[发明专利]一种聚合物整体柱及其制备方法与在制备酶反应器中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物整体柱及其制备方法与在制备酶反应器中的应用，属于聚合物整体柱及其酶固定领域。

背景技术

蛋白质组学作为后基因时代的新技术已受到人们越来越多的关注。在研究蛋白质组学的各种方法中，对蛋白质进行酶解是鉴定蛋白质的必要前提和重要步骤。传统的游离酶存在着自酶解、酶解时间较长以及操作复杂等局限性。为了实现快速高效的蛋白酶解，常用的改进方法是将酶固定于不同的材料上，从而制备得到固定化酶反应器。聚合物整体柱是一类由单体、引发剂、交联剂和致孔剂的混合物通过原位制备而成的棒状整体，其内部所具有的大孔和中孔使其具有良好的通透性，同时还可以减少多路径效应和加快传质，从而提高酶解效率。因此，聚合物整体柱是固定化酶反应器的理想载体。

目前，聚合物整体柱酶反应器的制备大多采用普通自由基聚合法，由于其引发温度较高，在制备过程通常在油浴中进行，其操作复杂且耗时。此外，自由基聚合体系不可控，会造成柱体表面固定化酶作用位点不均一等缺陷，从而使酶解效率降低。原子转移自由基聚合因其反应条件温和且接枝聚合物链长可控而备受青睐，因此，需要提供一种通过两步原子转移自由基聚合来制备聚合物整体柱酶反应器的新方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚合物整体柱及其制备方法与在制备酶反应器中的应用，本发明通过两步原子转移自由基聚合得到聚合物链修饰的聚合物整体柱，具体通过在聚合物整体柱进行表面接枝实现对柱体表面酶固定作用位点及亲疏水性质的调控；本发明制备的聚合物整体柱可用于胰蛋白酶的固定。

本发明提供的一种聚合物整体柱的制备方法，包括如下步骤：

(1)惰性气氛下，在色谱柱管中，交联剂在催化剂Ⅰ的作用下经原子转移自由基聚合得到聚(二甲基丙烯酸乙二醇酯)整体柱；

所述交联剂可为二甲基丙烯酸乙二醇酯；

所述催化剂Ⅰ可为溴化亚铜与1,1,4,7,7-五甲基二亚乙基三胺的混合物；

(2)共聚单体在所述聚(二甲基丙烯酸乙二醇酯)整体柱中进行电子转移催化再生原子转移自由基聚合，即得到所述聚合物整体柱；

所述共聚单体可为寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯。

上述制备方法，步骤(1)中，所述原子转移自由基聚合在引发剂和致孔剂存在的条件下进行；

所述引发剂可为2-溴丙酸乙酯；

所述致孔剂可为甲醇和正己烷的混合液；所述甲醇和所述正己烷的体积比可为1～5：1，具体可为1：1；

所述二甲基丙烯酸乙二醇酯、所述1,1,4,7,7-五甲基二亚乙基三胺、所述溴化亚铜、所述2-溴丙酸乙酯与所述甲醇和正己烷的摩尔比可为1～100：3：3：1：820：250，具体可为17：3：3：1：820：250。

上述制备方法，步骤(1)中，所述原子转移自由基聚合的反应温度可为20℃～25℃，具体可为25℃；反应时间可为12h～24h，具体可为24h；

上述制备方法，步骤(1)中，所述色谱柱管的规格可为：内径为4.6mm，长度为50mm。

上述制备方法，步骤(2)中，所述电子转移催化再生原子转移自由基聚合在催化剂Ⅱ和还原剂存在的条件下进行；

所述催化剂Ⅱ可为溴化铜与1,1,4,7,7-五甲基二亚乙基三胺的混合物；

所述还原剂可为辛酸亚锡(Sn(Oct)₂)；

所述溴化铜、所述1,1,4,7,7-五甲基二亚乙基三胺和所述辛酸亚锡的质量比可为34：26：125；

上述制备方法，步骤(2)中，所述寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯与所述甲基丙烯酸缩水甘油酯的体积比可为0.00～1.50：0.35～1.50，但所述寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的添加量不为零，具体可为0.76：1.50、0.76：0.76、0.76：0.35、0.35：0.76和1.50：0.76；

所述溴化铜与所述寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的摩尔比可为1：1～100，具体可为1：11.3。

上述制备方法，步骤(2)中，所述电子转移催化再生原子转移自由基聚合的反应温度可为25℃～50℃，具体可为37℃；反应时间可为1h～12h，具体可为4h。

上述制备方法，步骤(2)中，所述电子转移催化再生原子转移自由基聚合可按照下述步骤进行：将所述共聚单体、所述催化剂Ⅱ和所述还原剂超声混合后流经步骤(1)制得的聚(二甲基丙烯酸乙二醇酯)整体柱，可控制流速为0.10mL/min；反应完毕后，可用去离子水通入柱子去除柱体中未反应的共聚单体。