5 膜性能表征

4．5．1 通量测试

4．5．2 截留率

4．5．3 通量恢复率(WFR)

4．6 结果与讨论

4．6．1 T／CA膜抗蛋白吸附

4．6．2 T／CA膜渗透性能

4．6．3 T／CA膜抗污染性能

4．6．4 T／CA膜的循环抗污染性能

4．7 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

硕士期间发表论文

致谢