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基于相分离的方法,利用聚电解质分离蛋白质是一种简单,高效且具有高选择性的纯化蛋白质的方法,它具备现存的蛋白质分离方法所不具有的一些特性,如具有更加高效和更大规模的分离能力,是一种十分有潜力的新技术。当聚电解质与蛋白质发生相互作用时,由于蛋白质表面电荷的各向异性,在一定条件下聚电解质能够对目标蛋白质产生选择性吸附,实现对蛋白质的分离纯化。这种相互作用本质是静电作用,受到溶液中pH和离子强度等因素的影响,可以通过调节这些变量实现分离过程的优化。本文分别研究了单一的纳米球形聚电解质刷(SPB)与各种蛋白质之间的相互作用及含有相反电荷的两种聚电解质和蛋白质组成的三元体系之间的相互作用,并探究了pH和离子强度对相互作用的影响,验证了利用蛋白质电荷的各向异性分离蛋白质的可能,主要的研究内容如下:1.在本文中,我们证明了蛋白质在阳离子型聚(2-甲基丙烯酰氧乙基)三甲基氯化铵刷PDMC-SPB上的结合行为会受蛋白质电荷各向异性的影响。与蛋白质结合时,强阳离子SPB可以获得比弱阳离子SPB更高的结合亲和力,因此蛋白质在强阳离子SPB上的选择性吸附更强,可以获得更好的分离效率。利用浊度滴定法和等温量热滴定法探究了等电点相近的蛋白质(β-乳球蛋白(BLG)和牛血清蛋白(BSA))和PDMC-SPB的相互作用,尽管它们具有十分相近的等电点,但由于BLG表面的负电荷分布更加集中,导致PDMC-SPB可以选择性吸附BLG。通过调节pH和离子强度优化了蛋白质的分离条件,利用PDMC-SPB对于BLG的选择性吸附,基于相分离的方法简单高效的分离了BSA和BLG的混合物。2.研究了 PDMC-SPB和分子量相近的两种蛋白质(BSA和牛血红蛋白(HB))的相互作用行为,主要分析方法有浊度滴定法和等温量热滴定法,虽然这两种蛋白质的分子量相近,但由于BSA的表面相对于HB具有更加集中的负电荷区域,导致PDMC-SPB和BSA之间的结合力更强,所以BSA能够与PDMC-SPB选择性结合,同样通过调节pH和离子强度优化了蛋白质的分离条件,在BSA和HB的混合物中选择性分离出了BSA。3.研究了 PDMC-SPB对于复杂的三种蛋白质体系(BSA,BLG和HB)的选择性分离,利用它们与PDMC-SPB结合强度的差异性:BLG>BSA>HB,基于相分离的方法,通过两次分离实验,依次分离出了 BLG,BSA和HB,表现出了较高的分离效率。还研究了 PDMC-SPB与结构相似的两种蛋白质(β-乳球蛋白A(BLG-A)和β-乳球蛋白B(BLG-B))的相互作用行为,利用浊度滴定法定性表征了相互作用,由于它们在64位氨基酸上存在差异,导致BLG-A表面的负电荷密度大于BLG-B,所以PDMC-SPB能够选择性结合BLG-A,通过调节pH优化了蛋白质的分离条件,利用阴离子色谱法测定了分离效率,证明了 PDMC-SPB对于结构相似的两种蛋白质同样可以实现选择性分离。4.研究了阳离子聚电解质,阴离子聚电解质与蛋白质的三元体系中(聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)-透明质酸(HA)和溶菌酶(lysozyme),PDMAEMA-HA和BLG,聚(烯丙胺盐酸盐)(PAH)-HA和lysozyme,PAH-HA和BLG)蛋白质的吸附行为,发现两种聚电解质的比例F-是一个重要的影响因素,在不同的F-时,体系和蛋白质会有不同的相互作用行为,且存在一个最佳比例Fopt-,在这个条件下,体系对于蛋白质有一个最大的吸附量。通过调节体系的离子强度和pH,可以调控蛋白质的吸附与脱附。利用不同蛋白质吸附行为的差异性可以来分离纯化蛋白质,本实验利用PAH-HA体系在F-=0.55的条件下来分离lysozyme和BLG,表现出了优良的选择性。