刷状结构的阳离子性接枝微粒QPDMAEMA/SiO2对牛血清白蛋白的吸附特性

史楠 高保娇 杨青

引用本文: 史楠, 高保娇, 杨青. 刷状结构的阳离子性接枝微粒QPDMAEMA/SiO2对牛血清白蛋白的吸附特性[J]. 物理化学学报, 2014, 30(11): 2168-2176. doi: 10.3866/PKU.WHXB201409151 shu
Citation:  SHI Nan, GAO Bao-Jiao, YANG Qing. Adsorption Characteristics of Bovine Serum Albumin on Cationic Grafted Particles QPDMAEMA/SiO2 with Brush Structure[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(11): 2168-2176. doi: 10.3866/PKU.WHXB201409151 shu

刷状结构的阳离子性接枝微粒QPDMAEMA/SiO2对牛血清白蛋白的吸附特性

  • 基金项目:

    山西省青年科学基金(2013021009-1)资助 (2013021009-1)

摘要:

以微米级硅胶微粒为基质, 通过接枝聚合和大分子反应, 制备了具有刷状结构的阳离子性接枝微粒, 深入研究了其对牛血清白蛋白(BSA)的强吸附能力、吸附机理和吸附热力学. 首先使含叔胺基团的单体甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯(DMAEMA)在硅胶微粒表面发生接枝聚合, 制得接枝微粒PDMAEMA/SiO2, 然后以氯乙胺为试剂, 使接枝大分子PDMAEMA链中的叔胺基团发生季铵化反应, 获得了具有刷状结构的阳离子聚电解质的功能接枝微粒QPDMAEMA/SiO2. 测定了微粒QPDMAEMA/SiO2的zeta 电位, 实施了对BSA的等温吸附实验, 考察了介质pH值、离子强度及温度对吸附作用的影响, 研究了吸附热力学. 研究结果表明, 功能接枝微粒QPDMAEMA/SiO2 比接枝微粒PDMAEMA/SiO2 具有更高的zeta 电位, 在静电相互作用驱动下, 微粒QPDMAEMA/SiO2对BSA具有很强的吸附能力. 吸附容量随介质pH值的增大呈现先增大后减小的变化趋势,当pH值等于BSA的等电点(pI=4.7)时, 具有最高的吸附容量(高达112 mg·g-1). 以等电点为界, 离子强度对吸附容量会产生完全相反的影响作用: 当介质pH值小于BSA的等电点时, 电解质浓度增大, 吸附容量增高; 当介质pH值等于BSA的等电点时, 吸附容量几乎不随电解质的浓度发生变化. 吸附过程熵值减小而且放出热量,是一个焓驱动的吸附过程.

English

    1. [1]

      (1) Anirudhan, T. S.; Rejeena, S. R.; Tharun, A. R. Colloids Surf. BBiointerfaces 2012, 93, 49. doi: 10.1016/j.colsurfb.2011.12.010

      (1) Anirudhan, T. S.; Rejeena, S. R.; Tharun, A. R. Colloids Surf. BBiointerfaces 2012, 93, 49. doi: 10.1016/j.colsurfb.2011.12.010

    2. [2]

      (2) Jin, G.; Zhang, L.; Yao, Q. Z. J. Membr. Sci. 2007, 287, 271. doi: 10.1016/j.memsci.2006.10.047(2) Jin, G.; Zhang, L.; Yao, Q. Z. J. Membr. Sci. 2007, 287, 271. doi: 10.1016/j.memsci.2006.10.047

    3. [3]

      (3) Kopac, T.; Bozgeyik, K.; Yener, J. Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp. 2008, 322, 19. doi: 10.1016/j.colsurfa.2008.02.010(3) Kopac, T.; Bozgeyik, K.; Yener, J. Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp. 2008, 322, 19. doi: 10.1016/j.colsurfa.2008.02.010

    4. [4]

      (4) Yamasaki, K.; Chuang, V. T. G.; Maruyama, T.; Otagiri, M. Biochim. Biophys. Acta 2013, 1830, 5435. doi: 10.1016/j.bbagen.2013.05.005(4) Yamasaki, K.; Chuang, V. T. G.; Maruyama, T.; Otagiri, M. Biochim. Biophys. Acta 2013, 1830, 5435. doi: 10.1016/j.bbagen.2013.05.005

    5. [5]

      (5) Dong, Y. S.; Zhang, F.;Wang, Z. M.; Du, L.; Hao, A. Y.; Jiang, B.; Tian, M. Y.; Li, Q.; Ji, Q. A.;Wang, S. C.; Xiu, Z. L. J. Chromatogr. A 2012, 1245, 143.(5) Dong, Y. S.; Zhang, F.;Wang, Z. M.; Du, L.; Hao, A. Y.; Jiang, B.; Tian, M. Y.; Li, Q.; Ji, Q. A.;Wang, S. C.; Xiu, Z. L. J. Chromatogr. A 2012, 1245, 143.

    6. [6]

      (6) Chen, Z.; He, Y.; Shi, B.; Yang, D. C. Biochim. Biophys. Acta 2013, 1830, 5515. doi: 10.1016/j.bbagen.2013.04.037(6) Chen, Z.; He, Y.; Shi, B.; Yang, D. C. Biochim. Biophys. Acta 2013, 1830, 5515. doi: 10.1016/j.bbagen.2013.04.037

    7. [7]

      (7) Zhu, R. Y.; Xin, X.; Dai, H. Y.; Li, Q.; Lei, J. Y.; Chen, Y.; Jin, J. Protein Expr. Purif. 2012, 85, 32. doi: 10.1016/j.pep.2012.06.009(7) Zhu, R. Y.; Xin, X.; Dai, H. Y.; Li, Q.; Lei, J. Y.; Chen, Y.; Jin, J. Protein Expr. Purif. 2012, 85, 32. doi: 10.1016/j.pep.2012.06.009

    8. [8]

      (8) Hirose, M.; Tachibana, A.; Tanabe, T. Mater. Sci. Eng. C 2010, 30, 664.(9) Li, J.; Liao, X. P.; Zhang, Q. X.; Shi, B. J. Chromatogr. B 2013, 928, 131.(10) Chen, L. H.; Zhu, G. S.; Zhang, D. L.; Zhao, H.; Guo, M. Y.; Shi,W.; Qiu, S. L. J. Mater. Chem. 2009, 19, 2013.(8) Hirose, M.; Tachibana, A.; Tanabe, T. Mater. Sci. Eng. C 2010, 30, 664.(9) Li, J.; Liao, X. P.; Zhang, Q. X.; Shi, B. J. Chromatogr. B 2013, 928, 131.(10) Chen, L. H.; Zhu, G. S.; Zhang, D. L.; Zhao, H.; Guo, M. Y.; Shi,W.; Qiu, S. L. J. Mater. Chem. 2009, 19, 2013.

    9. [9]

      (11) Zhai, Z.;Wang, Y. J.; Chen, Y.; Luo, G. S. J. Sep. Sci. 2008, 31, 3527. doi: 10.1002/jssc.v31:20(11) Zhai, Z.;Wang, Y. J.; Chen, Y.; Luo, G. S. J. Sep. Sci. 2008, 31, 3527. doi: 10.1002/jssc.v31:20

    10. [10]

      (12) Wang, R.W.; Zhang, Y.; Ma, G. H.; Su, Z. G. Colloids Surf. BBiointerfaces 2006, 51, 93. doi: 10.1016/j.colsurfb.2006.05.015(12) Wang, R.W.; Zhang, Y.; Ma, G. H.; Su, Z. G. Colloids Surf. BBiointerfaces 2006, 51, 93. doi: 10.1016/j.colsurfb.2006.05.015

    11. [11]

      (13) Marcus, R. K. J. Sep. Sci. 2008, 31, 1923.(13) Marcus, R. K. J. Sep. Sci. 2008, 31, 1923.

    12. [12]

      (14) Hong, J.;Wang, Y. R.; Ye, X. H.; Zhang, Y. H. P. J. Chromatogr. B 2008, 1194, 150.(14) Hong, J.;Wang, Y. R.; Ye, X. H.; Zhang, Y. H. P. J. Chromatogr. B 2008, 1194, 150.

    13. [13]

      (15) Wang, S. Y.; Chen, K. M.; Kayitmazer, A. B.; Li. L.; Guo, X. H. Colloids Surf. B-Biointerfaces 2013, 107, 251. doi: 10.1016/j.colsurfb.2013.02.026(15) Wang, S. Y.; Chen, K. M.; Kayitmazer, A. B.; Li. L.; Guo, X. H. Colloids Surf. B-Biointerfaces 2013, 107, 251. doi: 10.1016/j.colsurfb.2013.02.026

    14. [14]

      (16) Henzler, K.; Haupt, B.; Ballauff, M. Anal. Biochem. 2008, 378, 184. doi: 10.1016/j.ab.2008.04.011(16) Henzler, K.; Haupt, B.; Ballauff, M. Anal. Biochem. 2008, 378, 184. doi: 10.1016/j.ab.2008.04.011

    15. [15]

      (17) Wittemann, A.; Ballauff, M. Macromol. Biosci. 2005, 5, 13.(17) Wittemann, A.; Ballauff, M. Macromol. Biosci. 2005, 5, 13.

    16. [16]

      (18) Chen, K.; Zhu, Y.; Li, L.; Lu, Y.; Guo, X. Macromol. Rapid Commun. 2010, 31, 1440.(18) Chen, K.; Zhu, Y.; Li, L.; Lu, Y.; Guo, X. Macromol. Rapid Commun. 2010, 31, 1440.

    17. [17]

      (19) Chen, K.; Zhu, Y.; Zhang, Y.; Li, L.; Lu, Y.; Guo, X. Macromolecules 2011, 44, 632. doi: 10.1021/ma102337c(19) Chen, K.; Zhu, Y.; Zhang, Y.; Li, L.; Lu, Y.; Guo, X. Macromolecules 2011, 44, 632. doi: 10.1021/ma102337c

    18. [18]

      (20) Ahmad, A.; Liu, X. C.; Li, L.; Guo, X. H. Adv. Chem. Eng. 2014, 44, 193. doi: 10.1016/B978-0-12-419974-3.00004-X(20) Ahmad, A.; Liu, X. C.; Li, L.; Guo, X. H. Adv. Chem. Eng. 2014, 44, 193. doi: 10.1016/B978-0-12-419974-3.00004-X

    19. [19]

      (21) Fang, X. L.; Gao, B. J.; Huang, X.W.; Zhang, Y. Q.; Gu, L. Y. Acta Polym. Sin. 2012, No. 12, 1472. [房晓琳, 高保娇,黄小卫, 张永奇, 顾来沅. 高分子学报, 2012, No. 12, 1472.](22) Amara, M.; Kerdjoudj, H. Talanta 2003, 60, 991. doi: 10.1016/S0039-9140(03)00155-3(21) Fang, X. L.; Gao, B. J.; Huang, X.W.; Zhang, Y. Q.; Gu, L. Y. Acta Polym. Sin. 2012, No. 12, 1472. [房晓琳, 高保娇,黄小卫, 张永奇, 顾来沅. 高分子学报, 2012, No. 12, 1472.](22) Amara, M.; Kerdjoudj, H. Talanta 2003, 60, 991. doi: 10.1016/S0039-9140(03)00155-3

    20. [20]

      (23) Yang, H.; Zheng, Q.; Cheng, R. S. Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp. 2012, 407, 1. doi: 10.1016/j.colsurfa.2012.05.031(23) Yang, H.; Zheng, Q.; Cheng, R. S. Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp. 2012, 407, 1. doi: 10.1016/j.colsurfa.2012.05.031

    21. [21]

      (24) Ballauff, M.; Borisov, O. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2006, 11, 316. doi: 10.1016/j.cocis.2006.12.002(24) Ballauff, M.; Borisov, O. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2006, 11, 316. doi: 10.1016/j.cocis.2006.12.002

    22. [22]

      (25) van der Veen, M.; Norde,W.; Stuart, M. C. Colloids Surf. BBiointerfaces 2004, 35, 33.(25) van der Veen, M.; Norde,W.; Stuart, M. C. Colloids Surf. BBiointerfaces 2004, 35, 33.

    23. [23]

      (26) Shamim, N.; Liang, H.; Hidajat, K.; Uddin, M. S. J. Colloid Interface Sci. 2008, 320, 15.(26) Shamim, N.; Liang, H.; Hidajat, K.; Uddin, M. S. J. Colloid Interface Sci. 2008, 320, 15.

    24. [24]

      (27) Li,W. K.; Li, S. J. Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp. 2007, 295, 159. doi: 10.1016/j.colsurfa.2006.08.046(27) Li,W. K.; Li, S. J. Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp. 2007, 295, 159. doi: 10.1016/j.colsurfa.2006.08.046

    25. [25]

      (28) Peng, Z. G.; Hidajat, K.; Uddin, M. S. Colloids Surf. BBiointerfaces 2004, 35, 169. doi: 10.1016/j.colsurfb.2004.03.010(28) Peng, Z. G.; Hidajat, K.; Uddin, M. S. Colloids Surf. BBiointerfaces 2004, 35, 169. doi: 10.1016/j.colsurfb.2004.03.010

    26. [26]

      (29) Bayramo?lu, G.; Ekici, G.; Be?irli, N.; Arica, M. Y. Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp. 2007, 310, 68. doi: 10.1016/j.colsurfa.2007.05.067(29) Bayramo?lu, G.; Ekici, G.; Be?irli, N.; Arica, M. Y. Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp. 2007, 310, 68. doi: 10.1016/j.colsurfa.2007.05.067

    27. [27]

      (30) Fu, H. Y.; Gao, B. J.; Niu, Q. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 359. [付红艳, 高保娇, 牛庆媛. 物理化学学报, 2010, 26, 359.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100207(30) Fu, H. Y.; Gao, B. J.; Niu, Q. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 359. [付红艳, 高保娇, 牛庆媛. 物理化学学报, 2010, 26, 359.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20100207

    28. [28]

      (31) Cestari, A. R.; Vieira, E. F. S.; Mattos, C. R. S. J. Chem. Thermodyn. 2006, 38, 1092. doi: 10.1016/j.jct.2005.11.011(31) Cestari, A. R.; Vieira, E. F. S.; Mattos, C. R. S. J. Chem. Thermodyn. 2006, 38, 1092. doi: 10.1016/j.jct.2005.11.011

    29. [29]

      (32) Anjos, F. S. C.; Vieira, E. F. S.; Cestaril, A. R. J. Colloid Interface Sci. 2002, 253, 243. doi: 10.1006/jcis.2002.8537(32) Anjos, F. S. C.; Vieira, E. F. S.; Cestaril, A. R. J. Colloid Interface Sci. 2002, 253, 243. doi: 10.1006/jcis.2002.8537

    30. [30]

      (33) Benhamou, A.; Basly, J. P.; Baudu, M.; Derriche, Z.; Hamacha, R. J. Colloid Interface Sci. 2013, 404, 135.

      (33) Benhamou, A.; Basly, J. P.; Baudu, M.; Derriche, Z.; Hamacha, R. J. Colloid Interface Sci. 2013, 404, 135.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  390
  • 文章访问数:  870
  • HTML全文浏览量:  39
文章相关
  • 发布日期:  2014-10-30
  • 收稿日期:  2014-06-16
  • 网络出版日期:  2014-09-15
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章