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1、两水相萃取过程的选择性,(1) 细胞，细胞碎片影响分配（粘度） 总分配系数 (2) 亲和两水相分配 (3) 液体离子交换剂,两水相体系发展中的问题,相体系回收 (1) 环境 (2) 成本,成相聚合物的回收,(1) 压力敏感型两水相 (2) 热促相分离高聚物EO-PO (3) pH敏感型高聚物（聚两性离子高聚物, 多聚电解质) (4) 光敏感相分离高聚物,压力诱导相分离,加氨基酸对相图的影响,加氨基酸对相密度的影响,氨基酸的分离配系数,系线长度与分配系数,热诱导相分离,EO-PO-HP-EOPO,高聚物结构式,相体系回收示意图,相 图,盐的分配,蛋白纯化,EOPO-HPEOPO高聚物回收,pH
2、诱导相分离,Recycling Polymers Forming Aqueous Two-phase Systems,光敏感聚合物合成,Table 1 Probability of PNBC with different components with varied composition to form aqueous two-phase systems,The number 1, 2, 3 denotes the initial volume ratio 1:1, 2:1, 3:2, respectively. All systems were stood for one day at 2
3、0.,Fig 1.Phase diagram for PNBC-Dextran in water solution at 20.,Figure 2. Repeated recovery of polymer in aqueous solution,Figure 3 Recovery comparison of light-sensitive radiation and thermo-sensitive precipitation of PNBC polymer in two-phase systems. The concentration of salts in total phases wa
4、s 50mM. The initial volume ratio is 3:2(ml/ml).,两水相系统的应用,蛋白质纯化 抗生素，氨基酸，天然成分 酶相转移催化 细胞器分离,光敏感可再生两水相中青霉素 酰化酶催化青霉素G为6-APA,图 6APA在系列盐系统中的分配系数K,图6.3 不同系统中PG的酶催化转化率,图6.4 PA浓度变化PG的转化率（未加盐）,图6.5 PA浓度变化PG的转化率（50mM KCl）,配制5%PNBC300000-40%Dextran20000两水相体系45 ml(pH7.8,含0.1M 磷酸盐缓冲液)，上下体积比为8:1，加入固定化酶0.10g（0.2，0.3
5、g）,青霉素G（Na）0.40g,于20振荡反应，每60 min测定6-APA浓度,计算青霉素G转化率。,重复批转化反应与上述相体系基本相同，只是另加50mM KCl，加入固定化酶0.3g, PG0.18g,(0.4%),在反应360min后,测定上相中6-APA，之后移出上相，加入与原上相相同的组成的上相及PG，重复进行反应，测定6-APA浓度，计算转化率。,结 论 合成一种对光敏感，可回收再利用的两水相成相聚合物 光照回收率均在98以上，热敏回收率在95%以上，可以很好地实现聚合物回收 青霉素G转化率达到79.8%，较单水相提高15% 尚需寻找另一种可回收高聚物，使得两水相中两种高聚物都能
6、得到回收。,全回用两水相体系,意义： 1.合成可再生的聚合物。 2.构建两水相体系，使两相均能回收 3.较好的分离效果。 内容： 1.以异丙基丙烯酰胺（NIPA）、乙烯基 吡咯烷酮（NVP）、叶绿酸铜钠（CHL）三单体合成可再生光 敏感聚合物PNNC 2.PNNC与另一pH敏感聚合物PADB成相 3.应用该可再生两水相体系,合成聚合物PNNC示意图,R1：,2.聚合物PNNC的合成与表征 (1)聚合物PNNC的单体比例选择,选取的单体摩尔比为196：8：1,1.聚合物的成相,通过成相实验和相图，确定使用的两水相体系为 PNNC(10 %) / PADB(5%),绘制相图,采用 节点检测法,BA
7、CK,两水相成相、分相、聚合物回收示意图,1g聚合物沉淀平均所需要的照射时间为266分钟 由公式：Q=W*T 1g聚合物沉淀大概所需要吸收的激光能量为4.8kJ 1度电能够使750g聚合物沉淀,2.聚合物PNNC光照回收 （1）聚合物PNNC的光照条件 采用激光输出功率为300mw，照射点的面积为1.77*10-6m2,（2）单水相PNNC溶液光照回收 （3）单水相PNNC溶液重复回收实验,96.8,（4）两水相两聚合物回收实验 （5）两水相两聚合物重复回收实验,95.5%,BACK,3.蛋白质在两水相体系中的分配,（1）盐种类对溶菌酶及牛血清白蛋白（BSA）分配的影响 （均采用20mM无机盐
8、）,4.氨基酸的分配实验 (1)盐种类对氨基酸分配的影响 采用色氨酸（Trp），酪氨酸（Tyr）为试样,1. 通过自由基无规聚合，合成了水溶性光敏感聚合物PNNC 粘均分子量约为7.1103。 2. 选取的成相体系为10（w/w） PNNC与5（w/w） PADB， 成相体积比为1：3。两水相中两聚合物多次光回收和pH回收都在95.5到98.7之间，一定程度上解决了聚合物回收率低的问题。 3.以氨基酸、蛋白质等生物物质为研究对象，考察该两水相系统的性质。其中Tyr、Trp的最佳分配系数分别为0.12、 6.25；溶菌酶、BSA的最佳分配系数分别为0.11、4.2。 4.该两水相体系对乳酸小分子
9、的分配系数均接近于1，最大分配系数只有2.30。 5. 在乳酸的分配模型关联中，朱自强改进的D-H模型 相关性最好，说明在PNNC浓度8.012.0范围内，该模型对乳酸在PNNC/PADB两水相体系中分配系数关联最为准确。,结论,pH敏感型可回收丙烯酸类两性高聚物的合成及其在两水相中应用,意义： 1 构建两种成相聚合物均可回收的新两水相体系 （PNBC/PADB） 2 较高的回收率（ 95） 3 操作条件相对温和,采用丙烯酸（AA）， 甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DMAEMA）， 甲基丙烯酸丁酯（BMA）,PADB反应示意图：,通过1H NMR中单体上特征氢，计算得到三种单体摩尔比为AA：DMAE
10、MA：BMA27.7：9.2：1；投料比为19.7：7.24：1,4.聚合物成相实验,选择由pH敏感型聚合物PADB和光敏感聚合物PNBC组成两种成相聚合物均可回收的两水相体系。,5.相图,PADB浓度,PNBC浓度,T,B,M,C,选择由10%(w/w)PNBC/5%(w/w)PADB组成两水相体系，,2.无机盐种类及浓度对聚合物PADB单水相回收影响,未加无机盐, 2. NaCl；3. KCl；4. Na2SO4 ； 5.（NH4）2SO4 ；6. Na3PO4；7. Na4P2O7,3.单水相聚合物PADB多次循环使用的得率,96.7,98.6,4.无机盐种类对两水相PNBC/PADB聚
11、合物回收影响,1. NaCl ；2. KCl ； 3. Na2SO4 ；4.（NH4）2SO4；5. Na3PO4 ；6. NaClO4,98.7,96.8,5.无机盐浓度对两水相PNBC/PADB聚合物回收影响,Na3PO4浓度 (mM),98.6,98.2,6.多次回收对两水相PNBC/PADB聚合物回收影响,97.8,96.7,3. 无机盐种类及浓度对分配系数的影响,27.5,1.没加无机盐；2. NaCl；3. KCl ；4. KBr；5. NaHSO3；6. Na2SO4；7.Na3PO4；8. Na4P2O7,结 论,1.通过自由基无规聚合，合成了pH敏感型的可回收丙烯酸类两性聚合
12、物PADB ，其粘均分子量约为3.7104，聚合物中三种单体摩尔比为AA：DMAEMA：BMA27.7：9.2：1； 2.由10（w/w）PNBC /5（w/w）PADB组成两种成相聚合物均可回收的两水相体系，成相体积比为1：2。经过五次循环使用后聚合物PNBC的回收率为97.8；PADB的回收率96.7； 3.该两水相体系对大分子有较好的分离效果，其中BSA最大分配系数可达27.5；溶菌酶的最大分配系数可达0.49；,Phase transfer bioconversion of penicillin G into 6-APA by immobilized penicillin acylas
13、e in recycling aqueous two-phase systems with light-pH sensitive copolymers,enzyme,enzyme,enzyme,enzyme,enzyme,Enzymetic reaction,substrate,product,enzyme,enzyme,enzyme,Enzymetic reaction with ATPS,Relation between 6-APA partition coefficient and inorganic salts,Partition coefficients change of subs
14、trate and products during,Conc. Change of phenylacetic acid and 6-APA during bioconversios,Conc. Change of 6-APA in top and bottom phase,Conc. Change of Phenylacetic acid in top bottom phase,Total yield of 6-APA in top and bottom phase,小 结,1 Immobilized penicillin acylase was used for bioconversion
15、of penicillin G into 6-APA in ATPS with PNBC and PADB. 2 K6-APA 5.78 (containing1% NaCl). Reaction time at 7h or so. The 6-APA mole yields 85.3% (pH 7.8, and 20 ) 3 K 6-APA and K phenylacetate acid was significantly changeable during reaction. 4 PNBCcould be recovered by laser radiation at 488 nm or
16、 filtrated 450 nm light, PADB could be recovered by isoelectric point (pH 4.1) . The recovery of the two copolymers was 96-99%. 5 The bioconversion could be performed at 20 C due PNBC phase separation.,表面活性剂水胶束两水相体系,概述： 表面活性自组装成分子多聚体（胶束），疏水基向内形成胶 核，亲水基向外，当温度在浊点以上时， 发生分相。 与传统两水相的比较： 产生两水相只需要表面活性剂与水 通过控制温度，表面活性剂浓度，盐等可改变胶束大小与形状 提供两亲性环境，一般更适合憎水性生物分子 通过引进亲和配基或电性基团，增加选择分离效果 通过过滤等手段可方便地将胶束与生物分子分离。,组成两水相的表面活剂,Trixton-X
