含反应性基团磷脂改性腈纶超细纤维膜的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种反应性基团磷脂改性腈纶超细纤维膜的制备方法，由丙烯腈／２－甲基丙烯酰氧－乙基－磷脂酰胆碱／丙烯酸或丙烯腈／２－甲基丙烯酰氧－乙基－磷脂酰胆碱／甲基丙烯酸三元共聚物经静电纺丝制得，本发明专利技术含反应性基团磷脂改性腈纶超细纤维膜材料是基于对常规材料腈纶的磷脂化改性，材料来源充足，生产工艺简单，成本低廉，适于工业化生产；含反应性基团超细纤维膜可以通过化学共价法现实酶的固定化，酶蛋白与载体通过共价键结合，不容易脱附。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含反应性基团磷脂改性腈纶超细纤维膜的制备方法 和应用。
技术介绍
酶作为一类重要的生物催化剂，具有催化效率高、专一性强、反应条 件温和、无污染等优点，被广泛应用于制药、环保、食品、酿造等领域。 但酶在实际应用中也存在诸多缺陷，如对热、强酸、强44、有机溶剂等不 够稳定，难以从反应体系中回收，污染产物并给产物提纯造成困难，最终 导致生产成本的提高等。二十世纪六十年代兴起的固定化酶技术为这些问 题的解决提供了有效的手段，从而成为酶工程领域中最为活跃的研究方向 之一。固定化酶的载体材料是影响固定化酶性能的重要因素之一 。载体材料 与酶分子之间的相互作用能够改变酶分子的三维构象及其催化反应的微 环境，影响底物向酶活性中心和产物向外扩散的速率。固定化酶载体材料 形态结构种类繁多，如多孔材料、微球和膜材料均可以用来作为酶固定化的载体。公开号为CN 1320688.X的专利文献公开了在多孔材料表面采用 适宜的负载方式实现了青霉素酰化酶的固定化的技术；公开号为CN 03150039.0的专利文献公开了利用介孔材料较大的孔径，通过孔内表面羟 基基团与酶分子羧基氧原子相互作用，将酶分子固定在孔道内的技术；公 开号为CN 86100565的专利文献公开了以一种经共价活化的蚕丝蛋白为 固定化酶载体的技术；公开号为CN 99109836.6的专利文献公开了以多元 共聚物为骨架的多孔型微珠为载体固定化酶的技术；公开号为CN 87106885.0的专利文献公开了用三乙醇胺基强碱性聚苯乙烯为载体，利用三乙醇胺基的羟基将酶共价连接于聚苯乙烯载体上的技术；公开号为CN 92101875.4的专利文献公开了将聚乙烯醇和酶所形成的混合物进行凝胶 化形成凝胶球体，从而获得固定化酶的聚乙烯醇凝胶微球的技术；公开号 为CN 01139257.6的专利文献公开了是通过含有阳离子或胺基的亲水性聚 合物等中介聚合物，将酶固定在聚合物膜表面的技术。利用静电纺丝的方法制备具有纳米到微米尺寸的纤维膜材料越来越 引起重视。这类材料具有高比表面积、高空隙率和极好的孔连通性等优点。 利用静电纺丝的方法可以用来制备各种高分子超细纤维膜材料。美国专利 US 20030215624、 US 20040013873公开了通过静电纺丝将常见的聚合物 诸如聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚砜、聚碳酸酯、聚氨酯、 聚曱基丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚乙烯吡咯烷酮等制 备成超细纤维膜的技术；公开号为CN200510014965.7的专利文献公开了 将加入了纳米金属颗粒或电子介体聚合物溶液用静电纺丝法制得酶电极 的技术；公开号为CN 200510014826.4的专利文献公开了通过静电纺丝法 制备具有抗菌、抗静电的壳聚糖/碳纳米管超细纤维膜。这种具有纳米尺寸 的纤维膜材料也可以作为酶固定化的载体的技术；公开号为CN 200410020239.1的专利文献公开了将聚乙烯醇和纤维素酶通过静电纺丝 方法制备成固定化纤维素酶的膜材料的技术。酶固定化技术能有效提高酶的稳定性和重复使用性，已经得到了广泛 的应用。然而，固定化酶与载体间的一些非生物特异性的相互作用往往容 易导致酶活性的降低。磷脂是天然生物膜脂双层主要组成成份之一，对生 物膜的结构完整性以及各项功能的发挥至关重要。尤其是生物膜中作为主 体的脂双层的化学组成和物理特性，显著影响各种膜蛋白的活性、热稳定 性等。研究表明，含有磷脂或磷脂修饰的聚合物具有良好的血液相容性和 生物相容性。材料表面这种优异的生物特异性，为固定化酶蛋白提供一种 类似于天然生物膜中膜的微环境，避免了因非特异性的作用而导致的失 活，从而有效地保留了酶蛋白的天然活性。这对固定化酶蛋白功能的优化 是很有必要的。现有技术已经利用静电纺丝技术制备了表面具有仿生特性的磷脂或磷脂修饰载体材料，并用物理吸附法固定化酶。由于类磷脂超细纤维膜材 料具有高比表面积、高空隙率和极好的孔连通性等优点，能有效提高固定 化酶的载酶量、消除酶催化反应时的扩散控制和提高固定化酶的催化效率；同时，纤维膜表面的磷脂仿生修饰层为固定化酶提供一种类似于天然生物膜中膜蛋白所处的微环境，从而促进固定化酶活性和稳定性的提高。 但通过物理吸附法进行酶固定化，酶蛋白和载体的结合力较弱，酶易受外 界因素的影响而脱落。
技术实现思路
本专利技术提供一种与酶结合更为稳固的类磷脂超细纤维膜材料及制备 方法，通过化学共价法将酶固定到类磷脂改性超细纤维膜上，从而避免固 定化酶的脱落流失，以提高固定化酶的稳定性。一种反应性基团磷脂改性腈纶超细纤维膜的制备方法 (l)将a、丙烯腈、b、 2-曱基丙烯酰氧-乙基-磷脂酰胆碱、c、丙烯 酸或曱基丙烯酸、d、水，依次加入到反应釜中，其中三种单体摩尔比为 a:b:c=6~8:l~2:l~2，水的用量为三种单体总质量的2~3倍。在通氮气20 分钟后，升温至40~8(TC ，加入(NH4)2S2(VNaHS03引发剂，其中(>^4)23208 和NaHSCb摩尔比为5:1;在氮气保护下反应2 ~ 6小时后，将生成的白色 沉淀物滤出，并用去离子水和乙醇分别清洗聚合物三遍；然后再用去离子 水进行抽提纯化，然后在40 80。C下抽真空进行干燥；即可得到分子量为 5 30万的丙烯腈/2-曱基丙烯酰氧-乙基-磷脂酰胆碱/丙烯酸或丙烯腈/2-曱 基丙烯酰氧-乙基-磷脂酰胆碱/曱基丙烯酸三元共聚物；(2 )将丙烯腈/2-曱基丙烯酰氧-乙基-磷脂酰胆碱/丙烯酸或丙烯腈/2-曱基丙烯酰氧-乙基-磷脂酰胆碱/曱基丙烯酸三元共聚物溶于溶剂中制成 均纺丝溶液进行静电纺丝成膜。所述的2-曱基丙烯酰氧-乙基-磷脂酰胆碱可由如下方法制备 在三口烧瓶中加入500mL的二氯曱烷和220mL的三氯化磷，边搅拌 边向三口瓶中緩慢滴力口 139mL干燥的无水乙二醇。加料完毕后，立即在 水浴中进行蒸馏除去大部分二氯曱烷，瓶内剩余物经减压蒸馏，收集 45.5 47。C/15mmHg的馏分得到1 ，2-氯-l， 3， 2-二氧磷杂环戊烷。将1 ,2-氯-1, 3, 2-二氧磷杂环戊烷转入三口烧瓶中，并加入lOOmL经纯化的苯， 将干燥氧气通入反应瓶中反应8小时，然后减压蒸馏出产物，收集79°C /0.4mmHg的馏分，即得到2-氯-2-氧-l ， 3， 2-二氧磷杂环戊烷。将2-氯-2-氧-1, 3, 2-二氧磷杂环戊烷溶于100mL的干燥的四氢呋喃中，緩慢滴入 装有20g的曱基丙烯酸羟乙酯、15.6g的三乙胺和200mL干燥的四氢呋喃 的三口烧瓶中，反应体系保持在-20。C至-30。C之间，反应3小时，所得的 粗产物用乙醚反复清洗，洗液经减压蒸馏除去乙醚，得到无色粘稠状液体 即为2-(曱基丙烯酰氧)乙基-2-氧-1, 3, 2-二氧磷杂环戊烷。将2-(曱基丙 烯酰氧)乙基-2-氧-1, 3， 2-二氧磷杂环戊烷和30mL经纯化的乙腈加入耐 压瓶中，快速加入2mL的无水三曱胺，并立即封瓶，然后升温至60。C, 反应16小时，再将反应体系温度降至-20。C进行结晶，即得到2-曱基丙烯 酰氧-乙基-磷脂酰胆碱。所述的溶剂为二曱基亚砜、二曱基曱酰胺或二曱基乙酰胺中的一种或 以任意比混合的多种；静电纺丝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应性基团磷脂改性腈纶超细纤维膜的制备方法，包括如下步骤：（１）将ａ、丙烯腈；ｂ、２－甲基丙烯酰氧－乙基－磷脂酰胆碱；ｃ、丙烯酸或甲基丙烯酸；ｄ、水；依次加入到反应釜中，其中三种单体摩尔比为：ａ∶ｂ∶ｃ＝６～８∶１～２∶１～２， 水的用量为三种单体总质量的２～３倍。氮气置换后，升温至４０～８０℃，加入引发剂，在氮气保护下反应２～６小时后，滤出沉淀物，并用去离子水和乙醇分别清洗，经去离子水抽提纯化、真空进行干燥得到丙烯腈／２－甲基丙烯酰氧－乙基－磷脂酰胆碱／丙 烯酸三元共聚物或丙烯腈／２－甲基丙烯酰氧－乙基－磷脂酰胆碱／甲基丙烯酸三元共聚物；（２）将丙烯腈／２－甲基丙烯酰氧－乙基－磷脂酰胆碱／丙烯酸或丙烯腈／２－甲基丙烯酰氧－乙基－磷脂酰胆碱／甲基丙烯酸三元共聚物溶于溶剂中制成均纺丝溶液进 行静电纺丝成膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小军，徐志康，万灵书，黄赋，余安国，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]