基于磁粒子表面化学的蛋白质磁分离机理研究

本课题制备具有可螯合蛋白质的次氨基三乙酸螯合镍(Ⅱ)结构的四层结构的磁性聚合物粒子，利用透射电子显微镜、X-射线衍射、红外光谱和磁性测量等表征技术对该粒子进行表征，在结构和物性表征等系统的实验研究基础上，结合理论工作，研究材料的结构、磁性和制备机理，探讨材料及其结构与磁性能的关系，探索该类材料在蛋白质吸附与解吸附及磁分离机理等若干基础性物理与化学问题。重点研究如何通过交联聚合物层包裹以防止磁核的氧化，磁性粒子尺寸及性能的控制因素，通过磁性能调控方法来避免磁性纳米颗粒间的磁致团聚以及聚合物长链长度对NTA 分子吸附蛋白质效果的影响和及其吸附机理等问题。为控制磁纳米粒子结构与性能和蛋白质磁分离中的分离富集、鉴定等重要问题提供新颖有效的研究手段和方法。

磁纳米粒子的尺寸及其尺寸分布、磁纳米粒子的水溶性和生物相容性、磁纳米粒子的表面修饰、所铆接的NTA 分子链长度等问题是制约和影响蛋白质磁分离过程的关键因素，国内外对这类问题的研究很重视。我们针对这些科学问题进行了深入研究。. 根据研究计划和研究内容，研究工作主要包括： 1) 针对磁纳米粒子表面化学和蛋白质磁分离研究进行了广泛而有益的探索性研究工作, 在水溶性和油溶性磁纳米粒子、生物相容性Fe3O4合成、控制磁纳米粒子的尺寸及其尺寸分布的因素等进行了深入的研究，获得了一系列研究成果；2) 利用“活性”自由基聚合反应引发剂的合成及含功能末端基的、分子量及其分布可控的均聚物和无规共聚物的合成及固体表面的处理、“活性”自由基原位接枝机理及表征等方面进行了深入的研究，取得了部分有意义的成果；3) 将所制备的单分散的磁纳米晶体用交联的聚合物层包埋以防止磁颗粒氧化，并控制磁颗粒尺寸实现对其磁性能的调控以避免磁颗粒的磁致团聚效应、然后在交联聚合物层外接枝上聚合物刷子层，通过聚合物长链将NTA分子铆接在Fe3O4表面以避免磁颗粒表面凹凸效应对NTA分子作用效果的影响，最终制备可以分离重组蛋白质的三乙酸基氨鳌合镍(Ni2+)结构的磁纳米晶体材料，取得了部分有意义的成果；4) 深入研究影响该类粒子磁响应性和粒径分布的因素、磁性与结构性能的关系、磁性粒子直径对磁性能的影响以及影响 Fe3O4表面聚合反应的因素、蛋白质在该粒子表面的吸附与解吸附机理，并将其应用与蛋白质和重金属离子的磁分离、设计出可移动双磁场动态磁分离装置。圆满完成了申请书计划的研究内容、实现了申请书预定的研究目标、为解决蛋白质磁分离中的分离、富集、鉴定等重要问题提供新颖有效的研究手段和方法。