本发明专利技术公开了一种基于木棉纤维的牛血红蛋白印迹磁性管状微马达及应用。本发明专利技术利用木棉作为载体，通过单端合成MnO2形成木棉管微马达。通过水热法，在微马达上负载氨基化四氧化三铁(Fe3O4@NH2)得到氨基化磁性微马达(Fe3O4@NH2‑motor)，在氨基化磁性微马达表面通过牛血红蛋白与功能单体在空间结构的匹配或官能团的相互作用，形成预聚复合物，再通过适当的洗脱液将牛血红蛋白洗脱，得到在空间结构和官能团结合位点和牛血红蛋白高度一致的磁性印迹管状微马达(Fe3O4@MIP‑motor)。本发明专利技术在极低的H2O2的牛血红蛋白Tris‑HCl缓冲液中可以实现动态地吸附且可以利用外界磁场改变微马达运动的方向。
【技术实现步骤摘要】
一种基于木棉纤维的牛血红蛋白印迹磁性管状微马达及其应用
本专利技术涉及一种蛋白处理方面的分子印迹聚合物微马达，具体涉及一种基于木棉纤维的牛血红蛋白印迹磁性管状微马达及应用。
技术介绍
蛋白质是生命活动的基础，目前分子印迹技术是实现蛋白质分离的重要技术。分子印迹技术是受生物体抗体-抗原特异性结合的启发，通过功能单体与模板分子之间共价键，非共价键等的相互作用，经过合适的洗脱液将模板分子去除后得到空间结构、结合位点、尺寸大小与模板分子高度一致的印迹聚合物。当印迹聚合物置于含模板分子的液体环境中时就会通过模板分子与印迹聚合物空间结构，结合位点的匹配对模板分子进行吸附分离。而蛋白质的分子印迹技术则是通过功能单体与特异蛋白的特异性结合，再将模板蛋白去除而得到类似于“人工锁-钥匙”的“蛋白质印迹聚合物-蛋白质”聚合物。对于印迹聚合物的实际应用则有必要对分子印迹聚合物进行回收。四氧化三铁具有优异的磁性但容易团聚且表面容易被氧化，因而需要对其进行表面修饰，引入官能团。引入的官能团不仅可以增大四氧化三铁纳米粒子的分散性而且可以与生物大分子进行相互作用。微米马达由于自驱动运动可以增加溶液中物质的微观混合，而在形状上或组成上的不对称对于微马达运动过程中产生单向合力非常重要。天然的木棉本身具有不对称的结构，通过在木棉管单端负载催化活性的物质则更有利于实现微马达的运动。因此，以木棉为载体制备单端MnO2木棉管微马达，以微马达为载体负载氨基化四氧化三铁并进行分子印迹得到磁性分子印迹微马达。在含少量H2O2的牛血红蛋白Tris-HCl缓冲液中，微马达将分解H2O2产生气泡推动磁性分子印迹微马达对牛血红蛋白进行动态地吸附。此外还可以通过外界磁场实现微马达运动过程中运动方向的改变。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于木棉纤维的牛血红蛋白印迹磁性管状微马达及应用。本专利技术采用以下技术方案：一种基于木棉纤维的牛血红蛋白印迹磁性管状微马达，它是采用下述方法制备得到的：(1)木棉管微马达的制备：a)将木棉在沸水中浸渍30min后于干燥箱中80℃烘干，然后用显微剪将木棉剪到150μm左右；b)配置0.45M碱性KMnO4溶液，使KMnO4可以在木棉断面的一端附着，然后将单端附着碱性KMnO4的木棉置白炽灯下照射，照射完毕后将样品用蒸馏水冲洗，然后在干燥箱中60℃烘干1h，得到木棉管微马达motor；(2)Fe3O4@NH2-motor的制备：将0.5gFeCl3·6H2O溶于20mL乙二醇中，机械搅拌至得到均匀的黄色溶液，然后加入3.0g1,6-己二胺、1.75g醋酸钠、1.0g步骤(1)中所制备的木棉管微马达，持续搅拌30min后将混合物转移至50mL反应釜中保温反应，待反应结束，将所得产物用超纯水和乙醇清洗数次即得到氨基化磁性微马达Fe3O4@NH2-motor；(3)Fe3O4@MIP-motor微马达的制备：将BHb溶于pH＝7.0的Tris-HCl缓冲液中制成蛋白溶液，然后将步骤(2)所制备的氨基化磁性微马达加入到上述蛋白溶液中，将混合物搅拌混合30min使氨基化磁性印迹微马达与牛血红蛋白充分混合；然后再向混合液中加入60μL功能单体APTES和60μL功能单体OTMS，在室温下搅拌混合4h，待反应结束后将所得产物用超纯水清洗数次，使用NaOH溶液作为洗脱液以去除模板蛋白，得到的产物再用外加磁场进行分离收集干燥即得到磁性分子印迹微马达Fe3O4@MIP-motor。所述步骤(1)中碱性KMnO4溶液中nKMnO4：nNaOH＝1:1；白炽灯照射功率为100W，时间为10h。所述步骤(2)中反应釜中保温反应温度为200℃，时间为10h。所述步骤(3)中BHb加入量为50mg，Tris-HCl缓冲液20ml；氨基化磁性微马达加入量200mg；所述洗脱液NaOH溶液的浓度为0.1M。本专利技术所述的基于木棉纤维的牛血红蛋白印迹磁性管状微马达可以用于吸附牛血红蛋白。具体的为：在磁性分子印迹微马达静止状态下，牛血红蛋白的浓度为0.4mg.g-1，磁性分子印迹微马达的使用量为20mg，吸附时间为1h；为实现磁性分子印迹微马达的运动，在磁性分子印迹微马达运动状态下，在含2％H2O2的0.4mg.g-1牛血红蛋白溶液中，磁性分子印迹微马达的使用量为20mg，吸附时间为1h。本专利技术利用木棉作为载体，通过单端合成MnO2形成木棉管微马达(motor)。通过水热法，在微马达上负载氨基化四氧化三铁(Fe3O4@NH2)得到氨基化磁性微马达(Fe3O4@NH2-motor)，在氨基化磁性微马达表面通过牛血红蛋白与功能单体在空间结构的匹配或官能团的相互作用，形成预聚复合物，再通过适当的洗脱液将牛血红蛋白洗脱，得到在空间结构和官能团结合位点和牛血红蛋白高度一致的磁性印迹管状微马达(Fe3O4@MIP-motor)。在含H2O2的牛血红蛋白Tris-HCl缓冲液中，负载在磁性印迹微马达一端的MnO2会分解催化分解H2O2产生氧气气泡，单端产生的氧气气泡从磁性印迹微马达表面脱落产生的反向推力推动微马达运动，从而实现磁性印迹微马达在牛血红蛋白的Tris-HCl缓冲液中对牛血红蛋白的动态吸附，此外可以通过外界磁场改变微马达运动的方向，实现自驱动、定向动态吸附牛血红蛋白。本专利技术的有益效果：本专利技术制备了木棉形态的磁性分子印迹微马达，制作过程简单，易操作，可重复利用。在极低的H2O2的牛血红蛋白Tris-HCl缓冲液中可以实现动态地吸附且可以利用外界磁场改变微马达运动的方向。附图说明图1为本专利技术所制微马达的XRD曲线。图2为本专利技术所制微马达的SEM图、EDS谱图和mapping图；图中(a-b)为MnO2木棉管微马达的SEM照片及其对应的EDS图谱(c)，(d-f)为氨基化磁性微马达的SEM照片和(g-i)为磁性印迹微马达的SEM，(j-l)为MnO2木棉管微马达的mapping照片。图3(a)为本专利技术所制微马达在含2％H2O2的牛血红蛋白溶液环境中，在外界磁场的作用下时间间隔为1s的运动截图，(b)为本专利技术所制微马达在含2％H2O2的牛血红蛋白溶液环境中对应的运动轨迹图，比例尺为100μm。图4为本专利技术所制微马达在不同运动状态下对牛血红蛋白的吸附量变化曲线。图5为本专利技术所制微马达对牛血红蛋白吸附前后的IR图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。实施例1本专利技术磁性分子印迹微马达的制备(1)木棉管微马达的制备：首先对木棉进行预处理，将木棉进行在沸水中浸渍30min后在电热鼓风干燥箱中80℃烘干,然后用锋利的显微剪将将木棉剪到150μm左右。配置0.45M碱性KMnO4溶液，nKMnO4:nNaOH＝1:1，使KMnO4可以在木棉的断面的一端附着。木棉纤维既作为Mn(VII)的还原剂又作为生成MnO2的载体。将单端附着碱性KMnO4的木棉置于100W的白炽灯下照射10h。由于KMnO4氧化成MnO2,10h后木棉附着KMnO4的断面一端由紫色逐渐变为棕色。将得到的样品用蒸馏水冲洗，然后在电热鼓风干燥箱中60℃烘干1h得到MnO2木棉管微马达，记为motor。(2)Fe3O4@NH2-motor的制备：将0.5gFeCl3·6H2O溶于20ml乙二醇中，机械本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于木棉纤维的牛血红蛋白印迹磁性管状微马达，其特征在于，它是采用下述方法制备得到的：(1)木棉管微马达的制备：a)将木棉在沸水中浸渍30min后于干燥箱中80℃烘干，然后用显微剪将木棉剪到150μm左右；b)配置0.45M碱性KMnO4溶液，使KMnO4可以在木棉断面的一端附着，然后将单端附着碱性KMnO4的木棉置白炽灯下照射，照射完毕后将样品用蒸馏水冲洗，然后在干燥箱中60℃烘干1h，得到木棉管微马达motor；(2)Fe3O4@NH2‑motor的制备：将0.5g FeCl3·6H2O溶于20mL乙二醇中，机械搅拌至得到均匀的黄色溶液，然后加入3.0g 1,6‑己二胺、1.75g醋酸钠、1.0g步骤(1)中所制备的木棉管微马达，持续搅拌30min后将混合物转移至50mL反应釜中保温反应，待反应结束，将所得产物用超纯水和乙醇清洗数次即得到氨基化磁性微马达Fe3O4@NH2‑motor；(3)Fe3O4@MIP‑motor微马达的制备：将BHb溶于pH＝7.0的Tris‑HCl缓冲液中制成蛋白溶液，然后将步骤(2)所制备的氨基化磁性微马达加入到上述蛋白溶液中，将混合物搅拌混合30min使氨基化磁性印迹微马达与牛血红蛋白充分混合；然后再向混合液中加入60μL功能单体APTES和60μL功能单体OTMS，在室温下搅拌混合4h，待反应结束后将所得产物用超纯水清洗数次，使用NaOH溶液作为洗脱液以去除模板蛋白，得到的产物再用外加磁场进行分离收集干燥即得到磁性分子印迹微马达Fe3O4@MIP‑motor。...
【技术特征摘要】
1.一种基于木棉纤维的牛血红蛋白印迹磁性管状微马达，其特征在于，它是采用下述方法制备得到的：(1)木棉管微马达的制备：a)将木棉在沸水中浸渍30min后于干燥箱中80℃烘干，然后用显微剪将木棉剪到150μm左右；b)配置0.45M碱性KMnO4溶液，使KMnO4可以在木棉断面的一端附着，然后将单端附着碱性KMnO4的木棉置白炽灯下照射，照射完毕后将样品用蒸馏水冲洗，然后在干燥箱中60℃烘干1h，得到木棉管微马达motor；(2)Fe3O4@NH2-motor的制备：将0.5gFeCl3·6H2O溶于20mL乙二醇中，机械搅拌至得到均匀的黄色溶液，然后加入3.0g1,6-己二胺、1.75g醋酸钠、1.0g步骤(1)中所制备的木棉管微马达，持续搅拌30min后将混合物转移至50mL反应釜中保温反应，待反应结束，将所得产物用超纯水和乙醇清洗数次即得到氨基化磁性微马达Fe3O4@NH2-motor；(3)Fe3O4@MIP-motor微马达的制备：将BHb溶于pH＝7.0的Tris-HCl缓冲液中制成蛋白溶液，然后将步骤(2)所制备的氨基化磁性微马达加入到上述蛋白溶液中，将混合物搅拌混合30min使氨基化磁性印迹微马达与牛血红蛋白充分混合；然后再向混合液中加入60μL功能单体APTES和60μL功能单体OTMS，在室温下搅拌混合4h，待反应结束后将所得产物...
【专利技术属性】
技术研发人员：李嘉，崔新岭，郭春燕，冀菲，邴兴美，刘君，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37
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