论文部分内容阅读
亲和膜色谱技术由于具有分离效率高、步骤简单、适合于大规模生产等优点,在蛋白分离纯化过程中具有广阔的应用前景。膜材料的选择对亲和膜的应用具有重要意义。对此,我们开发了一种新型大孔壳聚糖聚乙烯醇膜,并螯合金属离子制备亲和膜,将制备的亲和膜应用于牛血清蛋白(BSA)与组氨酸标记蛋白的纯化中。具体研究内容如下:首先,以壳聚糖聚乙烯醇膜做为载体,以硅胶做为制孔剂,利用环氧氯丙烷活化,偶联间隔臂亚氨基二乙酸,制备出了改性大孔壳聚糖聚乙烯醇膜。通过SEM、FTⅠR、XRD对膜结构表征,结果表明制备的膜具有很好的机械强度与孔径结构,当40 ml制膜混合溶液中加入2 g硅胶时,膜的孔径大小为1.39μm。改性后膜表面官能团N-H2吸收峰减弱,而酰胺Ⅱ带(δN-H)和酰胺Ⅰ带(δC=O)吸收峰加强。膜的晶体结构在改性后也发生了改变。元素分析仪测得膜上间隔臂连接量约为3.79 mg/g。在此基础上利用亚氨基二乙酸螯合Cu2+、Ni2+制备出亲和膜。结果表明改性前膜对Cu2+、Ni2+的最大螯合量分别为80 mg/g与70 mg/g;改性后膜对Cu2+、Ni2+对的螯合量分别为98 mg/g与80 mg/g。改性后的壳聚糖聚乙烯醇膜对Cu2+、Ni2+的螯合量增加。螯合过程为吸热过程,并且随着Cu2+、Ni2+初始浓度的升高螯合量增加,在Cu2+、Ni2+浓度为0.1 mol/L时达到饱和。改性膜对Cu2+、Ni2+螯合的最佳条件:温度35℃,pH 7、5.8,NaCl离子浓度0.8、1 mol/L。改性膜对金属离子的螯合过程满足Langmuir,Freundlich模型,热力学参数△G0,△H0,△S0分别为-8.57 kJ/mol(288 K),-8.45 kJ/mol(288 K);6.40 kJ/mol,15.91 kJ/mol;0.054 kJ(mol/K),0.085 kJ(mol/K)。结果显示金属离子在改性膜上的螯合为吸热自发过程。动力学分析适合Pseudo second-order kinetics模型。为了研究螯合金属离子亲和膜对组氨酸标记蛋白纯化能力,我们以牛血清白蛋白(BSA)与丝氨酸羟甲基转移酶(SHMT)为目标蛋白,研究了制备的亲和膜对蛋白质的分离能力。BSA吸附实验表明,螯合Ni2+的亲和膜对BSA有最大吸附量为14 mg/g。最佳吸附条件:BSA初始浓度1.2 mg/ml,NaCl离子浓度0.6mol/L,pH 7。螯合Cu2+亲和膜对SHMT的纯化倍数为10.02,最佳纯化条件:温度15℃,pH 8,盐离子浓度0.6 mol/L。螯合Ni2+亲和膜对SHMT纯化倍数为9.01,最佳纯化条件:温度4℃,pH 7,盐离子浓度0.6 mol/L。亲和膜对SHMT的穿透曲线表明,膜上具有良好的孔径结构,有效的减小了轴向扩散效应,提高了亲和配基的利用率;进一步利用洗脱剂洗脱,可得到SHMT洗脱峰;纯化后的SDS-PAGE分析显示,目标蛋白为单一条带。本文制备了新型大孔壳聚糖聚乙烯醇膜,螯合金属离子制得亲和膜。相比于直接吸附金属离子的膜,螯合金属离子的亲和膜可有效减小亲和配基与目标蛋白的空间位阻,增大了吸附量。并将其应用于BSA,SHMT的分离纯化,为今后大规模纯化组氨酸标记蛋白作了探索研究。