聚合物介导高性能琼脂糖整体柱及其制备方法技术

本发明专利技术属于生物工程技术领域，具体涉及聚合物介导高性能琼脂糖整体柱及其制备方法。包括步骤：(1)制备功能性聚合物；(2)制备叠氮化琼脂糖整体柱；(3)制备聚合物功能化琼脂糖整体柱。本发明专利技术将功能化聚合物与大孔琼脂糖整体柱结合，得到了一种高性能、方法简单并具备良好机械强度的大孔琼脂糖整体柱，将其应用于生物分离下游体系具有重要的意义。物分离下游体系具有重要的意义。物分离下游体系具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
聚合物介导高性能琼脂糖整体柱及其制备方法

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[0001]本专利技术属于生物工程
，具体涉及聚合物介导高性能琼脂糖整体柱及其制备方法。

技术介绍
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[0002]生物技术的迅速发展不仅为新型产品的拓展打开了思路，更为下游产品纯化技术提出了更高的要求。为了更好的适应新生物产品的分离纯化需求，下游设计生物纯化制备领域的各个环节均需要获得有效的纯化，其中设计到生物物质纯化关键的核心色谱介质仍旧是重点改进目标之一。目前色谱介质仍旧占据下游生物产品纯化的核心，其中以琼脂糖为基质的色谱凝胶仍在生物纯化领域占据不可取代的地位；其在亲和、疏水、排阻色谱等领域均占据广阔的市场。琼脂糖层析介质具有开放性的网络结构，作为色谱介质在生化领域中具有异质性影响低、生物相容性高、易于操作等优势。其中Ni亲和柱是生物下游应用最广泛的填料之一，在生物产品的制备过程具有至关重要的作用。目前市场应用的琼脂糖介质均以琼脂糖微球的形式存在，但现有的琼脂糖微球在分离效率等方面难以满足生物分离领域对高效率分离介质的需求。尤其现有琼脂糖微球较小的孔隙结构导致极大的传质阻力，同时对于复杂生物基质的耐受性会进一步下降，这一点在生物纯化领域尤其大规模制备领域会带来较大的负面影响。因此如何基于琼脂糖介质开发新型的色谱层析材料是解决现有生物技术下游制备领域关键平静性技术的最佳方案。
[0003]与传统颗粒层析介质相比，整体柱因为具有处理时间短、流量大、柱压低的优势已经引起人们的广泛关注。早期整体柱固定相利用自由基聚合反应形成整体凝胶，但是因为其内部不具备大孔结构导致扩散性能较差；聚氨酯泡沫作为整体柱的另一种尝试被应用与气相色谱分离；但是这些整体凝胶均具有制备方法复杂、渗透率低、凝胶过软等的劣势；大孔化学凝胶在很大程度上解决了整体柱结构强度及渗透性的问题，但其化学基团往往带来非特异性吸附的问题。以琼脂糖构建大孔凝胶整体柱不仅可以避免基质的非特异性吸附，更可以发挥琼脂糖温度可控固相转变的优势，简化制备过程；且琼脂糖易于修饰特点可以从分发挥其多功能性的优势，构建新型的色谱层析介质。
[0004]大孔凝胶高通透性的优势在提高基质耐受性的同时也导致其吸附量不足。大孔凝胶体系之下，样品溶液通过凝胶层析介质的速度会增大，因此仅凝胶表面的亲核基团可以有效发挥亲和识别功能；琼脂糖介质虽然可以通过调节其浓度进而调节整体柱的孔隙比例，但增大浓度会进一步降低其通透性。功能化聚合物通过提供中间桥架构建多位点亲和识别体系，在溶液体系中通过扩散的三维结构实现对目标物的高容量富集；因此将功能化聚合物与大孔琼脂糖整体柱结合开发一种高性能、方法简单并具备良好机械强度的大孔琼脂糖整体柱艺并应用于生物分离下游体系具有重要的意义。

技术实现思路
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[0005]本专利技术要解决的技术问题是琼脂糖介质应用在大孔凝胶时可以通过调节其浓度
进而调节整体柱的空袭比例，但增大浓度会进一步降低其通透性。
[0006]为解决上述问题，本专利技术将功能化聚合物与大孔琼脂糖整体柱结合，得到了一种高性能、方法简单并具备良好机械强度的大孔琼脂糖整体柱。
[0007]为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现，聚合物介导高性能琼脂糖整体柱的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)制备功能性聚合物；
[0009](2)制备叠氮化琼脂糖整体柱；
[0010](3)制备聚合物功能化琼脂糖整体柱。
[0011]进一步的，在步骤(3)的聚合物功能化琼脂糖整体柱复合材料表面引入IDA或NTA基团。具体为将步骤(3)获得的聚合物功能化琼脂糖整体柱分散在10％NiCl2水溶液中(w/v)，随后室温下振荡摇晃6h；获得的样品用去离子水充分清洗之后保存在20％乙醇水溶液中备用，命名为AG@poly(NIPAm
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co
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GMA)@IDA(NTA)
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Ni。
[0012]进一步的，步骤(1)为将甲基丙烯酸缩水甘油酯、共聚物、偶氮二异丁腈、2
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苯基
‑2‑
丙基苯并二硫溶解在甲醇中，在冰浴条件下去除空气；然后样品封闭并于70℃条件下反应24h；去除杂质后40℃旋转蒸发干燥得到聚合物Poly(NIPAm
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co
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GMA)；甲基丙烯酸缩水甘油酯、共聚物为单体用于构建聚合物，偶氮二异丁腈为引发剂、2
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苯基
‑2‑
丙基苯并二硫为RAFT试剂，用于聚合物的眼神；在体系中在AIBN的初始催化下，聚合物单体以RAFT试剂为引导合成结构及分子量可控聚合物。
[0013]将亚氨基二乙酸或NΑ,NΑ
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二(羧甲基)
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L
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赖氨酸，与炔丙氨溶解于碳酸盐缓冲液中，调节 ph至11.0，得到混合液；将Poly(NIPAm
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co
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GMA)溶解与甲醇中，随后与上述混合液混合并在80℃下搅拌反应12h，去除杂质后旋转蒸发干燥得到功能性聚合物 poly(NIPAm
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co
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GMA)@IDA@alkyne。其中，亚氨基二乙酸或NΑ,NΑ
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二(羧甲基)
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L
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赖氨酸用于偶联Ni2+，Cu2+，Co2+等离子；炔丙氨用于实现聚合物在琼脂糖凝胶整体柱表面经点击化学反应聚合。期间，三种试剂的氨基与环氧基发生反应，实现修饰。
[0014]进一步的，所述共聚物为N
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异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸，甲基丙烯酸羟乙酯，甲基乙烯酸，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的一种或一种以上的混合物，形成具有不同结构及基团的聚合物。
[0015]进一步的，步骤(2)为将琼脂糖溶液利用微波加热方法至溶液透明，待温度下降至与有机体系的沸点一致与油相溶液混合搅拌形成均一的乳液；乳液随后转移到4℃条件下冷却，去除杂质后命名为AG；琼脂糖在水中加热到90℃以上溶解，并在温度下降到35
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40℃时可以形成良好的半固体状凝胶；将琼脂糖溶液与油相溶液混合时，油相中乳化剂分子的一端亲水，另一端亲油。经过搅拌后，油相与琼脂糖溶液被分散成小颗粒，并在乳化剂的作用下混合。整个体系的形态是水以小液滴的形式分散于油中。
[0016]将上述琼脂糖整体柱AG分散在1.0M NaOH溶液中，随后在溶液中加入环氧氯丙烷，二甲基亚砜及硼氢化钠；随后获得的样品体系在40℃条件下振荡反应6h；随后将获得的凝胶清洗干净，命名为AG@epoxy。1)环氧氯丙烷将活泼的环氧基团引入AG上，以利于AG 与亲和配基在常温或低温下反应制备亲和吸附介质。环氧氯丙烷在活化的同时，又使AG达到一定程度的交联，不仅改进了AG的机械性能，且对强碱和热的耐受性能大大增加。2)二甲基亚砜可消除琼脂糖凝胶与环氧氯丙烷之间的相界面，促进活化试剂的溶解，提高了琼脂糖色
谱介质中环氧基的修饰密度，并通过对环氧氯丙烷浓度及反应时间的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.聚合物介导高性能琼脂糖整体柱的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)制备功能性聚合物；(2)制备叠氮化琼脂糖整体柱；(3)制备聚合物功能化琼脂糖整体柱。2.如权利要求1所述的聚合物介导高性能琼脂糖整体柱的制备方法，其特征在于：在步骤(3)的聚合物功能化琼脂糖整体柱复合材料表面引入IDA或NTA基团。3.如权利要求1所述的聚合物介导高性能琼脂糖整体柱的制备方法，其特征在于：步骤(1)为将甲基丙烯酸缩水甘油酯、共聚物、偶氮二异丁腈、2
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苯基
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丙基苯并二硫溶解在甲醇中，在冰浴条件下去除空气；然后样品封闭并于70℃条件下反应24h；去除杂质后40℃旋转蒸发干燥得到聚合物Poly(NIPAm
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GMA)；将亚氨基二乙酸或NΑ,NΑ
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二(羧甲基)
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赖氨酸，与炔丙氨溶解于碳酸盐缓冲液中，调节ph至11.0，得到混合液；将Poly(NIPAm
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GMA)溶解与甲醇中，随后与上述混合液混合并在80℃下搅拌反应12h，去除杂质后旋转蒸发干燥得到功能性聚合物。4.如权利要求1所述的聚合物介导高性能琼脂糖整体柱的制备方法，其特征在于：所述共聚物为N
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异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸，甲基丙烯酸羟乙酯，甲基乙烯酸，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯中的一种或一种以上的混合物。5.如权利要求1或3所述的聚合物介导高性能琼脂糖整体柱的制备方法，其特征在于：步骤(2)为将琼脂糖溶液利用微波加热方法至溶液透明，待温度下...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑洪伟，薛长湖，王长云，魏发奕，王磊，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：