第10章 其他分离技术 —亲和膜、分子印迹、敏感膜,浙江大学材料与化工学院 陈欢林教授、张林博士 chenhl@ linzhang@,主要内容,亲和膜 亲和膜分离过程与构成 亲和膜制备 分子印迹 分子印迹原理 分子印迹膜的制备 敏感膜,膜分离和亲和色谱的比较,,亲和膜分离过程,亲和膜的构成,L: Ligand; M: Matrix; S: Space arm,,亲和膜材料,纤维素膜、聚酰胺膜、聚砜膜，聚烯烃膜； 甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、全氟聚合物等； 聚醚脲烷类膜（poly(ether-urethane-urea)和凝胶-纤维玻璃膜亲和膜基质的特征,孔隙率高 内外表面积大和开放疏松的孔结构 机械性能稳定 一定的亲水性 非特异性吸附低 可反应性基团存在 结合容量高 耐溶剂冲洗 成本低,合成亲和膜的特性,高选择性和特异性 高蛋白质回收率 保证蛋白质与酶的活性 稳定性好 表面不带电荷 非特异性吸附低 高吸附容量,亲和配基与配体的相互作用,changes of the chemical structure of the membranes surface,changes of the oxygen group of the membrane surface,,,,,亲和膜的制备过程,活化方法,环氧氯丙烷活化法 1,1’-羰基双咪唑（CDI ）法 三氯三嗪法 过碘酸钠法 戊二醛法 双环氧试剂活化法,环氧氯丙烷活化法,1,1’-羰基双咪唑（CDI ）法,三氯三嗪法,过碘酸钠法,戊二醛法,双环氧试剂活化法,间隔臂,当配基为小分子而纯化对象为大分子时，需用间隔臂； 可减小空间位阻，增大亲和容量； 间隔臂一般为基质与配基间的长链分子； 间隔臂长度要适当，过短起不到减小空间位阻的作用，过长会弯曲封闭膜上的相邻的活性位； 一般取含六个碳原子的化合物：己二胺、6-氨基己酸等。
疏水性间隔臂己二胺 亲水性间隔臂1，3-二氨基-2-丙醇、小肽、低聚甘氨酸聚（L-赖氨酸）等 间隔臂的亲、疏水性对配基的亲和力大小及特异性吸附能力影响间隔臂种类,配基的种类,生物特异性配基生物特异性配基是指利用自然界中特异性相互作用生物物质对之一做配基，如酶-底物、酶-抑制剂、激素-互补接受体、抗体-抗原等 基团特异性配基基团特异性配基是指对具有某一类基团或结构的生物大分子均有特异性作用的配基，如氨基酸、蛋白质A、活性染料、金属螯合离子等配基的特色,生物特异性配基选择性很高，纯化倍数高，但缺点是来源缺乏，费用高，生物、化学稳定性差，在固载化中难于保持活性，多需预纯化，工业化难度大 基团特异性配基纯化倍数不如生物特异性配基，而有些则有毒性如人工合成的活性染料类配基在基团特异性配基中氨基酸配基引人注目，因其价廉无毒性，使用起来安全可靠亲和膜分离,亲和纯化过程:上样、洗涤、洗脱和再生四个步骤亲和膜吸附与脱附方式,C-浓缩室；D-脱盐室,,,亲和膜吸附分离过程,,,亲和膜用于血浆纯化需解决的问题,特异性、毒性、配基泄露及高成本等 应用于血浆中的亲和纯化介质（微球或膜）必须对目标物具有高的容量、选择性、生物相容性，不能激活凝血系统或补体系统； 亲和介质必须稳定（介质必须耐受冲洗及卫生处理过程），防止配基泄露或有毒降解物的产生； 在洗涤和洗脱中使用的缓冲液不能导致蛋白质变性， 选择价格和特异性都比较适宜的配基。
亲和膜的种类及比较,亲和膜的未来,开发大量合适的合成配基以满足需要，达到快速纯化和获得更高的纯度； 特别是构建肽配基，以代替血浆纯化中的抗体配基，从而降低成本，提高产品纯度和产率； 开发出的免疫功能膜,,分子印迹,什么是分子印迹,分子印迹也叫分子模板技术，源于20世纪40年代的免疫学； 抗体在形成时，其三维结构可能与抗原形成多重作用位点，抗原作为一种模板而“铸造”在抗体的结合部位；(该理论被否定) 当模板分子与聚合物单体接触时会形成多重作用点，通过聚合过程，这种作用就会被记忆下来，当模板分子除去后，聚合物中形成了与模板分子空间构型相匹配的具有多重作用点的空穴，该空穴将对模板分子及其相似物具有选择和识别特性分子印迹技术的原理与步骤,共价键法,非共价键法,印迹分子作用机理,Possible role of the template-specific channels in molecular recognition,,印迹聚合物的制备过程,Scheme of the imprinting polmerization,Template molecules(T)bind polmerizable moleculer with the appropriate functional groups from a template/binding group complex,Template binding: induces opening of gates for transport of molecules and ions through the MIP,Schematic representation of the molecular imprinted polymers,分子印迹技术的发展前景,该技术还有一些有待解决的问题。
由于在印迹高聚物内部存在扩展阻力导致了印迹分子与识别位点结合的困难和结合速率降低，使得对待分离溶液的处理效率不高，此外由于目前制备技术的局限，使得所结合的印迹分子的种类有限，单体选择也具有一定局限性尽管如此，分子印迹技术还是具有十分诱人的发展前景，将在诸多领域获得更广泛的应用氧化还原敏感性单体,温度与pH敏感性凝胶相变,均聚物及其接枝聚合物凝胶,凝胶膜对溶质的通透性,接枝多孔刷膜对水和溶质的渗透特性,凝胶膜对水与色氨酸的渗透特性,接枝葡萄糖的pH敏感膜对胰岛素的通透性,紫外光敏感膜的孔径变化,敏感性分离·膜的作用机理·,温度敏感膜的作用机理,溶剂及浓度变化对膜孔径的影响,敏感膜的发展前景,有关pH、温度、浓度等的检测; 某些离子的定向补充； 替代具有调节功能的医用材料； 自动开启功能材料； 微胶囊药物Thanks!,。