聚丙烯微孔膜表面的仿生修饰与酶固定化.pdf

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1、!第!"卷!第!#期!$##"年!#月&&X(聚丙烯微孔膜表面的仿生修饰与酶固定化"刘振梅&&!&&""!杨!谦!吴!健!邓红涛!徐志康浙江大学!&3高分子科学研究所*!3化学系!杭州D&""!L摘要!!较系统地研究了聚丙烯微孔膜表面的仿生修饰$分别将含糖聚合物%聚类磷脂和聚肽接枝到膜材料表面$并用于吸附固定脂肪酶3研究发现$仿生修饰显著改善了膜表面的血液相容性$经聚肽和聚类磷脂修饰的聚丙烯微孔膜表面能明显提高固定化脂肪酶的活性保留率3关键词!!聚丙烯微孔膜!仿生修饰!含糖聚合物!聚类磷脂!聚肽!酶固定化(L)!!合成高分子膜分离材料在生物医学工程领域已形成离子通道%受体%离子泵等

2、3受天然生物膜显示出广阔的应用前景!膜分离与传统的生化技术结构的启发!如果把类似于生物膜中的膜脂和膜蛋相结合则是近年来的一个重要发展趋势3!"世纪("白固定在聚丙烯微孔膜上!使之具有生物膜的部分年代以来!在合成高分子膜材料表面通过键合固定结构!将赋予聚丙烯微孔膜表面良好的生物相容化酶%蛋白质乃至细胞等的研究引起了高度重视!性3为此!我们进行了聚丙烯微孔膜表面含糖聚合其主要目的是获得一类具有生物活性"功能$的膜分物%聚类磷脂和聚肽的接枝修饰!以提高膜表面的离材料3聚丙烯微孔膜具有化学稳定性好%无毒%生物相容性和固定化酶的生物活性!并通过表面蛋机械性能优异等特点!但由于其表面亲水性较差

3、!白质吸附%血小板粘附及脂肪酶的固定化实验对改在用于生物活性物质水溶液分离时!由于蛋白质等性膜的表面性能进行研究3在膜表面和膜孔内的吸附与沉积!可形成严重的膜’!聚丙烯微孔膜表面的糖基修饰(&!!)污染*用于人工脏器的人工肺时!因表面的血(D)液相容性差而影响到临床应用*用于酶固定化把烯丙基葡糖"AN$通过共价键接枝到聚丙烯时!则使得它们的生物活性大幅度下降甚至完全失微孔膜表面!以改善其亲水性和生物相容性!实验活3对聚丙烯膜材料表面通过各种物理%化学方法设想如图&"+$所示3建立了一种简单的等离子体改进行改性以赋予其良好的亲水性和生物相容性!是性工艺#首先把接枝单体浸渍在聚丙烯微孔

4、膜的表(’+#)拓宽其在生物%医用领域应用范围的必要途径3面!挥发掉溶剂后进行一定时间的氮等离子体辐众所周知!合成膜分离材料的研究源于对天然照!从而把AN通过化学键固定在聚丙烯微孔膜的生物膜的模拟3天然生物膜是由脂类和蛋白质等组表面3在接枝过程中发现接枝率随单体浓度以及等成的超分子体系!其中的膜脂主要由磷脂和糖脂组离子体处理时间的增加而上升!但当单体浓度或等成!对膜结构具有支撑作用!且与信号传递等功能离子体处理时间增加到一定值后!接枝率反而有所有关*而膜蛋白是生物膜功能的主要体现者!可以下降3!!""$%"D%&#收稿!!""$%"$%&D收修改稿!"国家自然科学基金资助项目"批准

5、号#!""L’"DD和!"’L’"$’$!""通讯作者!)%*+,-#Z6Q;!,/<*3Q.63476351!第!"卷!第!#期!$##"年!#月&&("图’!聚丙烯微孔膜的表面仿生修饰"+$糖基修饰*"C$类磷脂修饰*"5$聚肽接枝修饰(X+&")!!研究发现!改性后聚丙烯微孔膜的表面接D3#Xe时!接触角下降到D’Y3说明接枝后膜表面的触角随AN接枝率的增加而显著下降"图!$3未改性亲水性有了极大的改善!并且亲水性可长久保持3聚丙烯微孔膜的接触角为&&XY!随着接枝率的上升接为了研究改性后膜的抗污染性能!进行了静态触角逐步降低!当接枝率"以质量分数表示$达到牛血清蛋白"G8A

6、$吸附实验!实验结果如图D所示3图*!FK接枝率对?!F吸附的影响图(!FK接枝率对聚丙烯微孔膜接触角的影响+#未改性*C#接枝率"3X!e*5#接枝率&3X#e*.#仅用氮气等离子体处理*/#等离子体辐照AN接枝7#接枝率D3’#e!第!"卷!第!#期!$##"年!#月&&(&随着亲水性AN接枝率的上升!膜对G8A的吸附大比IdMA)MA修饰膜要好!而且少量的聚类磷脂大降低3当接枝率超过D3&’e时!几乎无吸附3这主接枝就能获得较好的抗蛋白质吸附能力3对比’种要是由于当接枝率超过D3&’e时!聚丙烯微孔膜表不同烷基链长的聚类磷脂修饰膜!可以看到#在相面覆盖了一层AN薄层!这层强亲

7、水性薄层起到了一同接枝率下!随着烷基中碳原子个数的增加!改性个&保护层’的作用!减少了对蛋白质的吸附3膜表面的亲水性减弱!但G8A在聚类磷脂修饰膜上除此之外!我们还通过光引发接枝聚合结合化的吸附呈下降趋势!表现出更好的抗蛋白质吸附能学反应把开链葡萄糖基((!&")%葡聚糖&$等含糖聚合力3对于烷基含&#和&X个碳原子的聚类磷脂修饰物接枝到聚丙烯膜表面!得到了一系列具有表面生膜!当接枝率大于#e时!基本上不吸附G8A3这物特异性的修饰膜3个现象与&改善膜的亲水性有利于减