离子液体光波导系统研究蛋白质在液相界面的传质行为与机理

The aim of this work is to investigate the mass transfer of protein species on the liquid interfaces using ionic liquid(IL)-based optical waveguide system. It includes: .The investigations on the structure characteristics of novel imidazolium ILs and the effect of its associated forms on the spectra of ILs, and the relations between the structures of ILs and its spectral behaviors. The studies on the fluorescence behaviors of fluorescent ILs and the related mechanisms; and the fluorescence parameters of fluorescenct ILs..The investigations on the interactions between ILs and bio-molecules such as protein and peptides, the effect of protein species on the fluorescence behaviors of ILs, and the development of novel quantification protocols for protein assay. .The construction of ILs-coated slab optical waveguide system and the investigations on the mass transfer of protein species in the ILs phase accoring to the changes of spectrum..The development of liquid-liquid optical waveguide system using ILs as liquid core and the stuides of the transfer of light in the ILs core; and the effect of the subtle environmental changes on the guided light..The investigations on the transfer of proteins form aqueous phase to IL phase using optical waveguide techniques to provide the detailed information for the extraction mechanisms; the development of experimental equation for the mass transfer of protein species and the studies of configurational changes of protein species during mass transfer.

本项目拟采用光波导技术研究蛋白质在液相界面的传质行为，主要包括：.研究新型咪唑基离子液体的结构性能，确定离子液体结构中各缔合状态的存在形式及其对离子液体光谱性质的影响，阐述其构-效关系；研究荧光性离子液体的荧光性能，阐述其荧光机理；确定离子液体的荧光特性参数。.研究荧光性离子液体与蛋白质、多肽等生物大分子之间的相互作用，探索蛋白质对离子液体荧光性能的影响，建立特定蛋白质组分的新型定量传感系统。.研究离子液体涂层型平面光波导系统的建立，根据光谱变化情况研究不同蛋白质组分在离子液体层中迁移的过程及其影响因素。.建立以离子液体为液芯的液-液光波导系统，研究光线在离子液体液芯中的传播情况，确定液相界面上微环境的改变对波导光性能的影响；.采用光波导系统研究蛋白质在水相和离子液体相之间的传质过程，为萃取机理提供详细信息；建立蛋白质萃取分离的经验传质方程；确定相传质过程对蛋白质结构的影响。

离子液体是一种新型的环境友好型溶剂，也是一种优良的萃取媒介，在蛋白质的分离纯化中表现出了良好的性能。本项目主要是用光波导技术研究了蛋白质在液相界面的传质行为，主要包括以下研究工作：. 1、研究了咪唑基离子液体咪唑环上的烷基链长度和不同卤素阴离子对其光谱性能的影响，确定了荧光性咪唑基离子液体荧光特性参数等与结构之间的对应关系，研究结果为新型离子液体基光谱探针的开发以及其应用范畴的拓展提供了相关理论依据。. 2、考察了离子液体与不同蛋白质之间的相互作用，根据蛋白质对咪唑离子液体光谱性能的影响，建立了蛋白质的荧光定量分析方法；基于荧光离子液体构建了新型的蛋白质阵列传感器，在 10 nmol/L浓度条件下可对多种蛋白质进行准确识别与区分，研究结果可为蛋白质分析提供精确的量、性信息。. 3、以疏水性离子液体为液芯，蛋白质溶液为外包层构建了新型的液芯光波导系统，为研究离子液体萃取体系中的目标物的传质过程和相应机理阐述提供了新型技术平台。. 4、采用平面光波导和液-液光波导技术对蛋白质萃取分离中的界面吸附、传质和迁移过程进行系统研究，根据两相界面上消逝波和离子液体液芯层中波导光的光谱变化研究了不同蛋白质组分在离子液体层中迁移的过程及其影响因素；确定了蛋白质在离子液体界面的停留行为和蛋白质进入离子液体相的驱动力，所得结果可为新型蛋白质萃取分离体系的设计与开发提供理论指导。. 5、考察了不同形态离子液体对特定蛋白质的作用情况，在此基础上构建了微乳体系实现了血红蛋白的选择性分离；采用溶液聚合、交联价聚合以及表面修饰的方法制备了新型聚合离子液体功能材料，实现复杂实际样品中特定蛋白组份的萃取分离，为蛋白质的纯化提供了新方案。. 6、开发了一系列新型功能材料如石墨烯复合材料、具有Keggin结构的磷钼氧酸盐材料、有序介孔碳纳米复合材料、三嗪基聚酰亚胺材料等，考察了这些材料在蛋白质吸附中的表现性能，并建立了相应的萃取分离过程用于特定蛋白质的分离纯化。