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手性识别功能化磁微球的制备及其在氨基酸拆分中的应用研究认领

被引量： 3

作者：

黄军

学位授予单位：

北京化工大学

摘要：

氨基酸是人和动物体内不可或缺的一类重要的化合物,在生命的催化、免疫以及新陈代谢等过程中起到了极其重要的作用。目前氨基酸已广泛应用于食品添加剂、药物合成、农药制造、化妆品、化学工业以及生物工程等重要领域。氨基酸的两种手性对映体在立体环境或者人体内常常表现出不同甚至相反的生物活性,因此氨基酸的手性拆分不仅关系到人的身体健康和生命安全,同时也对许多的重要研究领域具有重要的影响。目前众多的手性拆分方法在规模化、低成本、简单快速等方面还远不能满足现实的需要,因此探索建立一种简单、快速、低成本的手性拆分方法对手性化合物分离分析具有十分重要的意义。磁性纳米材料由于在粒径、比表面、生物相容性以及磁性等方面具有明显的优势,目前作为一种理想的载体已经在生物分离、样品前处理、酶的固定化、环境保护以及靶向给药等多个领域得到广泛的应用。在本论文的研究中,以磁性材料Fe304为基础,围绕手性识别功能化的磁微球的制备、表征及在手性对映体的拆分三个方面展开研究,初步构建了简单、快速、低成本的手性化合物分析方法,为手性识别功能化磁微球与毛细管电泳联用实现手性化合物的在线识别与分离奠定了一定的基础,具体的研究内容如下：(1)以热液合成法制备的Fe304磁微球为基础,通过Stober法和蒸馏沉淀法依次在其表面进行二氧化硅和N,N-亚甲基双丙烯酰胺复合修饰,并以此功能化磁微球为载体进行马来酸-p-环糊精(MAH-β-CD)的键合,从而制备出MAH-β-CD修饰的磁微球。将制备的MAH-β-CD功能化的磁微球用于氨基酸和手性药物的拆分,以此来评价手性识别功能化磁微球的手性识别能力。实验结果表明所制备的MAH-β-CD功能化的磁微球具有三层核壳式结构、良好的分散性、较窄的粒径分布、较强的磁响应性以及较高的MAH-β-CD固载量等特点。旋光度值和对映体过量值都显示所制备的MAH-β-CD修饰的磁微球能够对氨基酸和手性药物选择性作用,具有良好的手性识别能力,可作为一种潜在的手性选择剂功能化的磁微球广泛用于手性对映体的手性拆分。(2)利用双官能团试剂环氧氯丙烷(EP)与p-CD发生聚合反应制备了p-环糊精环氧氯丙烷(β-CDEP)聚合物,并将其加入到热液合成Fe304磁微球的反应中,一步法制备了β-CDEP聚合物修饰的Fe304磁微球。通过对一步法中β-CDEP聚合物加入量和反应时间两个因素的考察解释了β-CDEP聚合物修饰的Fe304磁微球的形成机理。实验证明了β-CDEP聚合物在反应中充当表面活性剂的作用,不仅抑制了Fe304磁微球的团聚,同时还促进了Fe304晶粒的增长。将制备的β-CDEP聚合物修饰的Fe304磁微球用于色氨酸溶液的立体选择性吸附,并优化了吸附平衡时间和缓冲溶液的pH。实验结果显示300 mgβ-CDEP聚合物修饰的Fe304磁微球作用后的上清液中对映体过量值达到了44.2%,显示所制备的β-CDEP聚合物功能化磁微球对色氨酸良好的手性歧视能力。(3)采用微波辅助法将聚酰胺-胺(PAMAM)树枝分子快速键合在磁性微球表面,并将此功能化磁微球用于L-缬氨酸(L-Val)的固定化。实验考察不同代数PAMAM树形分子聚合物修饰的磁微球对L-缬氨酸固定量的影响。将L-缬氨酸键合的3.0代树枝分子功能化的磁微球(L-Val@G3.0-PMMPs)用于氨基酸衍生物的手性分离分析,研究了手性识别功能化磁微球的用量和作用次数对手性拆分的影响。实验结果表明所制备的L-Val@G3.0-PMMPs磁微球具有清晰规整的核壳式结构和良好的磁响应性。在磁微球表面的引入PAMAM树枝分子明显提高了L-Val的键合量,而且随着磁微球表面树枝分子代数的增长,L-Val的键合量也逐渐增加。L-Val@G3.0-PMMPs磁微球通过手性配体交换原理实现了对丹酰化氨基酸的手性识别,表现出较强的手性拆分能力。此外本实验初步完成功能化磁微球在毛细管内的固定,为实现毛细管电泳在线分离分析手性化合物奠定了一定的实验基础。

摘要译文

关键词：

磁微球; 手性识别剂; 毛细管电泳; 氨基酸; 对映体过量值

学位年度：

2015

学位类型：

博士

学科专业：

化学

导师：

杨屹

中图分类号：

O657.8[毛细管分析、电毛细管分析⑨];O629.71[α-氨基酸及其衍生物]

学科分类号：

070302[分析化学];081704[应用化学];081706[分子化工];070303[有机化学];070306[化学生物学]

D O I：

10.7666/d.Y2863031