[发明专利]具有磁响应性能的分子印迹凝胶材料、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种具有磁响应性能的分子印迹凝胶材料、制备方法及其应用。所述的具有磁响应性能的分子印迹凝胶材料是通过模板蛋白磁性印迹纳米粒子、单体、模板蛋白、水溶性交联剂以及引发剂形成的溶液体系在施加磁场、惰性氛围中以及紫外光下聚合反应制得。本发明方法绿色无污染，工艺简单易行，制备的具有磁响应性能的分子印迹凝胶材料表现出优异的模板蛋白吸附能力和洗脱效果，适用于蛋白质的分离领域。

技术领域

本发明属于分子印迹材料技术领域，涉及一种具有磁响应性能的分子印迹凝胶材料、制备方法，及其在蛋白质的分离纯化中的应用。

背景技术

分子印迹聚合物(Molecularly Imprinted Polymers，简称MIP)，是一种新型的聚合物合成技术，广泛应用于对模板分子的特异性识别。它的原理是基于鲍林(L.C.Pauling)在20世纪40年代提出的抗体与抗原之间的相互作用学说理论从而逐渐演绎出来的，可概括为分子通过非共价键或共价键相互作用识别另一个分子的过程。首先，选择官能团与模板分子相匹配的功能单体，与之预聚合；其次，通过交联剂进一步聚合反应；最后，利用洗脱剂洗脱模板分子，即得到了分子印迹聚合物。因此，由这种技术制备出的分子印迹材料具备了对模板分子的特异识别性与选择吸附性。然而，虽然可以利用与模板分子预聚合，功能单体和适量的交联剂制备出MIPs，但是在制备的过程中仍然存在一些问题。对于大分子聚合物如蛋白质，有机单体和溶剂，通常在MIP制备过程中使用，容易导致蛋白质变性，很难用作保持其天然表面的模板并且难以洗脱。而且，蛋白质的结构是灵活的，并且极易受到温度、环境和pH值的影响。

水凝胶是由三维聚合物网络和大量溶剂组成的柔软化合物，在药物输送、食品、人工粘结材料和医疗等领域应用广泛。由于水凝胶在水中能够吸附大量的水，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解，因此将这两种技术结合起来制备的分子印迹智能水凝胶可以兼顾水凝胶的柔韧性和分子印迹的高选择性并且可以在磁性控制分离作用之下，更加有效率的洗除模板分子。

文献1(智能响应型水凝胶药物控释体系及其应用[J].蔡紫煊,张斌,姜丽阳,李允译,许国贺,马晶军.化学进展.2019(12))采用包埋法，将磁性材料与蛋白包埋于水凝胶中制备了磁响应水凝胶药物控释体系，利用外加交变磁场以及磁性材料的热效应控释体系。但通常包埋法并不能有效的洗脱模板蛋白。

发明内容

本发明的目的在于提供一种洗脱性能强、无毒副作用的具有磁响应性能的分子印迹凝胶材料，通过模板蛋白磁性印迹纳米粒子、单体、模板蛋白、水溶性交联剂以及引发剂形成的溶液体系在施加磁场、惰性氛围中以及紫外光下聚合反应制得。

本发明中，所述的模板蛋白磁性印迹纳米粒子为采用本领域常规方法制得的具有磁响应能力的模板蛋白磁性印迹纳米粒子。模板蛋白为本领域常见的蛋白分子，例如血清蛋白、溶菌酶或血红蛋白等。模板蛋白磁性印迹纳米粒子中的磁性组分为本领域常见的磁性粒子，例如Fe₃O₄磁性粒子等。

在本发明的具体实施方式中，采用的模板蛋白磁性印迹纳米粒子为牛血清蛋白磁性印迹纳米粒子，其制备方法可参考文献【Surface protein imprinted magneticnanoparticles for specific recognition of bovine hemoglobin.Li W.M,Chen M.M,Xiong H.Y.et al.New Journal of Chemistry.2016】。

本发明中，所述的单体为含有与模板蛋白接枝改性的基团的功能性单体，例如甲基丙烯酸、丙烯酰胺等。

本发明中，所述的水溶性交联剂具有亲水性，例如聚乙二醇550、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺等。

本发明中，所述的引发剂为通常制备分子印迹聚合物的一类试剂，例如过硫酸铵、偶氮二异丁腈等。

本发明的具有磁响应性能的分子印迹凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：