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纳米形态钇钡铜氧的制备及其特性研究进展林珊章文贡*(福建师范大学化学与材料学院高分子研究所福州 350007)摘要介绍了近年来钇钡铜氧的纳米粉体、纳米薄膜、纳米线、纳米纤维、纳米棒等纳米形态产物的制备、结构与表征的研究与进展。
关键词钇钡铜氧纳米The Research Progress of the Preparation and Characteristics ofNano-Y1Ba2Cu3O7-δLin Shan, Zhang Wengong*(Institute of Polymer Science, Fujian Normal University, Fuzhou 350007)Abstact Nano Y1Ba2Cu3O7-δ such as nanopowder, nano-film, nanowire, nanofibre and nanorod et al. have been prepared these years. The characteristics of nano YBCO are mainly described. Finally, the prospects of nano YBCO in the future have been pointed out.Key words Y1Ba2Cu3O7-δ, Nano1911年昂尼斯(H.K.Onnes)发现金属汞在4.26K电阻突然剧降到零的超导现象，引起人们极大兴趣，此后科学家们一直努力寻找新超导体和提高超导临界温度(T c)的新方法。
1987年美国朱经武等和我国赵忠贤等分别制成了T c为92K、100K的Y-Ba-Cu-O超导体。
此后两年中科学家们先后发现了四十余种高温超导材料，如Bi-Sr-Ca-Cu-O(T c=110K)和Tl-Ba-Ca-Cu-O系统(T c=125K)，而Hg-Ba-Cu-O系统中HgBa2Ca2Cu3O8+δ(Hg1223)超导体的HgBa2Ca2Cu3O8+δ(T c=134K)在30万个大气压下，T c可高达164K。
《同步辐射WAXS和SAXS原位研究PAN纤维预氧化》一、引言在纤维材料的研究中，预氧化过程是影响其性能的关键步骤之一。
聚丙烯腈（PAN）纤维的预氧化过程涉及到纤维结构的显著变化，这些变化对于理解其性能优化和改善至关重要。
近年来，同步辐射宽角X射线散射（WAXS）和小角X射线散射（SAXS）技术被广泛应用于纤维材料结构的研究。
本文旨在利用这两种技术原位研究PAN纤维预氧化过程，以期为纤维材料的性能优化提供理论依据。
二、实验方法2.1 样品制备本实验选用PAN纤维作为研究对象，通过控制预氧化条件制备不同预氧化程度的样品。
2.2 同步辐射WAXS和SAXS实验利用同步辐射源进行WAXS和SAXS实验，对预氧化过程中的PAN纤维进行原位研究。
通过改变预氧化温度和时间，记录纤维的散射信号，分析其结构变化。
三、结果与讨论3.1 WAXS结果分析通过WAXS实验，我们观察到随着预氧化程度的加深，PAN 纤维的结晶度和非晶态结构发生变化。
在预氧化初期，结晶度有所降低，非晶态结构增多；随着预氧化程度的进一步加深，纤维内部出现新的有序结构。
这些变化对纤维的力学性能和热稳定性具有重要影响。
3.2 SAXS结果分析SAXS实验结果显示，在预氧化过程中，PAN纤维的微观结构发生显著变化。
随着预氧化温度的升高和时间的延长，纤维内部出现更多的孔洞和微裂纹。
这些孔洞和微裂纹的形成对纤维的力学性能和电性能具有重要影响。
此外，我们还观察到纤维的取向度在预氧化过程中发生变化，这可能与纤维的成型过程和预氧化条件有关。
3.3 同步辐射WAXS和SAXS联合分析结合WAXS和SAXS的实验结果，我们可以更全面地了解PAN纤维预氧化过程中的结构变化。
在预氧化初期，纤维的结晶度降低，非晶态结构增多，同时出现新的有序结构；随着预氧化程度的加深，纤维内部出现孔洞和微裂纹，取向度发生变化。
这些结构变化对纤维的性能具有重要影响，为优化预氧化条件和改善纤维性能提供了理论依据。
生物技术进展２０１６年㊀第６卷㊀第４期㊀２３９~２４３ＣｕｒｒｅｎｔＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ㊀ＩＳＳＮ２０９５￣２３４１进展评述Ｒｅｖｉｅｗｓ㊀收稿日期:２０１６￣０２￣２２ꎻ接受日期:２０１６￣０４￣０４㊀作者简介:郑惠惠ꎬ技术员ꎬ主要从事真核重组抗原研发研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｓｈａｎｊｖｑｉｕｍｉｎｇ＠１６３.ｃｏｍꎮ∗通信作者:江洪ꎬ工程师ꎬ主要从事重组抗原研发研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｊｉａｎｇ＠ｗｏｎｄｅｒｇｅｎ.ｃｏｍＣＨＯ细胞表达系统研究进展郑惠惠ꎬ㊀江㊀洪∗北京万达因生物医学技术有限责任公司ꎬ北京１４１０１７摘㊀要:ＣＨＯ细胞表达系统是目前重组糖蛋白生产的首选系统ꎮ随着无血清悬浮培养技术㊁基因工程技术和大规模培养技术的应用和不断发展ꎬＣＨＯ细胞表达系统已经成为生物技术药物最重要的表达或生产系统ꎬ并被广泛应用于抗体㊁重组蛋白药物和疫苗等产品的研发和生产中ꎮ近年来ꎬ针对ＣＨＯ细胞表达系统在某些重组蛋白的表达和大规模生产中存在的不足ꎬ研究者们通过利用基因工程技术手段ꎬ结合重组蛋白表达机制的研究成果ꎬ为优化和应用ＣＨＯ细胞表达系统做出了不懈努力ꎮ从培养基的优化㊁高产重组ＣＨＯ细胞株的构建㊁大规模培养三个方面综述了ＣＨＯ细胞表达系统的最近研究进展ꎬ以期为ＣＨＯ细胞表达系统的研究与应用提供参考ꎮ关键词:ＣＨＯ细胞培养ꎻ细胞改造ꎻ重组抗原表达ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.２０９５￣２３４１.２０１６.０４.０３ＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＣＨＯＥｘｐｒｅｓｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍＺＨＥＮＧＨｕｉ￣ｈｕｉꎬＪＩＡＮＧＨｏｎｇ∗ＢｅｉｊｉｎｇＷｏｎｄｅｒｇｅｎＢｉｏ￣ｍｅｄｉｃｉｎｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ.Ｌｔｄ.ꎬＢｅｉｊｉｎｇ１４１０１７ꎬＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ:ＣＨＯｃｅｌｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｓｔｈｅｐｒｅｆｅｒｒｅｄｓｙｓｔｅｍｆｏｒｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔｇｌｙｃｏｐｒｏｔｅｉｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ.Ｗｉｔｈｔｈｅｅｖｏｌｖｉｎｇｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｓｅｒｕｍ￣ｆｒｅｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｃｕｌｔｕｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｇｅｎｅｔｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄｔｈｅｌａｒｇｅ￣ｓｃａｌｅｃｕｌｔｕｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓꎬＣＨＯｃｅｌｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｐｒｏｄｕｃｔｓ.Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆａｎｔｉｂｏｄｉｅｓꎬｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔｐｒｏｔｅｉｎｓａｎｄｖａｃｃｉｎｅｓ.Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓꎬｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓｈａｖｅｍａｄｅｇｒｅａｔｅｆｆｏｒｔｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎｄｌａｒｇｅ￣ｓｃａｌｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔｐｒｏｔｅｉｎｓｂｙｕｓｉｎｇｌａｔｅｓｔｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔｐｒｏｔｅｉｎｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ.ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｂｒｉｅｆｌｙｒｅｖｉｅｗｅｄｔｈｅｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅＣＨＯｃｅｌｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｒｅｅａｓｐｅｃｔｓ:ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉｕｍꎬｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄＣＨＯｓｔｒａｉｎｓｆｏｒｈｉｇｈ￣ｌｅｖｅｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｌａｒｇｅ￣ｓｃａｌｅｃｕｌｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈꎬｗｈｉｃｈｗａｓｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＣＨＯｃｅｌｌｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＣＨＯｃｅｌｌｃｕｌｔｕｒｅꎻｃｅｌｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎻｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔａｎｔｉｇｅｎｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ㊀㊀ＣＨＯ细胞是由Ｐｕｃｋ于１９５７年建成的中国仓鼠卵巢成纤维细胞系ꎮ发展至今ꎬＣＨＯ细胞已成为生物技术药物最重要的表达或生产系统ꎮ随着无血清悬浮培养技术㊁基因工程技术㊁生物反应器设计放大与强化技术㊁大规模高密度流加和连续灌注培养技术等的发展ꎬＣＨＯ细胞系统被广泛应用于抗体㊁基因重组蛋白质药物㊁病毒疫苗等生物技术产品的研究开发和工业化生产中ꎮＣＨＯ细胞是目前重组糖基蛋白生产的首选体系ꎮ因为它具有准确的转录后修饰功能ꎬ表达的蛋白在分子结构㊁理化特性和生物学功能方面更接近于天然蛋白分子ꎮ但ＣＨＯ细胞在无血清培养基中会出现活力差㊁分泌外源蛋白能力弱等问题ꎮ所以建立稳定㊁高产的重组ＣＨＯ细胞成为很多研究者的目标ꎮ近年来ꎬ研究者从细胞营养㊁代谢㊁凋亡㊁信号传导等角度ꎬ结合蛋白表达机制等研究成果ꎬ对这一目标的实现做出了很多努力ꎮ本文从培养基优化㊁高产重组ＣＨＯ细胞株的构. All Rights Reserved.建㊁大规模培养三个方面综述了ＣＨＯ细胞表达系统的最新研究进展ꎬ以期为ＣＨＯ细胞表达系统的应用提供参考ꎮ１㊀培养基的优化研究发现ꎬ不同的细胞株甚至克隆对营养成分的需求都有差别ꎮ通过筛选比较不同培养基成分对重组抗原生产的影响ꎬ并开发适用于不同重组ＣＨＯ细胞株的培养基ꎬ成为很多研究者提高ＣＨＯ细胞表达系统产量的重要方式ꎮ为了维持细胞在无血清培养基中的正常生长ꎬ需要在基础培养基中添加很多其他因子ꎬ如激素㊁生长因子㊁蛋白水解物等ꎮ蛋白质水解物含有丰富的营养成分ꎬ可有效缩短细胞对无血清培养基的适应过程ꎮＤａｖａｍｉ等[１]通过组合比较不同来源的蛋白水解物对细胞密度及表达产量的影响ꎬ优化得到更适于ＤＧ４４的培养基ꎮ酵母水解物作为一种成本较低的非动物源蛋白水解物ꎬ可以使细胞密度增加的同时ꎬ使重组表达抗体的表达量大幅提高[２]ꎮ大豆水解物等都可以被添加到基础培养基中[１ꎬ３ꎬ４]ꎮ由于蛋白水解物的构成复杂ꎬ且批间差异大ꎬ因此蛋白水解物的添加会影响细胞培养基批次间的稳定性ꎮ如果去除培养基中的蛋白质水解物ꎬ需要添加氨基酸或微量元素等ꎬ通过优化调整其比例ꎬ仍能支持高密度的ＣＨＯ细胞培养[５]ꎮ刘兴茂等[６]采用Ｐｌａｃｋｅｔｔ￣Ｂｕｒｍａｎ实验对影响细胞生长的培养添加成分进行了考察ꎬ确定了腐胺㊁胰岛素及转铁蛋白对１１Ｇ￣Ｓ细胞的悬浮培养有明显的生长促进作用ꎮ设计的培养基可以使细胞最大生长密度达到４.１２ˑ１０６ｃｅｌｌｓ/ｍＬꎮＸｕ等[７]采用Ｐｌａｃｋｅｔｔ￣Ｂｕｒｍａｎ设计与支持向量机(ＳＶＭ)预测并实验确定了硫酸锌㊁转铁蛋白及ＢＳＡ对ＣＨＯ￣Ｋ１细胞的生长有促进作用ꎮ另有研究表明ꎬ使用柠檬酸铁作为转铁蛋白的替代物ꎬ可以使细胞的密度达到７.０ˑ１０６ｃｅｌｌｓ/ｍＬꎬ但是会降低转染效率[８]ꎮＭｉｋｉ等[９]研究发现ꎬ添加生长因子ＩＧＦ￣１和脂类信号分子溶血磷脂酸(ＬＰＡ)也可以有效加速ＣＨＯ细胞生长ꎮ优化培养基能有效提高重组ＣＨＯ细胞的培养密度ꎮ高密度的ＣＨＯ细胞培养是ＣＨＯ细胞表达系统实现工业化生产应用的必要条件之一ꎮ与大肠杆菌和酵母表达系统相比ꎬＣＨＯ细胞有生长较慢㊁培养周期较长㊁产量较低等缺点ꎮ为了提高重组蛋白产量㊁扩大ＣＨＯ细胞表达系统的生产应用范围ꎬ研究者们在优化培养基的实验基础上ꎬ构建高产的重组ＣＨＯ细胞系ꎬ为大规模的重组蛋白生产提供基础ꎮ２㊀高产重组ＣＨＯ细胞株的构建研究者们利用发展迅速的基因编辑技术对ＣＨＯ细胞进行筛选和改造ꎬ得到高产的重组细胞株ꎮ研究者们通过过量表达或敲除某个基因ꎬ调整代谢途径㊁延缓细胞凋亡㊁增强转录表达效率ꎬ有效的增加了重组蛋白产量ꎮ通过结合全基因组测序和基因敲除技术的研究成果ꎬ研究者们为得到反应性更好的糖基化重组蛋白做出了不懈努力ꎮ２.１㊀调整代谢途径乳酸作为糖酵解产生的代谢产物会影响细胞生长ꎮＺｈｏｕ等[１０]使用ｓｉＲＮＡ技术降低乳酸脱氢酶Ａ(ＬＤＨａ)和丙铜酸脱氢酶激酶(ＰＤＨＫｓ)基因的表达ꎬ使乳酸的产生降低了９０％ꎬ并增加了单抗的产量ꎮＴｏｕｓｓａｉｎｔ等[１１]通过在ｒＣＨＯ中表达酵母丙酮酸羧化酶(ＰＹＣ２)ꎬ改变了流加培养方式中葡萄糖的代谢速率ꎬ增长了细胞的对数生长期ꎬ从而增加了细胞密度及产量ꎮ２.２㊀延缓细胞凋亡为了延长细胞培养的时间从而增加产量ꎬ有研究者建立了能表达抗凋亡基因的ＣＨＯ细胞系ꎮＭａｊｏｓ等[１２]通过在ＣＨＯ中表达１个Ａｓｐ２９Ａｓｎ突变的抑制凋亡基因ꎬ有效延缓了细胞凋亡ꎮ也有研究者通过敲除细胞中的促凋亡基因来延缓细胞凋亡ꎬ如Ｃｏｓｔ等[１３]敲除了ＢＣＬ２相关蛋白Ｘ(ＢＡＸ)和ＢＡＫ的基因ꎬ使单克隆抗体产量增加了５倍ꎮＲｉｔｔｅｒ等[１４]发现８号染色体端粒区的缺失也可以使产物产量成倍增加ꎮ２.３㊀增强转录表达效率有研究者在细胞信号通路研究成果的基础上ꎬ通过表达转录及翻译过程中的相关蛋白ꎬ增强转录和表达效率ꎬ以增加目的重组蛋白的产量ꎮＬｅＦｏｕｒｎ等[１５]通过在ＣＨＯ中表达人信号受体蛋白ＳＲＰ１４ꎬ成功增加了分泌表达的重组蛋白的产０４２生物技术进展ＣｕｒｒｅｎｔＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ. All Rights Reserved.量ꎮＰｅｎｇ等[１６]通过表达转录翻译相关蛋白ＳＬＹ１㊁ＭＵＮＣ１８Ｃ和ＸＢＰ１ꎬ使ＩｇＧ的产量提高了２０倍ꎻＲａｈｉｍｐｏｕｒ等[１７]在ＣＨＯ细胞中表达神经酰胺转移蛋白(ＣＥＲＴ)的突变基因使ｔ￣ＰＡ的产量增加了３５％ꎮ２.４㊀表达糖基化酶能产生糖基化的重组蛋白是ＣＨＯ细胞表达系统重要的优势ꎬ研究者们通过建立能表达Ｎ￣糖基化途径中不同酶类的细胞系以增加糖基化重组蛋白的反应性ꎮ如Ｇｏｈ[１８]建立的一个含有Ｎ￣乙酰氨基葡萄糖转移酶Ｉ基因的突变体ＣＨＯ￣ｇｍｔ４细胞系ꎬ其表达的重组葡萄糖脑苷脂酶将不需要多糖重构可直接用于治疗戈谢病患者ꎮＺｈａｎｇ等[１９]通过ＣＨＯ￣ｇｍｔ５细胞株表达的重组抗体ꎬ其Ｆｃ的Ｎ￣多糖缺少岩藻糖和唾液酸能增强ＡＤＣＣ的作用ꎮ根据ＣＨＯ￣Ｋ１的基因组信息ꎬＹａｎｇ等[２０]通过锌指核酸酶(ＺＦＮｓ)基因敲除的方法ꎬ研究了１９种包括作用于Ｎ￣糖基链分支㊁半乳糖基㊁聚ＬａｃＮＡｃ延伸㊁唾液酸化加盖的Ｎ￣糖基转移酶对Ｎ￣糖基化作用的影响ꎬ为更准确的表达特定糖基化方式的重组蛋白提供了重要参考ꎮ重组ＣＨＯ细胞表达重组蛋白能力的高低ꎬ不能简单的归结为某些关键基因的作用ꎮ为了得到高产的重组细胞株ꎬ需要研究者们综合考虑细胞的代谢情况㊁培养条件㊁蛋白表达效率和蛋白加工修饰能力等诸多因素ꎮ３㊀大规模培养研究基因工程技术㊁细胞融合技术及抗体类药物的迅速发展ꎬ推进了生物反应器培养技术在生物制药中的应用ꎮ由于ＣＨＯ细胞能以悬浮培养的方式高密度培养ꎬ培养体积可达１０００Ｌ以上ꎬ所以在大规模培养和重组蛋白的高产量生产中ꎬＣＨＯ细胞表达系统拥有广阔的发展前景ꎮ在大规模生产中ꎬ通常采用流加培养方式ꎬ通过添加营养物质来延长培养时间ꎬ增加细胞密度和目的产品的浓度ꎮ为了更大程度的提高重组蛋白的生产效率ꎬ研究者们需要根据不同细胞株的生长代谢特点ꎬ选择和优化起始培养基㊁补料培养基及补料策略ꎮ现代计算机技术㊁数学算法及理论的应用ꎬ也为研究者对细胞流加培养的优化提供了很大帮助ꎮ３.１㊀优化培养参数选择合适的培养基㊁优化细胞培养的参数(如温度㊁ｐＨ㊁溶氧㊁ＣＯ２浓度㊁渗透压等)对生产至关重要ꎮ同时ꎬ流加工艺参数(如流加培养基成分㊁流加时间等)均需根据不同的细胞株及反应器的特点来设计优化ꎮＦａｎ等[２１]采用分批补料方式培养ＣＨＯ细胞ꎬ实验显示培养基中的氨基酸和葡萄糖浓度对细胞的生长㊁ＩｇＧ浓度和Ｎ￣糖基化生成都很重要ꎮＫｉｍ等[２２]使用分批补料培养使ＩｇＧ的产量达到２.３ｇ/Ｌꎮ通过用小麦蛋白水解物(ＷＧＨ)代替补料中的谷氨酰胺可以使ｔ￣ＰＡ的产量达到４２２ｍｇ/Ｌ[２３]ꎮ３.２㊀应用新的培养技术微载体培养是一种动物细胞大规模培养技术ꎮ培养液中大量的微载体为细胞提供了极大的附着表面ꎬ从而可实现细胞的高密度培养ꎮ胡显文等[２４]在搅拌式反应器中无血清培养分泌ｕ￣ＰＡ的ＤＮＡ重组ＣＨＯ细胞ꎬ通过部分更换Ｃｙｔｏｐｏｒｅ多孔微载体ꎬ解决了大规模细胞培养中细胞凋亡的问题ꎮ并使用周期变压刺激技术使ｕ￣ＰＡ的产量提高了１０倍ꎬ且可以降低葡萄糖厌氧代谢产生乳酸的转化率ꎮＶｅｎｔｉｎｉ等[２５]通过Ｃｙｔｏｄｅｘ微载体培养ＣＨＯ￣ｈＴＳＨ细胞的实验表明ꎬ培养基中微载体的数量及在ｒｈＴＳＨ合成期开始时的细胞浓度是提高目的蛋白产量的重要参数ꎮ李智等[２６]利用ＣＨＯ细胞能在培养过程中自然结团的特性ꎬ采用超声沉降柱二合一灌流系统促进细胞结团和加强截留的特性ꎬ用无血清培养基连续灌流培养基因重组ＣＨＯ细胞ＭＫ３￣Ａ２株ꎬ分泌表达的ｒｈＴＮＫ￣ｔＰＡ生产率平均为８９ｍｇ/Ｌ ｄꎮ３.３㊀添加保护剂聚醚Ｆ６８可以有效减少生物反应器中搅拌对细胞产生的机械损伤ꎮ针对Ｆ６８对某些细胞株的生长及产量降低的情况ꎬ研究者发现０.０５％或０.０７５％的５００ｋＤａ的γＰＧＡ可以替代Ｆ６８应用于ＣＨＯＤＧ４４细胞的培养中[２７]ꎮ在细胞培养工艺逐级放大的过程中ꎬ每一步都需要研究者们监控细胞在生长和表达方面的相关指标ꎮ生物反应器在线监控ｐＨ㊁溶氧等参数的功能㊁色谱和在线蛋白分解监测等技术为大规模培养的过程控制提供了帮助ꎮ１４２郑惠惠ꎬ等:ＣＨＯ细胞表达系统研究进展. All Rights Reserved.４ 展望ＣＨＯ细胞是表达外源蛋白最多也是最成功的一类细胞ꎬ有其不可比拟的优点ꎬ同时也存在现行技术手段不能弥补的不足之处ꎮ结合生物信息学㊁细胞生物学㊁基因工程技术和生物反应器技术的研究成果ꎬ研究者们可以通过综合考虑细胞代谢特性㊁蛋白表达特性等影响因素ꎬ通过研发个性化培养条件及培养工艺ꎬ构建高表达载体ꎬ筛选稳定高产的重组细胞株ꎬ改造宿主细胞等角度继续优化ＣＨＯ细胞表达系统ꎬ为产业化生产重组蛋白提供基础ꎮ用于产业化生产的重组ＣＨＯ细胞ꎬ需要具备生长特性良好㊁能在无血清培养基中高密度培养㊁表达重组蛋白能力强㊁能正确的进行翻译后修饰等特点ꎮ糖基化是蛋白翻译后最重要的修饰之一ꎬ直接影响重组蛋白的空间结构㊁生物活性㊁稳定性㊁免疫原性和生物反应性等ꎮ对重组蛋白的糖基化研究一直是研发和生产真核重组蛋白的热点课题ꎮ随着基因编辑技术的发展ꎬ研究者们通过表达特定糖基化相关酶从而得到完整㊁准确的特定形式的糖链结构ꎬ为糖基化蛋白在免疫诊断㊁临床治疗等领域的持续发展奠定了基础ꎮ随着基因技术的不断发展ꎬ对细胞代谢㊁信号传导等方面研究的持续深入ꎬ构建能表达准确修饰的糖基化重组蛋白的高产重组ＣＨＯ细胞株仍将成为研究热点ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]㊀ＤａｖａｍｉＦꎬＥｇｈｂａｌｐｏｕｒＦꎬＮｅｍａｔｏｌｌａｈｉＬꎬｅｔａｌ..ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｐｅｐｔｏｎｅｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉａｏｎｇｒｏｗｔｈꎬｍｅｔａｂｏｌｉｃｐａｔｈｗａｙａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆＣＨＯＤＧ４４ｃｅｌｌｓ:ａｎｅｗｉｎｓｉｇｈｔｉｎｔｏａｍｉｎｏａｃｉｄｐｒｏｆｉｌｅｓ[Ｊ].Ｉｒａｎ.Ｂｉｏｍｅｄ.Ｊ.ꎬ２０１５ꎬ１９(４):１９４－２０５.[２]㊀ＳｕｎｇＹＨꎬＬｉｍＳＷꎬＣｈｕｎｇＪＹꎬｅｔａｌ..Ｙｅａｓｔｈｙｄｒｏｌｙｓａｔｅａｓａｌｏｗ￣ｃｏｓｔａｄｄｉｔｉｖｅｔｏｓｅｒｕｍ￣ｆｒｅｅｍｅｄｉｕｍｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｈｕｍａｎｔｈｒｏｍｂｏｐｏｉｅｔｉｎｉｎｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｃｕｌｔｕｒｅｓｏｆＣｈｉｎｅｓｅｈａｍｓｔｅｒｏｖａｒｙｃｅｌｌｓ[Ｊ].Ａｐｐｌ.Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ.Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ.ꎬ２００４ꎬ６３(５):５２７－５３６.[３]㊀ＤａｖａｍｉＦꎬＢａｌｄｉＬꎬＲａｊｅｎｄｒａＹꎬｅｔａｌ..ＰｅｐｔｏｎｅｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｃｕｌｔｕｒｅｍｅｄｉｕｍｈａｓｖａｒｉａｂｌｅｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆＣＨＯｃｅｌｌｓ[Ｊ].Ｉｎｔ.Ｊ.Ｍｏｌ.ＣｅｌｌＭｅｄ.ꎬ２０１４ꎬ３(３):１４６－１５６.[４]㊀ＣｈｕｎＢＨꎬＫｉｍＪＨꎬＬｅｅＨＪꎬｅｔａｌ..Ｕｓａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｉｚｅ￣ｅｘｃｌｕｄｅｄｆｒａｃｔｉｏｎｓｏｆｓｏｙｐｒｏｔｅｉｎｈｙｄｒｏｌｙｓａｔｅｓｆｏｒｇｒｏｗｔｈａｎｄｖｉａｂｉｌｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅｈａｍｓｔｅｒｏｖａｒｙｃｅｌｌｓｉｎｐｒｏｔｅｉｎ￣ｆｒｅｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｃｕｌｔｕｒｅ[Ｊ].Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒ.Ｔｅｃｈｎｏｌ.ꎬ２００７ꎬ９８(５):１０００－１００５.[５]㊀张大鹤ꎬ易小萍ꎬ张元兴ꎬ等ꎬ适于重组ＣＨＯ细胞培养的无血清培养基的制备[Ｊ].中国生物制品学杂志ꎬ２０１１(１０):１１５２－１１５６.[６]㊀刘兴茂ꎬ刘红ꎬ叶玲玲ꎬ等ꎬＣＨＯ工程细胞无血清悬浮分批培养的生长代谢特征及动力学模型[Ｊ].生物工程学报ꎬ２０１０ꎬ(１):８５－９２.[７]㊀ＸｕＪꎬＹａｎＦＲꎬＬｉＺＨꎬｅｔａｌ..Ｓｅｒｕｍ￣ｆｒｅｅｍｅｄｉｕｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｔｒｉａｌｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｕｐｐｏｒｔｖｅｃｔｏｒｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ[Ｊ].Ｂｉｏｍｅｄ.Ｒｅｓ.Ｉｎｔ.ꎬ２０１４ꎬｄｏｉ:１０.１１５５/２０１４/２６９３０５. [８]㊀ＥｂｅｒｈａｒｄｙＳＲꎬＲａｄｚｎｉａｋＬꎬＬｉｕＺ.Ｉｒｏｎ(ＩＩＩ)ｃｉｔｒａｔｅｉｎｈｉｂｉｔｓｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｉｍｉｎｅ￣ｍｅｄｉａｔｅｄｔｒａｎｓｉｅｎｔｔｒａｎｓｆｅｃｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎｅｓｅｈａｍｓｔｅｒｏｖａｒｙｃｅｌｌｓｉｎｓｅｒｕｍ￣ｆｒｅｅｍｅｄｉｕｍ[Ｊ].Ｃｙｔｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２００９ꎬ６０:１－９.[９]㊀ＭｉｋｉＨꎬＴａｋａｇｉＭ.Ｄｅｓｉｇｎｏｆｓｅｒｕｍ￣ｆｒｅｅｍｅｄｉｕｍｆｏｒｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｃｕｌｔｕｒｅｏｆＣＨＯｃｅｌｌｓｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｇｅｎｅｒａｌｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｍｅｄｉａ[Ｊ].Ｃｙｔｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１５ꎬ６７(４):６８９－６９７.[１０]㊀ＺｈｏｕＭꎬＣｒａｗｆｏｒｄＹꎬＮｇＤꎬｅｔａｌ..ＤｅｃｒｅａｓｉｎｇｌａｃｔａｔｅｌｅｖｅｌａｎｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｎｔｉｂｏｄｙｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎＣｈｉｎｅｓｅＨａｍｓｔｅｒＯｖａｒｙｃｅｌｌｓ(ＣＨＯ)ｂｙｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｌａｃｔａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅａｎｄｐｙｒｕｖａｔｅｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｓｅｋｉｎａｓｅｓ[Ｊ].Ｊ.Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ.ꎬ２０１１ꎬ１５３(１－２):２７－３４.[１１]㊀ＴｏｕｓｓａｉｎｔＣꎬＨｅｎｒｙＯꎬＤｕｒｏｃｈｅｒＹ.ＭｅｔａｂｏｌｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＣＨＯｃｅｌｌｓｔｏａｌｔｅｒｌａｃｔａｔｅｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｄｕｒｉｎｇｆｅｄ￣ｂａｔｃｈｃｕｌｔｕｒｅｓ[Ｊ].Ｊ.Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ.ꎬ２０１５ꎬ２１７:１２２－１３１.[１２]㊀ＭａｊｏｒｓＢＳꎬＣｈｉａｎｇＧＧꎬＰｅｄｅｒｓｏｎＮＥꎬｅｔａｌ..Ｄｉｒｅｃｔｅｄｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｍａｍｍａｌｉａｎａｎｔｉ￣ａｐｏｐｔｏｓｉｓｐｒｏｔｅｉｎｓｂｙｓｏｍａｔｉｃｈｙｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ[Ｊ].ＰｒｏｔｅｉｎＥｎｇ.Ｄｅｓ.Ｓｅｌ.ꎬ２０１２ꎬ２５(１):２７－３８.[１３]㊀ＣｏｓｔＧＪꎬＦｒｅｙｖｅｒｔＹꎬＶａｆｉａｄｉｓＡꎬｅｔａｌ..ＢＡＫａｎｄＢＡＸｄｅｌｅｔｉｏｎｕｓｉｎｇｚｉｎｃ￣ｆｉｎｇｅｒｎｕｃｌｅａｓｅｓｙｉｅｌｄｓａｐｏｐｔｏｓｉｓ￣ｒｅｓｉｓｔａｎｔＣＨＯｃｅｌｌｓ[Ｊ].Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ.Ｂｉｏｅｎｇ.ꎬ２０１０ꎬ１０５(２):３３０－４０. [１４]㊀ＲｉｔｔｅｒＡꎬＶｏｅｄｉｓｃｈＢꎬＷｉｅｎｂｅｒｇＪꎬｅｔａｌ..Ｄｅｌｅｔｉｏｎｏｆａｔｅｌｏｍｅｒｉｃｒｅｇｉｏｎｏｎｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅ８ｃｏｒｒｅｌａｔｅｓｗｉｔｈｈｉｇｈｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＣＨＯｃｅｌｌｌｉｎｅｓ[Ｊ].Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ.Ｂｉｏｅｎｇ.ꎬ２０１６ꎬ１１３(５):１０８４－１０９３.[１５]㊀ＬｅＦｏｕｒｎＶꎬＧｉｒｏｄＰＡꎬＢｕｃｅｔａＭꎬｅｔａｌ..ＣＨＯｃｅｌｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｏｐｒｅｖｅｎｔｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｐｒｏｔｅｉｎｓｅｃｒｅｔｉｏｎ[Ｊ].Ｍｅｔａｂ.Ｅｎｇ.ꎬ２０１４ꎬ２１:９１－１０２.[１６]㊀ＰｅｎｇＲＷꎬＦｕｓｓｅｎｅｇｇｅｒＭ.ＭｏｌｅｃｕｌａｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆｅｘｏｃｙｔｉｃｖｅｓｉｃｌｅｔｒａｆｆｉｃｅｎｈａｎｃｅｓｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅｈａｍｓｔｅｒｏｖａｒｙｃｅｌｌｓ[Ｊ].Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ.Ｂｉｏｅｎｇ.ꎬ２００９ꎬ１０２(４):１１７０－１１８１.[１７]㊀ＲａｈｉｍｐｏｕｒＡꎬＶａｚｉｒｉＢꎬＭｏａｚｚａｍｉＲꎬｅｔａｌ..ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｈｅｃｅｌｌｕｌａｒｐｒｏｔｅｉｎｓｅｃｒｅｔｏｒｙｐａｔｈｗａｙｆｏｒｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔｔｉｓｓｕｅｐｌａｓｍｉｎｏｇｅｎａｃｔｉｖａｔｏｒｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎＣｈｉｎｅｓｅｈａｍｓｔｅｒｏｖａｒｙｃｅｌｌｓ:ｅｆｆｅｃｔｓｏｆＣＥＲＴａｎｄＸＢＰ１ｓｇｅｎｅｓ[Ｊ].Ｊ.Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ.Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ.ꎬ２０１３ꎬ２３(８):１１１６－１１２２. [１８]㊀ＧｏｈＪＳꎬＬｉｕＹꎬＣｈａｎＫＦꎬｅｔａｌ..ＰｒｏｄｕｃｉｎｇｒｅｃｏｍｂｉｎａｎｔｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｇｌｙｃｏｐｒｏｔｅｉｎｓｗｉｔｈｅｎｈａｎｃｅｄｓｉａｌｙｌａｔｉｏｎｕｓｉｎｇＣＨＯ￣ｇｍｔ４ｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｉｏｎｍｕｔａｎｔｃｅｌｌｓ[Ｊ].Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄꎬ２０１４ꎬ５２４２生物技术进展ＣｕｒｒｅｎｔＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ. All Rights Reserved.(４):２６９－２７３.[１９]㊀ＺｈａｎｇＰꎬＨａｒｙａｄｉＲꎬＣｈａｎＫＦꎬｅｔａｌ..ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅＧＤＰ￣ｆｕｃｏｓｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒＳＬＣ３５Ｃ１ｕｓｉｎｇａｎｏｖｅｌＣｈｉｎｅｓｅｈａｍｓｔｅｒｏｖａｒｙｍｕｔａｎｔ[Ｊ].Ｇｌｙｃｏｂｉｏｌｏｇｙꎬ２０１２ꎬ２２(７):８９７－９１１.[２０]㊀ＹａｎｇＺꎬＷａｎｇＳꎬＨａｌｉｍＡꎬｅｔａｌ..ＥｎｇｉｎｅｅｒｅｄＣＨＯｃｅｌｌｓｆｏｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｄｉｖｅｒｓｅꎬｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｇｌｙｃｏｐｒｏｔｅｉｎｓ[Ｊ].Ｎａｔ.Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ.ꎬ２０１５ꎬ３３(８):８４２－８４４.[２１]㊀ＦａｎＹꎬＪｉｍｅｎｅｚＤｅｌＶａｌＩꎬＭｕｌｌｅｒＣꎬｅｔａｌ..Ａｍｉｎｏａｃｉｄａｎｄｇｌｕｃｏｓｅｍｅｔａｂｏｌｉｓｍｉｎｆｅｄ￣ｂａｔｃｈＣＨＯｃｅｌｌｃｕｌｔｕｒｅａｆｆｅｃｔｓａｎｔｉｂｏｄｙｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｉｏｎ[Ｊ].Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ.Ｂｉｏｅｎｇ.ꎬ２０１５ꎬ１１２(３):５２１－５３５.[２２]㊀ＫｉｍＢＪꎬＺｈａｏＴꎬＹｏｕｎｇＬꎬｅｔａｌ..Ｂａｔｃｈꎬｆｅｄ￣ｂａｔｃｈꎬａｎｄｍｉｃｒｏｃａｒｒｉｅｒｃｕｌｔｕｒｅｓｗｉｔｈＣＨＯｃｅｌｌｌｉｎｅｓｉｎａｐｒｅｓｓｕｒｅ￣ｃｙｃｌｅｄｒｉｖｅｎｍｉｎｉａｔｕｒｉｚｅｄｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ[Ｊ].Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ.Ｂｉｏｅｎｇ.ꎬ２０１２ꎬ１０９(１):１３７－１４５.[２３]㊀ＫｉｍｄｏＹꎬＣｈａｕｄｈｒｙＭＡꎬＫｅｎｎａｒｄＭＬꎬｅｔａｌ..Ｆｅｄ￣ｂａｔｃｈＣＨＯｃｅｌｌｔ￣ＰＡｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｆｅｅｄｇｌｕｔａｍｉｎｅｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｔｏｒｅｄｕｃｅａｍｍｏｎｉａｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ[Ｊ].Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ.Ｐｒｏｇ.ꎬ２０１３ꎬ２９(１):１６５－１７５.[２４]㊀胡显文ꎬ肖成祖ꎬ高丽华ꎬ等.用多孔微载体大规模长期培养动物细胞的方法[Ｊ].生物技术通报ꎬ２００１ꎬ(１):４５－４８. [２５]㊀ＶｅｎｔｉｎｉＤＣꎬＤａｍｉａｎｉＲꎬＳｏｕｓａＡＰꎬｅｔａｌ..ＩｍｐｒｏｖｅｄｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈＣＨＯ￣ｈＴＳＨｃｅｌｌｓｏｎｈｉｇｈｅｒｍｉｃｒｏｃａｒｒｉｅｒｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｐｒｏｖｉｄｅｓｈｉｇｈｅｒｏｖｅｒａｌｌｂｉｏｍａｓｓａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｆｏｒｒｈＴＳＨ[Ｊ].Ａｐｐｌ.Ｂｉｏｃｈｅｍ.Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ.ꎬ２０１１ꎬ１６４(４):４０１－４０９.[２６]㊀李智ꎬ肖成祖ꎬ杨琴ꎬ等.ＣＨＯ细胞无血清结团灌流培养:超声－沉降柱二合一灌流系统[Ｊ].中国生物工程杂志ꎬ２００８ꎬ(４):５３－５８.[２７]㊀ＣｈｕｎＢＨꎬＬｅｅＹＫꎬＣｈｕｎｇＮ.Ｐｏｌｙ￣ｇａｍｍａ￣ｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄｅｎｈａｎｃｅｓｔｈｅｇｒｏｗｔｈａｎｄｖｉａｂｉｌｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅｈａｍｓｔｅｒｏｖａｒｙｃｅｌｌｓｉｎｓｅｒｕｍ￣ｆｒｅｅｍｅｄｉｕｍ[Ｊ].Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ.Ｌｅｔｔ.ꎬ２０１２ꎬ３４(１０):１８０７－１８１０.３４２郑惠惠ꎬ等:ＣＨＯ细胞表达系统研究进展. All Rights Reserved.。
山东科学ＳＨＡＮＤＯＮＧＳＣＩＥＮＣＥ第３７卷第１期２０２４年２月出版Ｖｏｌ.３７Ｎｏ.１Ｆｅｂ.２０２４收稿日期:２０２３￣０４￣１４作者简介:潘翔宇(１９９８ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为功能化色谱填料的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:１３４２４７８５０９＠ｑｑ.ｃｏｍ∗通信作者ꎬ靳钊ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ研究方向为功能材料的制备ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｊｉｎｚｈａｏ＠ｑｕｓｔ.ｅｄｕ.ｃｎ乙二胺￣Ｎ￣丙基改性硅胶的可控键合制备及其在银杏酸脱除中的应用研究潘翔宇ꎬ靳钊∗ꎬ关彤ꎬ陈贝怡(青岛科技大学高分子科学与工程学院ꎬ山东青岛２６６０４５)摘要:优化了乙二胺￣Ｎ￣丙基键合硅胶(ＰＳＡ)键合量可控的制备工艺ꎬ考察了ＰＳＡ制备的批次重复性ꎬ并进行ＰＳＡ制备的中试放大实验ꎮ采用红外光谱㊁元素分析及电位滴定法对所制备的ＰＳＡ进行性能评价ꎬ结果表明:在３４６０ｃｍ－１处出现了Ｎ Ｈ伸缩振动峰ꎬ在２９６０ｃｍ－１和２８６０ｃｍ－１处出现了 ＣＨ的不对称和对称伸缩振动峰ꎬ７０８ｃｍ－１处出现了 ＮＨ２的变形振动吸收峰ꎬ表明乙二胺￣Ｎ￣丙基成功接枝到硅胶表面ꎻ随着制备体系中硅烷化试剂比例的增加ꎬ碳㊁氮和氢元素的含量以及电位滴定法得到的离子交换容量均呈现上升趋势ꎬ说明乙二胺￣Ｎ￣丙基官能团的键合量逐渐增加ꎮ将制备的ＰＳＡ填充成分离纯化小柱ꎬ考察了不同键合量ＰＳＡ对银杏叶提取物中银杏酸的脱除效率ꎬ结果表明:ＰＳＡ对银杏酸有强吸附能力ꎬ可应用于银杏叶提取物中银杏酸的脱除ꎬ２＃㊁３＃㊁４＃和５＃ＰＳＡ分离纯化柱的最大上样体积分别为２１㊁２２㊁２３㊁２４ｍＬꎬ且脱除效率随乙二胺￣Ｎ￣丙基键合量的增加而升高ꎮ关键词:乙二胺￣Ｎ￣丙基改性硅胶ꎻ键合量ꎻ银杏酸脱除中图分类号:Ｏ６５８㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００２￣４０２６(２０２４)０１￣００５１￣０８开放科学(资源服务)标志码(ＯＳＩＤ):Ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｂｏｎｄｉｎｇｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ￣Ｎ￣ｐｒｏｐｙｌｍｏｄｉｆｉｅｄｓｉｌｉｃａｇｅｌａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｇｉｎｋｇｏｌｉｃａｃｉｄｒｅｍｏｖａｌＰＡＮＸｉａｎｇｙｕꎬＪＩＮＺｈａｏ∗ꎬＧＵＡＮＴｏｎｇꎬＣＨＥＮＢｅｉｙｉ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＱｉｎｇｄａｏ２６６０４５ꎬＣｈｉｎａ)ＡｂｓｔｒａｃｔʒＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆＮ￣ｐｒｏｐｙｌｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｂｏｎｄｅｄｓｉｌｉｃａｇｅｌ(ＰＳＡ)ｗｉｔｈｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅｂｏｎｄｉｎｇａｍｏｕｎｔｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄꎻｔｈｅｂａｔｃｈｒｅｐｅａｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＰＳＡｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｗａｓｅｘａｍｉｎｅｄꎻａｎｄｔｈｅｐｉｌｏｔｓｃａｌｅ￣ｕｐｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆＰＳＡｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄ.ＴｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＰＳＡｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙꎬｅｌｅｍｅｎｔａｌａｎａｌｙｓｉｓꎬａｎｄｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｒｉｃｔｉｔｒａｔｉｏｎ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＮ Ｈｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｐｅａｋｓａｐｐｅａｒｅｄａｔ３４６０ｃｍ－１ꎬａｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｎｄｓｙｍｍｅｔｒｉｃｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇｖｉｂｒａｔｉｏｎｐｅａｋｓｏｆ ＣＨａｐｐｅａｒｅｄａｔ２９６０ｃｍ－１ａｎｄ２８６０ｃｍ－１ꎬａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｖｉｂｒａｔｉｏｎａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅａｋｓｏｆ ＮＨ２ａｐｐｅａｒｅｄａｔ７０８ｃｍ－１ꎬｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔＮ￣ｐｒｏｐｙｌｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｗａｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｇｒａｆｔｅｄｏｎｔｏｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｓｉｌｉｃａｇｅｌ.Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅꎬｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｓｉｌａｎｅｒｅａｇｅｎｔｉｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍꎬｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｃａｒｂｏｎꎬｎｉｔｒｏｇｅｎꎬａｎｄｈｙｄｒｏｇｅｎｅｌｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｃａｐａｃｉｔｙｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｐｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｒｉｃｔｉｔｒａｔｉｏｎｓｈｏｗｅｄａｎｕｐｗａｒｄｔｒｅｎｄꎬｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｂｏｎｄｉｎｇａｍｏｕｎｔｏｆｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ￣Ｎ￣ｐｒｏｐｙｌｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ.ＭｏｒｅｏｖｅｒꎬｔｈｅｐｒｅｐａｒｅｄＰＳＡｐａｃｋｉｎｇｃｏｍｐｏｎｅｎｔｗａｓｓｅｐａｒａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎꎬａｎｄｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｇｉｎｋｇｏｌｉｃａｃｉｄｆｒｏｍｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｏｆｇｉｎｋｇｏｂｉｌｏｂａｌｅａｖｅｓｕｓｉｎｇＰＳＡｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｂｏｎｄｉｎｇａｍｏｕｎｔｓｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔＰＳＡｈａｄａｓｔｒｏｎｇａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙｆｏｒｇｉｎｋｇｏｌｉｃａｃｉｄａｎｄｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｔｏｒｅｍｏｖｅｇｉｎｋｇｏｌｉｃａｃｉｄｆｒｏｍｔｈｅｅｘｔｒａｃｔｏｆｇｉｎｋｇｏｂｉｌｏｂａｌｅａｖｅｓꎬｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｓａｍｐｌｅｌｏａｄｉｎｇｖｏｌｕｍｅｓｆｏｒＰＳＡｓｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎｓ２＃ꎬ３＃ꎬ４＃ꎬａｎｄ５＃ａｒｅ２１ꎬ２２ꎬ２３ꎬ２４ｍＬꎬｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｗａｓｆｏｕｎｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇａｍｏｕｎｔｏｆｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ￣Ｎ￣ｐｒｏｐｙｌｂｏｎｄｉｎｇ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓʒｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ￣Ｎ￣ｐｒｏｐｙｌｍｏｄｉｆｉｅｄｓｉｌｉｃａｇｅｌꎻｂｏｎｄｉｎｇｑｕａｎｔｉｔｙꎻｇｉｎｋｇｏａｃｉｄｒｅｍｏｖａｌ㊀㊀胺类硅胶材料由于强吸附性能已经成为人们研究的热门课题[１￣４]ꎬ乙二胺￣Ｎ￣丙基键合硅胶(ＰＳＡ)是目前被广泛应用的一种胺基键合硅胶ꎬ因ＰＳＡ具有两个胺基且存在仲胺ꎬ通过弱阴离子交换和正相保留作用ꎬ其具有较大的离子交换容量[５]ꎮ李来明等[６]采用非均相氨化法合成硅胶微球ꎬ制备了氨丙基和乙二胺￣Ｎ￣丙基两种胺基键合硅胶并评价了其对甲苯磺酸吸附的吸附量ꎮＡｇｕａｄｏ等[７]制备了氨丙基㊁乙二胺￣Ｎ￣丙基㊁二乙烯三胺基丙基功能化介孔硅胶ＳＢＡ￣１５材料ꎬ可用于污水中重金属Ｃｕ２＋等重金属离子的吸附ꎮ王军等[８]以ＰＳＡ和十八烷基键合硅胶为净化材料去除样品中的干扰物质ꎬ建立了一种ＱｕＥＣｈＥＲＳ－气相色谱－质谱法检测酥油中的８种有机磷农药残留ꎮ蒋明明等[９]建立了一种基于ＰＳＡ和多壁碳纳米管通过超高效液相色谱－质谱法测定普洱茶中３种手性杀菌剂农药残留的分析方法ꎮＭａ等[１０]通过ＰＳＡ去除番茄㊁甜椒和甜食中的有机酸㊁一些糖类和极性色素ꎮ然而ꎬ目前同一厂家的商品化ＰＳＡ离子交换容量通常为固定值ꎬ针对不同有害物质的脱除需要不同离子交换容量的ＰＳＡ来实现ꎬ对ＰＳＡ的应用效果及应用领域产生了一定的限制作用ꎮ目前ＰＳＡ生产处于实验室阶段ꎬ中试批量生产ＰＳＡ难度大ꎬ无法满足ＰＳＡ的实际应用需求ꎮ因此ꎬ开发乙二胺￣Ｎ￣丙基键合量可控的ＰＳＡ制备工艺ꎬ并进行中试放大实验生产批次稳定性高㊁离子交换容量可选的ＰＳＡ具有重要的应用价值ꎮ银杏叶提取物中含有银杏黄酮和银杏内酯等药用活性成分[１１]ꎬ但其中也含有具有较强毒副作用[１２￣１５]的银杏酸[１６￣１７]ꎮ«中国药典»[１８]中规定银杏叶提取物中银杏酸的质量分数不得超过５ｍｇ/ｋｇꎬ其中白果新酸为银杏酸中的主要成分ꎬ白果新酸具有抗氧化㊁抗血小板聚集及改善记忆㊁提高机体免疫功能等药理作用ꎬ可用于防治农业病虫害㊁抑制痤疮致病菌等ꎮ目前通常使用大孔树脂脱除银杏酸ꎬ辛云海[１９]用Ｄ９１８阴离子交换树脂对银杏提取物中银杏酸进行脱除ꎬ但大孔树脂存在处理步骤繁琐㊁成本较高且会出现破碎的问题ꎮ硅胶作为一种稳定的无机材料具有高机械稳定性ꎬ乙二胺￣Ｎ￣丙基官能团具有双氨基结构ꎬ与银杏酸间可产生强吸附作用力ꎬ因此ＰＳＡ在银杏酸脱除中具有理想的应用前景ꎮ本文探讨了ＰＳＡ制备工艺中乙二胺￣Ｎ￣丙基硅烷化试剂和三甲基氯硅烷两个关键参数的用量与ＰＳＡ键合量的关系ꎬ实现ＰＳＡ离子交换容量可调控的制备工艺要求ꎬ并对优化的制备工艺进行中试放大实验ꎬ通过离子交换容量㊁红外光谱和元素分析结果对制备重复性进行表征ꎬ保证制备工艺的批次稳定性ꎮ将制备的ＰＳＡ填充成分离纯化小柱ꎬ应用于银杏叶提取物中有害物质银杏酸的脱除ꎮ采用«中国药典»中规定的高效液相色谱法对银杏酸含量进行定量分析ꎬ考察了不同离子交换容量的ＰＳＡ对银杏酸的脱除效率ꎬ评价ＰＳＡ在银杏酸脱除方面的应用前景ꎮ１㊀实验部分１.１㊀试剂与仪器硅胶(２３０~４００目)ꎬ青岛美高集团有限公司ꎻ乙二胺￣Ｎ￣丙基三甲氧基硅烷(纯度ȡ９５％)ꎬ上海吉至生化科技有限公司ꎻ三甲基氯硅烷(纯度ȡ９９.９９％)ꎬ上海阿拉丁生化科技股份有限公司ꎻ白果新酸(标准品ꎬ纯度ȡ９８％)ꎬ四川维克奇生物科技有限公司ꎻ浓盐酸㊁甲苯㊁４Ａ型分子筛㊁二氯甲烷㊁三氟乙酸㊁磷酸㊁乙醇和甲醇ꎬＡＲꎬ国药集团化学试剂有限公司ꎻ甲醇ꎬ色谱纯ꎬ德国默克股份公司ꎻ乙腈ꎬ色谱纯ꎬ天津康科德科技有限公司ꎮＷａｔｅｒｓ２６９５高效液相色谱仪配置Ｗａｔｅｒｓ２４８７双波长检测器ꎬ美国Ｗａｔｅｒｓ公司ꎻＶａｒｉｏＥＬⅢ型元素分析仪ꎬ德国Ｅｌｅｍｅｎｔａｒ公司ꎻＮｉｃｏｌｅｔ６７００ＦＴＩＲＳｐｅｃｔｏｒｍｅｔｅｒ型傅里叶变换红外分析光谱仪ꎬ美国Ｔｈｅｒｍｏ公司ꎻＲ￣１００１ＶＮ型旋转蒸发仪ꎬ郑州长城科工贸有限公司ꎻ高精度电位滴定仪ꎬ北京海光仪器有限公司ꎻ马弗炉ꎬ济南精锐分析仪器有限公司ꎻ反应釜ꎬ南京科尔仪器设备有限公司ꎻ电热鼓风烘箱ꎬ上海精宏实验设备有限公司ꎻ真空干燥箱ꎬ上海一恒科学仪器有限公司ꎮ１.２㊀ＰＳＡ的制备１.２.１㊀ＰＳＡ制备工艺优化将硅胶置于４５０ħ马弗炉中活化６ｈꎬ得到活化硅胶ꎮ取活化硅胶置于质量分数２０％盐酸中ꎬ于２５ħ机械搅拌１０ｈꎬ待反应结束后ꎬ用超纯水多次洗涤至中性ꎬ于６５ħ鼓风烘箱干燥３ｈꎬ６５ħ真空烘箱干燥１０ｈꎬ得酸化硅胶ꎮ称取２０ｇ酸化硅胶ꎬ置于１５０ｍＬ三口圆底烧瓶中ꎬ加入１００ｍＬ除水甲苯ꎬ分别加入不同体积乙二胺￣Ｎ￣丙基三甲氧基硅烷(３.４㊁４.１㊁４.８㊁５.５㊁６.８㊁８.２ｍＬꎬＰＳＡ编号分别为１＃㊁２＃㊁３＃㊁４＃㊁５＃和６＃)ꎬ通Ｎ２作为保护气ꎬ机械搅拌下于５０ħ冷凝回流反应２４ｈꎬ待反应完成后ꎬ冷却过滤ꎬ依次采用５０ｍＬ甲苯㊁３次５０ｍＬ甲醇洗涤ꎬ于８０ħ鼓风烘箱预烘ꎬ８０ħ真空烘箱干燥过夜得不同键合量的ＰＳＡꎬ其反应式如图１所示ꎮ图１㊀乙二胺￣Ｎ￣丙基键合硅胶(ＰＳＡ)的键合反应式Ｆｉｇ.１㊀ＢｏｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆＮ￣ｐｒｏｐｙｌｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｓｉｌｉｃａｇｅｌ(ＰＳＡ)１.２.２㊀ＰＳＡ中试放大实验中试放大实验在１０Ｌ带机械搅拌控温反应釜中进行ꎬ加入２ｋｇ酸化硅胶㊁５５０ｍＬ乙二胺￣Ｎ￣丙基三甲氧基硅烷和７Ｌ除水甲苯ꎬ通Ｎ２作为保护气ꎬ机械搅拌下于５０ħ冷凝回流反应２４ｈꎬ待反应完成后ꎬ冷却过滤ꎬ依次采用甲苯和甲醇进行洗涤ꎬ于８０ħ鼓风烘箱预烘ꎬ８０ħ真空烘箱干燥过夜得中试键合ＰＳＡꎮ１.３㊀ＰＳＡ离子交换容量的测定ＰＳＡ上键合的乙二胺￣Ｎ￣丙基官能团上的两个胺基可以与Ｈ＋发生酸碱中和反应ꎬ因此通过电位滴定仪和ｐＨ电极可以测定ＰＳＡ的离子交换容量:称取０.２ｇＰＳＡ于锥形瓶中ꎬ加入１２０ｍＬ浓度为０.０１ｍｏｌ/Ｌ的ＨＣｌ水溶液ꎬ超声１０ｍｉｎꎬ静置１~２ｈꎬ使填料上的胺基和溶液中的Ｈ＋充分反应ꎬ用移液管移取上清液５０ｍＬ于锥形瓶中ꎬ确保没过ｐＨ电极ꎬ加入１~２滴酚酞指示剂ꎬ用０.０１ｍｏｌ/ＬＮａＯＨ标准溶液滴定剩余的ＨＣｌꎬ滴定终点时ꎬ记录消耗ＮａＯＨ水溶液的体积ꎬ同时做空白ꎬ通过式(１)计算ꎬ可以得到离子交换容量(ＩＥＣ)ꎬ平行３次取平均值ꎮＩＥＣ＝ｃ１Ｖ１－ｃ２Ｖ２/Ｖ３/Ｖ１()[]ｍꎬ(１)式中ꎬｃ１为ＨＣｌ溶液浓度ꎬｍｏｌ/ＬꎻＶ１为ＨＣｌ溶液体积ꎬｍＬꎻｃ２为ＮａＯＨ溶液浓度ꎬｍｏｌ/ＬꎻＶ２为ＮａＯＨ溶液体积ꎬｍＬꎻＶ３为移取上清液体积ꎬｍＬꎻｍ为ＰＳＡ质量ꎬｇꎮ１.４㊀ＰＳＡ脱除银杏酸１.４.１㊀银杏酸含量检测方法参考中国药典 银杏叶提取物 中银杏酸高效液相色谱检测(ＨＰＬＣ)方法ꎬ色谱柱为Ｃ１８柱(４.６ｍｍˑ１５０ｍｍꎬ５μｍ)ꎬ流动相(Ａ)为体积分数０.１％三氟乙酸的乙腈ꎬ流动相(Ｂ)为体积分数０.１％三氟乙酸的水ꎮ紫外检测波长为３１０ｎｍꎬ流速为１.０ｍＬ/ｍｉｎꎬ柱温为３５ħꎬ进样量为１０μＬꎮ流动相梯度:０~３０ｍｉｎꎬ流动相Ａ从７５％升到９０％ꎬ保持５ｍｉｎꎬ３５~３６ｍｉｎꎬ流动相Ａ从９０％降至７５％ꎬ保持９ｍｉｎꎮ以白果新酸为对照品ꎬ采用外标法进行定量ꎮ称取１０ｍｇ白果新酸标准品于１０ｍＬ容量瓶中ꎬ甲醇溶解定容ꎬ配制成质量浓度１０００μｇ/ｍＬ的母液ꎮ用甲醇将母液稀释成质量浓度分别为０.１㊁０.２５㊁０.５㊁１㊁５㊁１０㊁２５μｇ/ｍＬ的标准工作液ꎬ采用ＨＰＬＣ进行检测绘制标准曲线ꎮ１.４.２㊀银杏叶提取物的制备取３０ｇ银杏叶粉末于５００ｍＬ蓝盖瓶中ꎬ加入３００ｍＬ的乙醇ꎬ摇匀ꎬ超声１ｈꎬ抽滤并收集滤液ꎻ剩余滤渣再用３００ｍＬ的乙醇超声提取１ｈꎬ抽滤后合并滤液得到银杏叶提取液ꎮ取５０ｍＬ银杏液提取液进行旋转蒸发ꎬ将溶剂蒸干后得到０.３３ｇ银杏叶提取物ꎮ１.４.３㊀分离纯化柱的装填在低压分离纯化柱管底部放入筛板ꎬ将柱管连接至真空抽滤瓶ꎮ取５ｇＰＳＡ填料用乙醇－水(体积比４ʒ１)２５ｍＬ分散ꎬ超声１~２ｍｉｎ后用移液枪沿着管壁旋转加入到吸附柱中ꎬ抽干溶剂后将柱管顶部放入筛板压实ꎬ拧紧顶部盖子后完成装填ꎮ２㊀结果与讨论２.１㊀ＰＳＡ的制备ＰＳＡ硅胶上乙二胺￣Ｎ￣丙基的键合量与其离子交换容量成正比关系ꎬ因此本文通过检测离子交换容量来反映乙二胺￣Ｎ￣丙基键合量的变化趋势ꎮ图２㊀硅烷化试剂用量与离子交换容量关系图Ｆｉｇ.２㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｖｏｌｕｍｅｏｆｓｉｌａｎｅｒｅａｇｅｎｔａｎｄｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｃａｐａｃｉｔｙ２.１.１㊀ＰＳＡ制备工艺优化以２０ｇ酸化硅胶为原料ꎬ进行ＰＳＡ键合反应小试制备工艺优化ꎮ首先优化反应体系中乙二胺￣Ｎ￣丙基三甲氧基硅烷用量对离子交换容量的影响ꎮ构建６种键合反应体系ꎬ分别得到１＃~６＃键合ＰＳＡꎬ每种反应体系重复３次考察键合反应的批次重复性ꎬ１＃~６＃键合ＰＳＡ的离子交换容量相对标准偏差值范围为０.７％~５.９％ꎬ批次重复性良好ꎮ以ＰＳＡ离子交换容量平均值为纵坐标㊁乙二胺￣Ｎ￣丙基三甲氧基硅烷体积为横坐标作图(图２)ꎬ考察ＰＳＡ键合量与硅烷化试剂用量间的关系ꎮ结果表明:当体系中乙二胺￣Ｎ￣丙基三甲氧基硅烷少于５.５ｍＬ时ꎬ离子交换容量随硅烷化试剂用量增加而快速升高ꎬ而体系中乙二胺￣Ｎ￣丙基三甲氧基硅烷体积达到５.５ｍＬ之后ꎬ离子交换容量增加趋势变平缓ꎮ原因是当硅胶表面硅羟基趋于键合饱和时ꎬ由于反应活性位点减少导致继续增加硅烷化试剂的量其键合量增加不明显ꎮ同时ꎬ体系中过剩的未反应硅烷化试剂可发生自交联反应ꎬ造成硅胶孔结构的堵塞ꎬ硅胶表面积降低ꎮ因此ꎬ对于ＰＳＡ小试制备工艺体系ꎬ选择加入的乙二胺￣Ｎ￣丙基三甲氧基硅烷体积为５.５ｍＬꎮ２.１.２㊀ＰＳＡ的中试放大实验为了验证ＰＳＡ制备小试优化的工艺可以成功应用于中试放大实验ꎬ按照小试工艺优化的物料比ꎬ酸化硅胶和乙二胺￣Ｎ￣丙基三甲氧基硅烷的量分别放大１００倍ꎬ即２ｋｇ酸化硅胶和５５０ｍＬ乙二胺￣Ｎ￣丙基三甲氧基硅烷ꎬ溶剂除水甲苯的量放大７０倍ꎬ即７Ｌꎬ在１０Ｌ带机械搅拌机控温反应釜中进行中试放大实验ꎮ若完全按照小试优化工艺全部放大１００倍ꎬ体积超出１０Ｌ反应釜的承载范围ꎬ因此对溶剂除水甲苯的放大倍数较少为７０倍ꎬ经实验表明物料的分散和搅拌均满足实验要求ꎮ键合反应的键合温度㊁键合时间以及清洗步骤均参照小试工艺进行ꎮ键合反应重复３次ꎬ采用ＰＳＡ的离子交换容量重复性评价中试放大实验的批次稳定性ꎬ结果列于表１ꎬ结果表明:采用最佳工艺中试放大实验离子交换容量重复性良好ꎬ三批次重复性相对标准偏差仅为０.７％ꎮ中试放大实验的离子交换容量与小试相比略有提升ꎬ原因可能为中试放大实验中溶剂除水甲苯的用量相对减少３０％ꎬ因此单位溶剂中硅烷化试剂的浓度提升ꎬ从而导致键合量略有提升ꎮ与商品化ＰＳＡ相比ꎬ最佳工艺中试放大实验制备的ＰＳＡ可达到甚至优于商品化ＰＳＡ的离子交换容量ꎬ说明中试放大合成工艺的可行性ꎮ表１㊀最佳工艺中试放大三批次ＰＳＡ离子交换容量及其相对标准偏差Ｔａｂｌｅ１㊀Ｔｈｅｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｉｔｓｒｅｌａｔｉｖｅｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆ批次１２.３１０.７批次２２.２９批次３２.３４商品化１.９４２.２㊀ＰＳＡ的表征２.２.１㊀红外光谱对裸硅胶和ＰＳＡ进行傅里叶红外光谱(ＦＴＩＲ)表征ꎬ图３为两者的ＩＲ谱图ꎮ裸硅胶谱图中１１００ｃｍ－１处的吸收峰为硅胶上Ｓｉ Ｏ键的弯曲振动峰ꎬ３４６０ｃｍ－１和１６４０ｃｍ－１处的吸收峰分别为硅胶表面残留硅羟基Ｏ Ｈ键的伸缩振动和弯曲振动峰ꎮ与裸硅胶相比ꎬＰＳＡ谱图中在３４６０ｃｍ－１处出现了更为明显Ｎ Ｈ键的伸缩振动峰[２０]ꎬ在７０８ｃｍ－１处出现了 ＮＨ２的变形振动吸收峰ꎬ在２９６０ｃｍ－１和２８６０ｃｍ－１处出现了 ＣＨ的不对称和对称伸缩振动峰ꎬ表明乙二胺￣Ｎ￣丙基基团被成功键合到硅胶上ꎮ图３㊀裸硅胶和ＰＳＡ傅里叶红外光谱图Ｆｉｇ.３㊀ＩｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｕｍｏｆｂａｒｅｓｉｌｉｃａｇｅｌａｎｄＰＳＡ２.２.２㊀元素分析将小试工艺优化构建的６种反应体系所得ＰＳＡ进行元素分析测试ꎮ如图４所示ꎬＰＳＡ的碳㊁氮和氢元素质量分数随着键合反应体系中乙二胺￣Ｎ￣丙基三甲氧基硅烷用量的增加而快速上升ꎬ当乙二胺￣Ｎ￣丙基三甲氧基硅烷用量达到小试最优工艺５.５ｍＬ时ꎬ所得ＰＳＡ的碳㊁氮和氢元素质量分数分别为６.３９％㊁２.８６％和２.０３％ꎬ然而硅烷化试剂用量继续增加时ꎬ碳㊁氮和氢元素质量分数增加趋势变平缓ꎮ结果表明:ＰＳＡ的碳㊁氮和氢元素质量分数与硅胶上键合的乙二胺￣Ｎ￣丙基的量成正比ꎬ其变化趋势与离子交换容量的变化趋势相符合ꎬ因此小试制备工艺中乙二胺￣Ｎ￣丙基三甲氧基硅烷用量为５.５ｍＬ时ꎬ键合量开始趋于饱和ꎮ图４㊀小试制备工艺优化中６种ＰＳＡ元素分析结果Ｆｉｇ.４㊀Ａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆ６ｋｉｎｄｓＰＳＡｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｍａｌｌ￣ｓｃａｌｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ㊀㊀表２为最佳工艺中试放大实验所得３批次ＰＳＡ的元素分析结果ꎬ与小试最佳工艺相比略有微ꎬ与离子交换容量的结果相符ꎮ与商品化ＰＳＡ的元素分析结果相比ꎬ碳㊁氮和氢元素含量可达到甚至优于商品化ＰＳＡꎮ表２㊀最佳工艺中试放大实验及商品化ＰＳＡ元素分析Ｔａｂｌｅ２㊀ＰＳＡ批次２２.７９６.３７１.７１批次３３.３１７.４６２.０３安捷伦２.７３６.４７１.７７２.３㊀ＰＳＡ对银杏酸的吸附研究将中试放大制备的ＰＳＡ填装成分离纯化小柱ꎬ用于银杏叶提取物中银杏酸的脱除ꎮ在真空作用下使银杏叶提取物通过小柱ꎬ收集净化液进行高效液相色谱分析ꎬ定量检测净化液中白果新酸含量ꎮ２.３.１㊀白果新酸标准曲线的建立将质量浓度分别为０.１０㊁０.２５㊁０.５０㊁１.００㊁５.００㊁１０.００㊁２５.００μｇ/ｍＬ的白果新酸标准工作液进行高效液相色谱分析ꎬ绘制标准工作曲线ꎮ所得标准工作曲线的线性回归方程为ｙ＝６６３６.１ｘꎬ相关系数ｒ２＝０.９９３３ꎮ图５为白果新酸标准品液相色谱图(质量浓度为２５μｇ/ｍＬ)ꎮ图５㊀白果新酸标准品高效液相色谱图Ｆｉｇ.５㊀Ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｌｉｑｕｉｄｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙｏｆｇｉｎｋｇｏｎｅｗａｃｉｄｓｔａｎｄａｒｄ图６㊀银杏叶提取物上样体积与净化液中白果新酸浓度关系图Ｆｉｇ.６㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｓａｍｐｌｅｌｏａｄｉｎｇｖｏｌｕｍｅｏｆｇｉｎｋｇｏｂｉｌｏｂａｅｘｔｒａｃｔａｎｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｇｉｎｋｇｏｂｉｌｏｂａｎｅｗａｃｉｄｉｎｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｌｕｔｉｏｎ２.３.２㊀ＰＳＡ离子交换容量对银杏酸脱除效率的影响ＰＳＡ键合的乙二胺￣Ｎ￣丙基官能团含有一个伯胺基团和一个仲胺基团ꎬ其与银杏酸含有的羧基以及酚羟基之间存在酸碱作用力ꎬ因此ＰＳＡ对银杏酸具有强吸附作用ꎮ当银杏叶提取物通过ＰＳＡ分离纯化柱时ꎬ银杏酸被吸附到填料上ꎬ从而达到银杏酸脱除的目的ꎮ为了考察ＰＳＡ离子交换容量对银杏酸脱除效率的影响ꎬ选取２＃㊁３＃㊁４＃㊁５＃ＰＳＡ进行脱酸实验ꎮ每支ＰＳＡ分离纯化柱总上样体积为２５ｍＬ银杏叶提取物ꎬ前１０ｍＬ上样体积间隔为２ｍＬꎬ之后上样体积间隔改为１ｍＬꎬ收集净化液定量分析白果新酸含量ꎮ银杏叶提取物的上样体积与净化液中白果新酸含量的关系图如图６所示:(１)２＃㊁３＃㊁４＃和５＃ＰＳＡ分离纯化柱对白果新酸的突破体积(脱除效率为１００％)ꎬ分别为１５㊁１６㊁１７㊁１８ｍＬꎬ结果表明随着离子交换容量的增加ꎬ突破体积增大ꎬ当上样体积大于１８ｍＬ时ꎬ所有ＰＳＡ柱的净化液中均检出白果新酸ꎮ(２)«中国药典»中规定银杏叶提取物中银杏酸质量分数不得超过５ｍｇ/ｋｇꎬ因此本文将净化液中白果新酸含量不高于５ｍｇ/ｋｇ的上样体积作为最大上样体积ꎬ２＃㊁３＃㊁４＃和５＃ＰＳＡ分离纯化柱的最大上样体积分别为２１㊁２２㊁２３和２４ｍＬꎮ因此ꎬＰＳＡ离子交换容量越高ꎬ对银杏酸的吸附效率越高ꎬＰＳＡ的离子交换容量与银杏酸脱除效率成正相关关系ꎮ图７为４＃键合ＰＳＡ分离净化柱上样体积分别为１７ｍＬ和２３ｍＬ所得净化液以及原始银杏叶提取物的ＨＰＬＣ色谱图ꎮ原始银杏叶提取物中白果新酸质量分数为６６８２ｍｇ/ｋｇꎬ４＃ＰＳＡ分离净化柱上样体积分别为１７ｍＬ和２３ｍＬ所得净化液中白果新酸质量分数分别为０和４.１ｍｇ/ｋｇꎮ图７㊀４＃键合ＰＳＡ分离净化柱上样体积分别为１７ｍＬ和２３ｍＬ所得净化液以及原始银杏叶提取物的ＨＰＬＣ色谱图Ｆｉｇ.７㊀ＨＰＬＣＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａｍｏｆｐｕｒｉｆｉｅｄｓｏｌｕｔｉｏｎａｎｄｏｒｉｇｉｎａｌＧｉｎｋｇｏＢｉｌｏｂａｅｘｔｒａｃｔｗｉｔｈｓａｍｐｌｅｖｏｌｕｍｅｓｏｆ１７ｍＬａｎｄ２３ｍＬｏｎ４＃ｂｏｎｄｅｄＰＳＡｓｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎ３㊀结论本文通过考察ＰＳＡ小试制备工艺中硅烷化试剂与离子交换容量的变化关系ꎬ制备一系列离子交换容量不同的ＰＳＡ并得到最优小试制备工艺ꎮ将最优小试制备工艺在１０Ｌ反应釜中进行公斤级中试放大实验ꎬ验证最优小试制备工艺的放大效果ꎬ对工业批量生产ＰＳＡ具有一定借鉴意义ꎮ对中试实验制备㊁小试制备及商品化ＰＳＡ进行离子交换容量㊁红外光谱和元素分析表征ꎬ并将其结果进行比较ꎬ结果表明中试放大实验得到的ＰＳＡ性能与最优小试工艺相符ꎬ中试放大实验成功ꎬ并且其性能与商品化ＰＳＡ性能相当ꎮ本文优化的制备工艺对工业生产ＰＳＡ硅胶填料具有借鉴价值ꎮ将ＰＳＡ装填成分离纯化小柱应用于银杏叶提取物中银杏酸的脱除ꎬ发现白果新酸的脱除效率与ＰＳＡ的离子交换容量成正相关关系ꎮ４＃键合ＰＳＡ分离纯化柱对白果新酸脱除的突破体积和最大上样体积分别达到１７ｍＬ和２３ｍＬꎬ结果表明键合ＰＳＡ在银杏酸脱除方面具有应用潜力ꎮ参考文献:[１]宋祥家ꎬ李红霞.胺类硅胶材料的合成及应用[Ｊ].化工技术与开发ꎬ２０１２ꎬ４１(８):２６￣２８.ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７１￣９９０５.２０１２.０８.００８.[２]王明华.硅胶负载酰胺 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摘要本工作采用自制梳型分散剂，以１２０“汽油为分散介质，进行了亲水性单体丙烯酸羟乙酯（脏Ａ）的微悬浮聚合研究。
讨论了初始单体浓度、引发剂类型及用量、分散剂用量、反应温度等工艺条件对反应及聚合物微球直径与直径分布的影响，并总结出了亲水性单体ＨＥＡ的反相微悬浮聚合反应的动力学规律。
在此基础上，在磁性粒子存在下进行了反相微悬浮聚合，制备出了磁性聚丙烯酸羟乙酯微球。
讨论了磁性粒子用量对聚合物微球的直径及其分布、微球铁含量的影响，并提ｆ｛Ｉ了磁性粒子存在下反相微悬浮聚合的成核及粒子增长机理。
关键词：丙烯酸羟乙酯，反相微悬浮聚合，聚合动力学，磁性聚合物微球，梳型分散剂ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｉｎｖｅｒｓｅｍｉｎｉｅｍｕｌｓｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌａｃｒｙｌａｔｅｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎ１２０“ｇａｓｏｌｉｎｅｍｅｄｉｕｍｕｓｉｎｇａｚｏｂｉｓｉｓｏｂｕｔｙｒｏｎｉｔｒｉｌｅ（ＡＩＢＮ）ａｓｉｎｉｔｉａｔｏｒａｎｄｓｅｌｆ－ｐｒｅｐａｒｅｄ“ｃｏｍｂ”ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｉｎｉｔｉａｌｍｏｎｏｍｅｒａｎｄｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ，ｔｙｐｅａｎｄｄｏｓａｇｅｏｆｔｈｅｉｎｉｔｉａｔｏｒ，ｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｅｔｃ．，ｏｎｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｐｏｌｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌａｃｒｙｌａｔｅｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｖｉａｉｎｖｅｒｓｅｍｉｎｉｅｍｕｌｓｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｎｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，Ｆｅｃｏｎｔｅｎｔｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｎｕｃｌｅａｔｉｏｎａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｇｒｏｗｔｈｆｏｒｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌａｃｒｙｌａｔｅ，ｉｎｖｅｒｓｅｍｉｎｉｅｍｕｌｓｉｏｎｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ｋｉｎｅｔｉｃｓ，ｍａｇｎｅｔｉｃｐｏｌｙｍｅｒｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅ，‘‘ｃｏｍｂ’’ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ反相微悬浮聚合动力学研究及聚丙烯酸羟乙酯微球的制备削而１．前言美国罩海大学乳液聚合物研究所的Ｖａｎｄｅｒｈｏｆｆ和Ｂｒｏｄｆｏｒｄ教授…于１９５５年发表了关于成功地合成出单分散聚合物微球的论文，从而为高分子科学开辟了一个全新的研究领域。
