专利名称：一种静电纺葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法
技术领域：
本发明属于纳米纤维膜的制备领域，特别涉及一种静电纺葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法。
背景技术：
糖与蛋白质，脂类和核酸一样，是构成生物体的重要成分，在细胞的构建，细胞的生物合成和细胞生命活动的调控中，糖均扮演着重要的角色，其中广泛存在的糖缀合物参与了一些重要的生理过程，人们尝试将糖基固定到不同载体表面，来模拟糖的各种生物功能。糖基化膜具有高度亲水性及良好的生物相容性，并且由于糖类可以和蛋白质特异性识另O，来完成生物信息的传递。因此，制备糖基化薄膜，并且应用于蛋白质的特异性识别具有很广泛的应用前景。静电纺丝技术是一种利用带电荷的高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形制备纳米到亚微米尺寸聚合物纤维的技术，可以获得纳米到微米尺寸纤维材料。静电纺制备的纤维具有极大的比表面积，高孔隙率等优点。这些特性使得该纤维在过滤、组织工程、超敏感传感器等方面有很大的潜在应用前景。糖基化纳米纤维的制备，目前主要有两种途径:一是通过含糖不饱和单体聚合合成含糖聚合物，在通过静电纺丝得到(CN1843592)，这种方法可以更好的讲纳米纤维的优点和糖基的功能性结合起来。二是通过大分子反应将糖基固定到纳米纤维的表面，基表面修饰的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种静电纺葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，该方法操作简单，产物易处理且经济环保；本发明的膜材料含有丰富的可反应亲水活性功能基团，具有应用其做后续相关实验分析的潜力。本发明的一种静电纺葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，包括:(I)将摩尔比为1-4:1的壬二酸二乙烯酯和葡萄糖溶于无水吡啶中，加入碱性蛋白酶，于40-60°C反应3-5天，分离提纯，得到葡萄糖壬二酸二乙烯脂；其中碱性蛋白酶和壬二酸二乙烯酯和葡萄糖的吡啶溶液的质量体积比为0.5-1.5g:50-100ml ；(2)将上述葡萄糖壬二酸二乙烯脂加入引发剂、丙烯腈和溶剂，然后在55-60°C氮气保护条件下，搅拌反应3-5h，聚合反应结束后得到葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物；其中引发剂的用量为葡萄糖壬二酸二乙烯脂质量分数的0.2-2% ;葡萄糖壬二酸二乙烯脂与丙烯腈的摩尔比为1:1-1:50。(3)将葡萄糖壬二酸二乙烯脂和葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物溶于溶剂中，搅拌，静置，得到纺丝液，然后进行静电纺丝，干燥，即得葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜，其中葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物占葡萄糖壬二酸二乙烯脂和葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物质量之和的质量分数为10-90%。所述步骤(I)中分离提纯方式为:硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯，展开剂为体积比为17:3:1的乙酸乙酯/甲醇/水，用I2显色。所述步骤(2)中引发剂为过硫酸铵。所述步骤(2)中溶剂为水。所述步骤(2)中葡萄糖壬二酸二乙烯脂与丙烯腈物质的量的浓度之和为2_3mol/L0所述步骤(3)中溶剂为DMAC和DMF混合溶液，DMAC与DMF的体积比为1_10:1。所述步骤(3)中得到的葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液中，葡萄糖壬二酸二乙烯脂和葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物的总浓度为4-9wt% ;葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物占葡萄糖壬二酸二乙烯脂和葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物质量之和的质量分数为40%、50%或60%。所述步骤(3)中静电纺丝工艺参数为:注射器规格为5mL，针头内径为0.4-0.7mm,喷出流速0.8-2mL/h，静电压10-18kV，接收屏采用铝箔接地接收，接受距离为10_20cm。所述步骤(3)中干燥温度为40_60°C，干燥时间为24_48h。所述步骤(3)所得的葡萄糖修饰的纳米纤维膜在蛋白质的分离纯化中以及在研究糖类与蛋白质特异性吸附机理中的应用。糖基修饰温敏性纳米纤维在蛋白质识别中的应用。将糖基修饰丙烯腈基纳米纤维膜浸入FL-Con A溶液中，室温下震荡吸附2小时，滤出，清洗。利用糖基与特定蛋白质的特异性吸附作用，纳米纤维会选择性的吸附蛋白质，用高浓度的糖溶液可以把蛋白质从纤维上洗脱下来，从而实现混合液中蛋白质的分离。糖是一类多羟基化合物，广泛存在于生物体内，具有极强的亲水性，因此，把糖引入材料的表面，将有效改善材料表面的性质。因此，含糖聚合物经常被用来改善材料的亲水性及特定蛋白质的特异性吸附。本发明将丙烯腈和葡萄糖壬二酸二乙烯脂共聚电纺，获得直径和孔径在纳米级的膜材料葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈超细纳米纤维膜。这种膜材料含有丰富的糖基功能基团，提高了材料表面的特异性吸附及改善材料表面的生物相容性，具有应用其做后续相关实验分析的潜力。有益.效果(I)本发明采用水相沉淀聚合方法制备了葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物，制备方法操作简单、产物易处理且经济环保；(2)本发明的膜材料含有丰富的糖基功能基团，提高了材料表面的特异性吸附并改善材料表面的生物相容性，具有应用其做后续相关实验分析的潜力。
图1为实施例1所得的含糖纳米纤维膜的扫描电镜照片(纺丝电压为16kV，接收距离为15cm,喷射流速为1.5mL/h)；图2为实施例2所得的含糖纳米纤维膜的扫描电镜照片(纺丝电压为16kV，接收距离为15cm,喷射流速为1.5mL/h)；
图3为实施例3所得的含糖纳米纤维膜的扫描电镜照片(纺丝电压为16kV，接收距离为15cm,喷射流速为1.5mL/h)；图4为在室温条件下的Con A吸附的CLSM图片，其中，(A)实施例1葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜对ConA的吸附；(A’ )葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜对ConA的脱吸附；⑶实施例2葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜对ConA的吸附；(B’ )葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜对ConA的脱吸附；(C)实施例3葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜对ConA的吸附；(C’)葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜对ConA的脱吸附，图中所有的比例尺单位为200um。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1(I)将壬二酸二乙烯酯与葡萄糖按一定的比例(4:1，摩尔比)溶解在IOOmL无水吡啶中，加入1.5g碱性蛋白酶，放入50°C恒温振荡培养箱中反应4天，转速为210rpm，利用酶促合成技术合成葡萄糖壬二酸二乙烯脂。反应结束后，粗产物用硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯，展开剂为乙酸乙酯、甲醇和水(17:3:1，v/v/v)，用I2显色。(2)将上述糖脂放于微量聚合管中，加入H2O作溶剂(葡萄糖壬二酸二乙烯脂与丙烯腈物质的量的浓度之和为2.5mol/L H2O),用过硫酸铵(APS)(占葡萄糖乙烯脂质量分数为1.0%)作为引发剂，加入丙烯腈，其中葡萄糖壬二酸二乙烯脂与丙烯腈的摩尔比为1:20密封，用油泵抽真空后通氮气，反复多次。将体系置于55 60°C氮气保护下搅拌反应3h。(2)将葡萄糖壬二酸二乙烯脂和葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物溶于DMAC:DMF=2:1 (v/v)的混合溶液中，得到浓度为4wt%的纺丝溶液，其中葡萄糖壬二酸二乙烯脂占葡萄糖壬二酸二乙烯脂和葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物之和的质量分数为21.5%搅拌数小时至完全溶解，静置数小时使纺丝液中气泡完全搅拌形成均一纺丝液。(4)用注射器抽取葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液，固定于静电纺丝装置上，控制喷出流速1.5mL/h，静电压16kV，接收屏采用铝箔接地接收，针头与接收屏的距离为15cm，采用正交方法(改变某一参数，固定其他的参数)调节不同纺丝参数进行电纺，葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物超细纳米纤维膜；放入真空干燥箱中60 80°C恒温干燥36h，制成再生纳米复合膜，其电镜照片如图1所示。(5)葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜对ConA的吸附配制HEPES 缓冲溶液，pH 为 7.5，其中 IOmM HEPES,0.15M NaCl,0.1mMCa2+，0.01mMMn2+。将实施例1制备的葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜先后用PBS缓冲溶液预处理(20 30min)，以除去膜表面的污染物，取0.5mg待测膜，剪碎后放入试管中，分别加入I IOmL相同浓度的FL-Con A溶液，在25°C和37°C往返水域恒温振荡器避光恒温2h。待吸附平衡后，取出膜，用HEPES缓冲溶液清洗4-8次，后在室温下真空干燥。干燥结束后利用CLSM测定材料表面的荧光强度。如图4(A)。(6)葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜对ConA的脱吸附将上述吸附FL-Con A的膜材料浸入200 μ L的浓度为IM的葡萄糖溶液中，在25°C和37°C条件下脱吸附24h。然后，将膜材料用HEPES清洗4-8次，后在室温下真空干燥。干燥结束后利用CLSM测定材料表面的荧光强度。如图4(A’ )。实施例2(I)将壬二酸二乙烯酯与葡萄糖按一定的比例(4:1，摩尔比)溶解在IOOmL无水吡啶中，加入1.5g碱性蛋白酶，放入50°C恒温振荡培养箱中反应4天，转速为210rpm，利用酶促合成技术合成葡萄糖壬二酸二乙烯脂。反应结束后，粗产物用硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯，展开剂为乙酸乙酯、甲醇和水(17:3:1，v/v/v)，用I2显色。(2)将上述糖脂放于微量聚合管中，加入H2O作溶剂(葡萄糖壬二酸二乙烯脂与丙烯腈物质的量的浓度之和为2.5mol/L H2O),用过硫酸铵(APS)(占葡萄糖乙烯脂质量分数为1.0%)作为引发剂，加入丙烯腈，其中葡萄糖壬二酸二乙烯脂与丙烯腈的摩尔比为1:20密封，用油泵抽真空后通氮气，反复多次。将体系置于55 60°C氮气保护下搅拌反应3h。(3)将葡萄糖壬二酸二乙烯脂和葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物溶于DMAC:DMF=2:1 (v/v)的混合溶液中，得到浓度为6wt%的纺丝溶液，其中葡萄糖壬二酸二乙烯脂占葡萄糖壬二酸二乙烯脂和葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物的之和的质量分数为21.5%，搅拌数小时至完全溶解，静置数小时使纺丝液中气泡完全搅拌形成均一纺丝液。(4)用注射器抽取葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液，固定于静电纺丝装置上，控制喷出流速1.5ml/h，静电压16kV，接收屏采用铝箔接地接收，针头与接收屏的距离为15cm，采用正交方法(改变某一参数，固定其他的参数)调节不同纺丝参数进行电纺，葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物超细纳米纤维膜；放入真空干燥箱中60 80°C恒温干燥36h，制成再生纳米复合膜，其电镜照片如图2所示。(5)葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜对ConA的吸附配制HEPES 缓冲溶液，pH 为 7.5，其中 IOmM HEPES,0.15M NaCl,0.1mMCa2+，0.01mMMn2+。将实施例2制备的葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜先后用PBS缓冲溶液预处理(20 30min)，以除去膜表面的污染物，取0.5mg待测膜，剪碎后放入试管中，分别加入I IOmL相同浓度的FL-Con A溶液，在25°C和37°C往返水域恒温振荡器避光恒温2h。待吸附平衡后，取出膜，用HEPES缓冲溶液清洗4-8次，后在室温下真空干燥。干燥结束后利用CLSM测定材料表面的荧光强度。如图4(B)。(6)葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜对ConA的脱吸附将上述吸附FL-Con A的膜材料浸入200 μ L的浓度为IM的葡萄糖溶液中，在25°C和37°C条件下脱吸附24h。然后，将膜材料用HEPES清洗4-8次，后在室温下真空干燥。干燥结束后利用CLSM测定材料表面的荧光强度。如图4(B’ )。实施例3(I)将壬二酸二乙烯酯与葡萄糖按一定的比例(4:1，摩尔比)溶解在IOOmL无水吡啶中，加入1.5g碱性蛋白酶，放入60°C恒温振荡培养箱中反应4天，转速为210rpm，利用酶促合成技术合成葡萄糖壬二酸二乙烯脂。反应结束后，粗产物用硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯，展开剂为乙酸乙酯、甲醇和水(17:3:1，v/v/v)，用I2显色。(2)将上述糖脂放于微量聚合管中，加入H2O作溶剂(葡萄糖壬二酸二乙烯脂与丙烯腈物质的量的浓度之和为2.5mol/L H2O),用过硫酸铵(APS)(占葡萄糖乙烯脂质量分数为1.0%)作为引发剂，加入丙烯腈，其中葡萄糖壬二酸二乙烯脂与丙烯腈的摩尔比为1:20密封，用油泵抽真空后通氮气，反复多次。将体系置于55 60°C氮气保护下搅拌反应3h。(3)将葡萄糖壬二酸二乙烯脂和葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物溶于DMAC:DMF=2:1 (v/v)的混合溶液中，得到浓度为8wt%的纺丝溶液；其中葡萄糖壬二酸二乙烯脂占葡萄糖壬二酸二乙烯脂和葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物之和的质量分数为21.5%，搅拌数小时至完全溶解，静置数小时使纺丝液中气泡完全搅拌形成均一纺丝液。(4)用注射器抽取葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液，固定于静电纺丝装置上，控制喷出流速1.5mL/h，静电压16kV，接收屏采用铝箔接地接收，针头与接收屏的距离为15cm，采用正交方法(改变某一参数，固定其他的参数)调节不同纺丝参数进行电纺，葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物超细纳米纤维膜；放入真空干燥箱中60 80°C恒温干燥36h，制成再生纳米复合膜，其电镜照片如图3所示。(5)葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜对ConA的吸附配制HEPES 缓冲溶液，pH 为 7.5，其中 IOmM HEPES,0.15M NaCl,0.1mMCa2+，0.01mMMn2+。将实施例3制备的葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜先后用PBS缓冲溶液预处理(20 30min)，以除去膜表面的污染物，取0.5mg待测膜，剪碎后放入试管中，分别加入I IOmL相同浓度的FL-Con A溶液，在25°C和37°C往返水域恒温振荡器避光恒温2h。待吸附平衡后，取出膜，用HEPES缓冲溶液清洗4-8次，后在室温下真空干燥。干燥结束后利用CLSM测定材料表面的荧光强度。如图4(C)。(6)葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜对ConA的脱吸附将上述吸附FL-Con A的膜材料浸入200 μ L的浓度为IM的葡萄糖溶液中，在25°C和37°C条件下脱吸附24h。然后，将膜材料用HEPES清洗4-8次，后在室温下真空干燥。干燥结束后利用CLSM测定材料表面的荧光强度。如图4(C’ )。
权利要求
1.一种静电纺葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，包括: (1)将摩尔比为1-4:1的壬二酸二乙烯酯和葡萄糖溶于无水吡啶中，加入碱性蛋白酶，于40-60°C反应3-5天，分离提纯，得到葡萄糖壬二酸二乙烯脂；其中碱性蛋白酶和壬二酸二乙烯酯和葡萄糖的吡啶溶液的质量体积比为0.5-1.5g:50-100ml ； (2)将上述葡萄糖壬二酸二乙烯脂加入引发剂、丙烯腈和溶剂，然后在55-60°C氮气保护条件下，搅拌反应3-5h，聚合反应结束后得到葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物；其中引发剂的用量为葡萄糖壬二酸二乙烯脂质量分数的0.2-2% ;葡萄糖壬二酸二乙烯脂与丙烯腈的摩尔比为1:1-1:50 ; (3)将葡萄糖壬二酸二乙烯脂和葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物溶于溶剂中，搅拌，静置，得到纺丝液，然后进行静电纺丝，干燥，即得葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜，其中葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物占葡萄糖壬二酸二乙烯脂和葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物质量之和的质量分数为10-90%。
2.根据权利要求1所述的一种静电纺葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于:所述步骤(I)中分离提纯方式为:硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯，展开剂为体积比为17:3:1的乙酸乙酯、甲醇和水，用I2显色。
3.根据权利要求1所述的一种静电纺葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中引发剂为过硫酸铵。
4.根据权利要求1所述的一种静电纺葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中溶剂为水。
5.根据权利要求1所述的一种静电纺葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中葡萄糖壬二酸二乙烯脂与丙烯腈物质的量的浓度之和为2-3mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种静电纺葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中溶剂为DMAC和DMF混合溶液，DMAC与DMF的体积比为1-10:1。
7.根据权利要求1所述的一种静电纺葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中得到的葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物纺丝液中，葡萄糖壬二酸二乙烯脂和葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物的总浓度为4-9wt% ;葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物占葡萄糖壬二酸二乙烯脂和葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物质量之和的质量分数为40%、50%或60%。
8.根据权利要求1所述的一种静电纺葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中静电纺丝工艺参数为:注射器规格为5mL，针头内径为0.4-0.7mm,喷出流速0.8_2mL/h，静电压10_18kV，接收屏采用铝箔接地接收，接受距离为10_20cm。
9.根据权利要求1所述的一种静电纺葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中干燥温度为40-60°C，干燥时间为24-48h。
10.根据权利要求1所述的一种静电纺葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)所得的葡萄糖修饰的纳米纤维膜在蛋白质的分离纯化中以及在研究糖类与蛋白质特异性吸附机理中的应用。
全文摘要
本发明涉及一种静电纺葡萄糖脂/丙烯腈共聚物纳米纤维膜的制备方法，包括将壬二酸二乙烯酯和葡萄糖溶于无水吡啶中，加入碱性蛋白酶，于40-60℃反应3-5天，分离提纯，得到葡萄糖壬二酸二乙烯脂；将上述葡萄糖壬二酸二乙烯脂加入引发剂、丙烯腈和溶剂，然后在55-60℃氮气保护条件下，搅拌反应3-5h，得到葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物；将葡萄糖壬二酸二乙烯脂和葡萄糖壬二酸二乙烯脂/丙烯腈共聚物溶于溶剂中，搅拌，静置，得到纺丝液，静电纺丝，干燥，即得。本发明制备方法操作简单，产物易处理且经济环保；膜材料含有丰富的可反应亲水活性功能基团，有应用其做后续相关实验分析的潜力。
文档编号B01D15/08GK103194857SQ20131012608
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月12日 优先权日2013年4月12日
发明者朱利民, 王蕾, 权静 申请人:东华大学