Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Синтез полианилинсодержащих сорбентов для выделения и очистки нуклеиновых кислот и белков

Диссертация: Синтез полианилинсодержащих сорбентов для выделения и очистки нуклеиновых кислот и белков
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Показано, что полианилинсодержащий сорбент на основе объемно-пористого кремнезема селективен к парам: нуклеиновая кислота-белок, ДНК-РНК. Предложены эффективные методики использования полученного сорбента для выделения чистых концентрированных препаратов ДНК в одну стадию из лизатов бактериальных и растительных клеток, из плазмы крови человека, из цельной крови животных. Работа является частью… Читать ещё >

Содержание

  • ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
  • Глава 1. Полианилин как модификатор поверхности при получении композиционного сорбента
    • 1. 1. Формы полианилина и их взаимопревращение
    • 1. 2. Исследование механизма полимеризации анилина
      • 1. 2. 1. Химическая полимеризация анилина
      • 1. 2. 2. Электрохимическая полимеризация анилина
    • 1. 3. Влияние условий полимеризации на структуру полианилина
    • 1. 4. Влияние условий протонирования полианилинового основания на свойства и структуру образующейся эмеральдиновой соли
    • 1. 5. Изменение структуры полианилина при воздействии абсорбированной воды
    • 1. 6. Образование тонких пленок полианилина на различных твердых носителях
    • 1. 7. Дисперсии полианилина
  • Глава 2. Композиционные полимерсодержащие сорбенты для выделения и очистки биополимеров
    • 2. 1. Особенности хроматографии биополимеров
    • 2. 2. Преимущества использования композиционных полимерсодер-жащих сорбентов
    • 2. 3. Пористые стекла как основа для получения композиционных сорбентов
    • 2. 4. Способы получения композиционных сорбентов
  • Глава 3. Хроматографические методы разделения биополимеров
  • ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТ
  • Исходные вещества, реагенты, материалы
  • Аппаратура
  • Методы исследования
  • РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
  • Глава 1. Получение полианилинсодержащих сорбентов на основе различных носителей
    • 1. 1. Определение оптимального состава реакционной смеси при полимеризации анилина в отсутствии носителей."
    • 1. 2. Влияние поверхности носителей на полимеризацию анилина, выбор носителя для получения композиционного сорбента
    • 1. 3. Выбор оптимальных условий для получения полианилинсодержащего сорбента на основе объемно-пористого кремнезема
  • Глава 2. Изучение свойств полученного полианилинсодержащего сорбента, полученного на основе объемно-пористого кремнезема
    • 2. 1. Структурные характеристики полианилинсодержащего сорбента на основе объемно-пористого кремнезема
    • 2. 2. Изучение сорбционных свойств полианилинсодержащего сорбента на основе объемно-пористого кремнезема
  • Глава 3. Применение полианилинсодержащего сорбента на основе объемно-пористого кремнезема для выделения нуклеиновых кислот
  • Глава 4. Применение полианилинсодержащего сорбента на основе кремнезема для высокоэффективной жидкостной хроматографии белков
  • ВЫВОДЫ

Синтез полианилинсодержащих сорбентов для выделения и очистки нуклеиновых кислот и белков (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Современные исследования в области генной инженерии, клонирования, биотехнологии и клинической диагностики невозможны без использования чистых концентрированных препаратов нуклеиновых кислот и белков. Применяемые для этих целей сорбционные материалы не всегда в полной мере отвечают предъявляемым к ним требованиям: достаточной механической прочностью, высокой сорбционной емкостью и в то же время селективностью в процессах разделения смесей биополимеров. Например, неорганические сорбенты — кремнеземы — характеризуются значительной неспецифической и нередко необратимой сорбцией разделяемых компонентов, их гидролитическая стабильность довольно низкая. Органические сорбенты — полимеры — не обладают необходимой механической прочностью, кроме того, степень набухания полимерного геля изменяется при смене элюента.

Для преодоления этих недостатков были созданы композиционные материалы на основе кремнезема, поверхность которого модифицирована полимерами и олигомерами. Такие материалы объединяют в себе механические свойства неорганического носителя с уникальными сорбционными свойствами иммобилизованных на его поверхности полимерных фаз. Использование фторсодержащих полимеров в качестве модификаторов кремнеземных носителей позволило получить ряд композиционных сорбентов, характеризующихся высокой хемостойкостью, гидролитической стабильностью и уникальными сорбционными свойствами. В тоже время технологические трудности, возникающие при получении фторполимерсодержащих композиционных сорбентов, стимулируют поиск новых полимеров для модификации кремнезема.

В последние годы большое внимание уделяется получению и исследованию свойств так называемых smart-полимеров (стимул-чувствительных), которые при незначительном изменении условий окружающей среды (рН, температура, ионная сила) существенно изменяют свои свойства. Использование таких полимеров в качестве полимерных модификаторов кремнеземов позволит направленно и обратимо изменять свойства поверхности.

В качестве такого полимерного модификатора предложено использовать полианилин, имеющий сорбционно-активные центры в макромолекулах и способный обратимо изменять свою структуру при изменении рН среды. Применение полианилина в качестве полимерного модификатора кремнезема позволит решить актуальную задачу получения композиционных полимерсодержащих сорбентов с комплексом особых свойств, позволяющих разделять сложные смеси биополимеров.

Работа является частью структурно-функциональных исследований новых сорбентов, проводимых в лаборатории «Полимеры для биологии» института биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН. Цель работы состоит в получение новых по-лианилинсодержащих сорбентов на основе пористых носителей для разделения сложных смесей биополимеров.

Литературный обзор посвящен рассмотрению работ, в которых изучаются свойства полианилина, позволяющие использовать его в качестве полимерного модификатора при получении композиционных сорбентов. Объясняются возможные механизмы полимеризации анилина, влияние условий проведения полимеризации и условий допирования на структуру и свойства получаемого полимера. Обзор публикаций позволяет оценить преимущества по-лимерсодержащих модифицированных сорбентов для выделения и очистки биополимеров.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

ВЫВОДЫ.

1. Впервые изучена окислительная полимеризация анилина в присутствии носителей с различной кислотностью поверхности.

2. Показано, что гетерофазная полимеризиация анилина в водной среде в присутствии носителей носит авто каталитический характер. Показано, что с увеличением кислотности поверхности носителя полианилин образуется преимущественно на поверхности носителя.

3. Подобрано оптимальное соотношение компонентов реакционной системы (моно-мер:допант:окислитель) и продолжительность полимеризации, при которых вся поверхность объемно-пористого кремнезема покрывается пленкой полианилина.

4. Получен гидрофильный полианилинсодержащий сорбент на основе объемно-пористого кремнезема с сорбционными центрами ионно-обменного типа, обеспечивающими высокую селективность полученного сорбента при разделении сложных смесей биополимеров.

5. Показано, что полианилинсодержащий сорбент на основе объемно-пористого кремнезема селективен к парам: нуклеиновая кислота-белок, ДНК-РНК. Предложены эффективные методики использования полученного сорбента для выделения чистых концентрированных препаратов ДНК в одну стадию из лизатов бактериальных и растительных клеток, из плазмы крови человека, из цельной крови животных.

6. Показано, что полианилинсодержащий сорбент на основе объемно-пористого кремнезема эффективен при разделении смесей белков в градиенте рН без добавления солей и в отсутствие органического компонента в составе подвижной фазы, а также при проведении обращенно-фазового варианта хроматографии.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Валу J. etal. Method for enhancing polyaniline conductivity US Patents, 176,851- 1/1993,252/500.
  2. Akheel A. Syed & Maravattikal K. Dinesan. Polyaniline: reaction stoichiometry and use as an ion-exchange polymer and acid/base indicator. Synthetic Metals, 36 (1990) 209−215.
  3. B. Vinset & J. Waterson. Colloidal dispersions of electrically-conducting, spherical polyaniline particles. J. Chem. Soc., Chem. Commun. (1990) 683−684.
  4. В.Я.Кабанов. Радиационная химия «умных» полимеров. Химия высоких энергий, том 34, № 4 (2000) 243−252.
  5. J. Libert & J. L. Bredas. Self-trapping of positive polarons upon evolution from leucoemer-aldineto pernigraniline: A theoretical study. Synthetic, Metals 69 (1995) 121−122.
  6. K. Kaneto, M. Kaneko, Y. Min & Alan G. Mac Diarmid, «Artificial muskul»: Electrochemical actuators using polianilin films, Synthetic Metals 71 (1995) 2211−2212.
  7. B.M., Арнаутов С. А., Мотякин M.B., Изучение механизма реакции конденсации анилина на примере получения водорастворимого полимера. Высокомолекулярные соединения. Серия А, 1995, т.37, № 1, с.35−38.
  8. Е. Т. Kang, К. G. Neoh, К. L. Tan. Protonation and deprotonation of polyaniline films and powders revisited. Synthetic Metals 68 (1995) 141−144.
  9. Я. JI. Коган, У. И. Кнерельман, И. Г. Шунина, JI. С. Фокеева, Я. И. Эстрин. (ТМНОгШб и другие промотирующие агенты химической полимеризации анилина. Изв. АН. Серия хим., N8 (1994) 1500−1502.
  10. Hasic М. Physical-chemical properties and katalic properties of polyaniline, protonated 12-MPA, 1994.
  11. Y. Wei, X. Tang, Y. Sun. A study of the Mechanism of aniline polymerization. Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol. 27, (1989) 2385−2396.
  12. S. Wu, F. Zeng & J. Shen. Diffusion-controlled deposition of polyaniline onto poly (methylmethacrylate) substrates. Polym. Int., 47 (1998) 335−339.
  13. Y-B. Shim, M-A. Won and S-M. Park. Electrochemistry of conductive polymers. J.Electrochem. Soc., Vol. 137, No. 2, February 1990, 538−543.
  14. N. Gospodinova, P. Mokreva & L. Terlemezyan. Concomitant processes in the redox switching of polyaniline. Polym. Int., 47 (1996) 79−84.
  15. Ya. L. Kogan, G.I.Davidova, E.I.Knerelman, G.V.Gedrovich, L.S. Fokyeva, L.V.Emelina & V. I. Savchenco. Kinetic peculiarities of chemical aniline polimerization. Synthetic Metals, 41−43 (1991) 887−890.
  16. Ljerka Duic, Zoran Mandic & Spomenka Kovac, Polimer-Dimer distribution in the electrochemical synthesis of polyaniline, Electrochemica Acta, Vol. 40, Nol 1 (1995) 1681−1688.
  17. F. Wang, J. Tang, L. Wang & Z. Mo. Study on the crystallinity of polyaniline. Mol. Crist. Liq. Crist, Vol 160 (1988) 175−184.
  18. K. G. Neoh, M. Y. Pun, E. T. Kang, K. L. Tan. Polyaniline treated with organic acid: doping characteristics and stability. Synthetik Metals 73 (1995) 209−215.
  19. E.S. Matveeva, R. Diaz Calleja, V. P. Parkhutik. Thermogravimetric and calometric studies of water absorbed in polyaniline. Synthetic Metals, 72 (1995) 105−110.
  20. Jamshid K. Avlyanov, Jack Y. Josefowicz, Alan G. MacDiarmid. Atomic force microscopy surface morphology studies of «in situ» deposited polyaniline thin films. Synthetic Metals 73 (1995) 205−208.
  21. Y.F. Nicolau and A.Ermolieff. XPS characterization of polyaniline filled n±type porous silicon. Synthetic Metals 71 (1995) 2073−2074.
  22. N. Gospodinova, P. Mokreva, L.Terlemezyan. Stable Aqueous Dispersion of Polyaniline. J. of the Chemical Society 13 (1992) 923−924.
  23. Ya. L. Kogan, L.S. Fokeyeva, V.L. Savchenco. Viskosimetric Inoestigation of Polyaniline Solutions (abstract). Synthetic Metals, 1990, № 37, p.75.
  24. Y.Z. Wang, J. Joo, C.-H. Hsu, A.J. Epstein. Charge transport of camphor sulfonic acid-doped polyaniline and poly (o-toluidine) fibers: role of processing. Synthetic Metals 68 (1995) 207−211.
  25. Noriyuki Kuramoto, Eugene M. Genies. Miccellar chemical pjlymerization of aniline. Synthetic Metals 68 (1995) 191−194.
  26. Т., Пигфорд P., Уилки Ч. Массопередача. М., Химия, 1982, с.52−53.
  27. С.Б. Массоперенос в системах с твердой фазой. М, Химия, 1980, с.42−43.32.0стерман JI.A. Хроматография белков и нуклеиновых кислот. М., Наука, 1985, с.44−47.
  28. Г. В. (ред.) Модифицированные кремнеземы в сорбции, катализе и хроматографии. М, Химия, 1986, с. 12−16.
  29. Rubinstein М., Stein S., Udenfriend S. Isolation and characterization of the opioid peptides from rat pituitary p-Endorphin. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1977, v.74, p.4969−4972.
  30. Servis L., Pettel N.M. Purification of ribonuclease Ti on porous glass affinity adsorbents. J. Chromagr., 1974, v.97, p.33−38.
  31. П., Шеррингтон Д. (ред) Реакции на полимерных подложках в органическом синтезе. М., Мир, 1983, с.42−45.
  32. Eltekov Y.A., Kiselev A.V., Khokhlova T.D., Nikitin Yn.S. Reversed-pass liquid chromatography of isomeric alkylbenzenes. Chromatografia, 1973, v.6, p 187−189.
  33. P. Химия кремнезема. M., Мир, 1982, т.1, с.65−94.
  34. Chang S.H., Gooding К.М., Regneis F.E. High-performance exlusion chromatography of proteins. J.Chromatogr., 1976, v. 125, p. 103−114.
  35. A.E., Сабуров B.B., Зубов В. П. Модификация минеральных носителей оли-гомерами и полимерами-путь для синтеза сорбентов для хроматографии биополимеров., ЖХВО Д. И. Менделеева, 1989, т.34(3), с.368−377.
  36. Ivanov А.Е., Saburov V.V., Zubov V.V. Polymer-coated adsorbents for separation of bio-polimers. Advances in Polymer Science., 1992, v. 104,135−175.
  37. Kataev A.D., Resnicova O.A., Kapustin D.V., Zubov V.P. Polytrifluorostyrenecoated silica as a packing for column liquid chromatography. J. Chromatogr., A., 1994, v.660, p. 131−136.
  38. Saje Lidija M., Jovanoic Zoran R., Jovanoic GoranN., Vunjak-Novakovic Gordana, Pesic Radojca D., Vucovic Dragoljub V. Fluidodinamika hromatografs ke kolone sa magnetno stabili-sanim fluidizovanim slojem. Hem. Ind. 1993, v. 47, № 4−6, c.62−68.
  39. Flow-through capacitor: Пат. 5 192 432 США, МКИ5 В 01 D 15/08/Andelman M./ -#792 902- заявл. 15.11.91- опубл. 09.03.93.
  40. А.А. Хроматографические материалы. Справочник, М., Химия, 1978, с. 440.
  41. Cuatrecasas P., Anbensen С.В. Affinity chromatography. Ann. Rev. Biochem., 1971, v.40, p.259−278.
  42. Fleer G.J., Lyklema J.Biol. Chem. Hoppe-Seyler, 1987, v.368, p.741−746.
  43. Douglas J.F., How does sourface roughness affect polymer-sourface enteraction. Macro-molecules, 1989, v.22, p.3708−3716.
  44. Д.В. Капустин, В. В. Сабуров, JI.JI. Завада, Г. Б. Барсамян, В. П. Зубов, Композиционные фторполимерсодержащие сорбенты для выделения и очистки биополимеров. Биоорганическая химия, М., 1997, № 11.
  45. В.В. Сабуров, Муйдинов М. Р., Катаев АД, Туркин С. И., В. П. Зубов, (1990). 5-ый Всесоюзный симпозиум по молекулярной жидкостной хроматографии. 20−22ноября 1990 г., Рига, с. 207.
  46. В.В. Сабуров, Муйдинов М. Р., Гурьянов С. А., Катаев АД, Туркин С. И., В. П. Зубов, Перфторполимерсодержащие кремнеземные сорбенты и их применение в обращенно-фазовой хроматографи биологически-активных веществ. Ж. физ. хим., 1991, т.65- 10, с.2692−2698.
  47. К.И., Бражников В. В., Волков С. А. и др. Аналитическая хроматография. Москва, Наука, 1994, с. 254.
  48. Herfman Е., Chromotography, Part A: Fundamentals and techniques. New York, Elsevier Scientific Publishing company, 1983, p.335.
  49. Б.А.Руденко, Г. И. Руденко. Высокоэффективные хроматографические процессы, том 2: Процессы с конденсированными подвижными фазами. Москва, Наука, 2003, с. 286.
  50. Jansen J.-C., Ryden L., et al., Protein purification. Cambridge, VCH Publishers, Inc, 1989, p.502.
  51. Я.Кольман, К.-Г.Рём. Наглядная биохимия. Москва, «Мир», 2000, с. 469.
  52. X. Жидкостная хроматография при высоких давлениях М., Мир, 1980, с.23−25.
  53. Органикум. Практикум по органической химии. 1ч., Мир, М., 1979, с. 128.
  54. Darling Т., Albert J., Russel P., Albert D.M., Reid T.W. Rapid purification of an RNA-timus virus and proteins by high-performance sterec exlusin chromatography on porous glass columns. J. Chromatogr., 1977, v.131, p.383−390.
  55. Jeffrey D. Cohen, Raymond F. Tietz. Stable solution of polianiline and shaped articles therefrom. US Patent № 5 135 682, 1992, 252−500.
  56. E. Pigois-Landureau, Y.F. Nicolau, M. Delamar. XPS study of layer-by- layer deposited poly-pyrrole thin films. Synthetic Metals 72 (1995) 111−119.
  57. Eli Ruckenstein, Yue Sun. Polyaniline-containing electrical conductive composite prepared by two inverted emulsion pathways. Synthetic Metals 74 (1995) 107−113.
  58. A. Q. Zhang, C. Q. Cui, Jim Y. Lee. Electrochemical degradation of polyaniline in HCIO4 and H2SO4. Synthetic Metals 72 (1995) 217−223.
  59. Giulio Boara, Massimo Sparpaglione. Synthesis of polyanilines with high electrical conductivity. Synthetic Metals 72 (1995) 135−140.
  60. J. Prokes, I. Krivka, J. Stejskal. Control of electrical properties of polyaniline. Polym. Int., 43 (1997) 117−125.
  61. R. Baum. Conductive polyaniline made enzymatically, C&EN, 19 (1993) 36−37.
  62. G.A. Planes, M.C. Miras, C. Barbero. Strong effects of counterions on the electrochemistry of poly (N-methylaniline) thin films. Polymer International. 51 (2002) 429−433.
  63. C.Zhu, C. Wang, L. Yang, C. Bai, F.Wang. Dopant dimension influence on polyaniline film structure. Applied Physics A 68, (1999) 435−438.
  64. T.Lippert, F. Raimondi, J. Wambach, J. Wei, A.Wokaun. Surface modification and structuring of electrical conducting and isolating polyaniline films. Applied Physics A 69 (Suppl), (1999) 291−293.
  65. L.Duic, Z. Mandict and S.Kovac. Polymer-dimer distribution in the electrochemical synthesis of polyaniline. Electrochimica Acta, Vol. 40, No. 11, (1995) 1681−1688.
  66. E.A.Ponzio, R. Echevarria, G.M.Morales and S.Barbero. Removal of N-methylpyrrolidone hydrogen-bonded to polyaniline free-standing films by protonation-deprotonation cycles or thermal heating. Polymer International. 50(2001) 1180−1185.
  67. С., Синг Кю Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М., Мир, 1984, с. 186−203.
  68. Ю.А., Макрокинетика процессов в пористых средах. М., Наука, 1971, с. 54, 362.
  69. Альбер Сассон. Биотехнология: свершения и надежды. М., Мир, 1987, с.29−33.
  70. Краткий справочник физико-химических величин. М., Химия, 1972, с. 108−109.
  71. С.С. Радикальная полимеризация. Ленинград, Химия, Ленинградское отделение, 1985, с.217−239.
  72. Д. Молекулярное клонирование. М., Мир, 1984, с.387−412.
  73. Дж., Скотг Р., Армитилж Ф., Дьюри Г., Джекоб Л., Уолден Р., Кумар А., Джефферсон Р., Хэмил Дж. Генная инженерия растений. Лабораторное руководство. М.:Мир, 1991, с. 238.
  74. Д. (ред). Клонирование ДНК. Методы. М.:Мир, 1988, с. 361.
  75. Qiagen. Product Guide. 1988, p. 14.
  76. David G.L., Dibner M.D., Battey J.F. Basic methods in molecular biology. New York: Elsevier, 1986, p.42−50.
  77. Leadon S.A., Cerutty P.A. Anal. Biochem. 1982. V.120, p.282−288.
  78. Bowtelld D.L. Anal. Biochem. 1987. V.162, p.463−465.
  79. Civlla T.A., Sklar R.M., Hauser S.L. Anal. Biochem. 1988. V.174, p.485−488.
  80. Miller S.A., Dykes D.D., Polesky H.F. Nucl. Acids Res. 1988. V.16, p.1215.
  81. Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T. Molecular cloning. A laboratory manual. Second edition. Cold Spring Harbor Press. Cold Spring Harbor, New York, 1989, p.9,12.
  82. Дж. Гиллет. Фотофизика и фотохимия полимеров. Введение в изучение фотопроцессов в макромолекулах. :Пер. с англ., М., Мир, 1988, с.248−249.
  83. Saiki R.K., Gelfand D.H., Erlich Н.А. at al. Polymeraze chain reaction (1988) Science, 239,487.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!