專(zhuān)利名稱(chēng)：聚乙烯醇接枝4－乙烯基吡啶的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚乙烯醇接枝4-乙烯基吡啶的制備方法。
已知接枝反應(yīng)是對(duì)高分子材料進(jìn)行改性的一種有效方法，在親水高分子鏈上接枝聚合疏水單體所得的接枝產(chǎn)物中同時(shí)含有親水支鏈和疏水支鏈，能分別與酶的親水區(qū)和疏水區(qū)相互作用，有利于酶的固定化。德國(guó)D.Muller-Schulte在Journal of Chromatography 1990，510，115-121中用鈷γ-射線照射引發(fā)聚乙烯醇與多種丙烯酰胺類(lèi)物質(zhì)的接枝反應(yīng)，得到可用于分離酶和蛋白質(zhì)的高載量色譜填料，但放射性同位素的使用有潛在危險(xiǎn)。美國(guó)專(zhuān)利U.S.Pat.Appl.US104,899公開(kāi)了一種用H2O2/Fe2+或Ce4+引發(fā)，在多糖分子上接枝丙烯氰的技術(shù)，其接枝產(chǎn)物作載體能得到高活力的固定化酶，可作為生物反應(yīng)器的填料，但此接枝產(chǎn)物難以修飾到電極表面。事實(shí)上，上述工作及該領(lǐng)域的其它工作雖然利用接枝反應(yīng)制備了多種不同用途的固定化酶載體，但尚無(wú)一種方法能綜合考慮接枝反應(yīng)的起始物、引發(fā)劑和接枝物等相關(guān)因素，以制備適用于生物傳感器的固定化酶載體。
本發(fā)明的目的是提供一種適用于生物傳感器的新型固定化酶載體的制備方法，即以聚乙烯醇為起始物，經(jīng)硝酸鈰銨引發(fā)，在酸性水溶液中接枝聚合4-乙烯基吡啶，再經(jīng)甲醇沉淀和真空干燥得到接枝產(chǎn)物。
親水的聚乙烯醇是一種人工合成的多羥基聚合物，具有良好的生物相容性和生物穩(wěn)定性，能通過(guò)自身物理交聯(lián)成膠并同時(shí)包埋酶，在本發(fā)明中被選作接枝反應(yīng)的起始物。聚乙烯醇的分子量和濃度會(huì)影響溶液的粘度進(jìn)而影響接枝效果，本發(fā)明的方法可采用任何商業(yè)來(lái)源的聚乙烯醇。硝酸鈰銨作為引發(fā)劑的優(yōu)點(diǎn)是能夠有效地降低接枝體系中的自聚副反應(yīng)。疏水的4-乙烯基吡啶在石墨、玻碳、鉑等多種電極表面均有很強(qiáng)的吸附能力、且有一定的導(dǎo)電性、在本發(fā)明中被選作接枝反應(yīng)的接枝物。
本發(fā)明用2～10％分子量為30,000～115,000的聚乙烯醇作起始物，經(jīng)1.0～30mmol·L-1的硝酸鈰銨引發(fā)，接枝聚合0.2～1.5％的4-乙烯基吡啶單體，體系的pH值為1～3，反應(yīng)時(shí)，先抽氣除氧50～80分鐘，然后在20～40℃反應(yīng)2.5～3.5小時(shí)，再向反應(yīng)體系中加入3～6倍體積的甲醇來(lái)沉淀接枝產(chǎn)物，沉淀用甲醇洗滌三次以除去未反應(yīng)的4-乙烯基吡啶單體、自聚物及其它雜質(zhì)，再經(jīng)真空干燥得聚乙烯醇的4-乙烯基吡啶接枝產(chǎn)物。
接枝產(chǎn)物用傅立葉變換紅外光譜進(jìn)行表征，作為起始物的聚乙烯醇在1650cm-1附近無(wú)吸收峰，而接枝產(chǎn)物在此處有吡啶環(huán)的伸縮振動(dòng)峰；另外，接枝產(chǎn)物用元素分析表征，起始物聚乙烯醇中不含氮元素，而接枝產(chǎn)物中含氮。
按照本發(fā)明所述方法制備聚乙烯醇接枝接枝4-乙烯基吡啶固定化酶載體，其原材料容易獲得且成本低廉，制備過(guò)程簡(jiǎn)單安全；接枝產(chǎn)物分子內(nèi)含有親水支鏈和疏水支鏈，能分別與酶分子表面的親水區(qū)和疏水區(qū)相互作用，有利于酶的固定化；將接枝產(chǎn)物配成濃度為2～15％的含酶水溶液，直接滴涂于電極表面，室溫或低溫自然干燥后即能自身物理交聯(lián)成膠并同時(shí)包埋酶，且此含酶膠膜能牢固粘附于石墨、玻碳、鉑等多種電極表面，而得到有良好安培響應(yīng)的生物傳感器。
本發(fā)明提供的實(shí)施例如下實(shí)施例15％的分子量為84,000的聚乙烯醇水溶液20ml，加入1NHNO35ml，混勻，水泵抽氣除氧60分鐘后，加入最終濃度為1mmol·L-1的硝酸鈰銨，然后加入最終濃度為1.5％的4-乙烯基吡啶，該體系的pH值為1.0，在室溫下電磁攪拌2.5小時(shí)，加入80ml甲醇，振蕩，3000轉(zhuǎn)/分鐘離心20分鐘，沉淀分別用30ml甲醇充分洗滌并離心3次，最后所得接枝物沉淀室溫真空干燥即得產(chǎn)物。
實(shí)施例210％的分子量為30,000的聚乙烯醇水溶液10ml，加入1NHNO33ml，混勻，水泵抽氣除氧50分鐘后，加入最終濃度為10mmol·L-1的硝酸鈰銨，隨后加入最終濃度為0.8％的4-乙烯基吡啶，該體系的pH值為1.8，在20℃恒溫下振蕩水浴反應(yīng)3.5小時(shí)，加入90ml甲醇，振蕩，水泵抽濾，沉淀分別用30ml甲醇充分洗滌后抽濾分離3次，最后所得接枝物沉淀室溫真空干燥即得產(chǎn)物。
實(shí)施例32％的分子量為110,000的聚乙烯醇水溶液12.5ml，加入1NHNO32ml，混勻，水泵抽氣除氧80分鐘后，加入最終濃度為0.2％的4-乙烯基吡啶，隨后加入最終濃度為30mmol·L-1的硝酸鈰銨，該體系的pH值為3.0，在40℃恒溫下振蕩水浴反應(yīng)3小時(shí)，加入100ml甲醇，振蕩，水泵抽濾，沉淀分別用30ml甲醇充分洗滌后抽濾分離3次，最后所得接枝物沉淀室溫真空干燥即得產(chǎn)物。
權(quán)利要求
1.一種聚乙烯醇接枝4-乙烯基吡啶的制備方法，其特征在于用2～10％分子量為30,000～115,000的聚乙烯醇作起始物，經(jīng)1.0～30mmol·L-1的硝酸鈰銨引發(fā)，接枝聚合0.2～1.5％的4-乙烯基吡啶單體，體系的pH值為1～3，反應(yīng)時(shí)，先抽氣除氧50～80分鐘，然后在20～40℃反應(yīng)2.5～3.5小時(shí)，再向反應(yīng)體系中加入3～6倍體積的甲醇來(lái)沉淀接枝產(chǎn)物，沉淀用甲醇洗滌三次以除去未反應(yīng)的4-乙烯基吡啶單體、自聚物及其它雜質(zhì)，再經(jīng)真空干燥得聚乙烯醇的4-乙烯基吡啶接枝產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明屬于聚乙烯醇接枝4－乙烯基吡啶的制備方法。本發(fā)明以聚乙烯醇為起始物,經(jīng)硝酸鈰銨引發(fā),在酸性水溶液中接枝聚合4－乙烯基吡啶,再經(jīng)甲酰沉淀和真空干燥得到接枝產(chǎn)物。按照本發(fā)明所述方法制備聚乙烯醇接枝接枝4－乙烯基吡啶固定化酶載體,其原材料容易獲得且成本低廉,制備過(guò)程簡(jiǎn)單安全;接枝產(chǎn)物分子有利于酶的固定化;接枝產(chǎn)物的含酶水溶液可直接滴涂于電極表面制備生物傳感器。
文檔編號(hào)C08F261/00GK1186082SQ9612352
公開(kāi)日1998年7月1日 申請(qǐng)日期1996年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月25日
發(fā)明者李彬, 寇文朋, 董紹俊 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所