皮胶原诱导聚集和化学改性制备天然产物和蛋白质分离材料

利用胶原独特的分子结构和反应活性，通过对胶原分子实施诱导聚集和对聚集体进行化学修饰，制备2类新颖而具有广阔应用前景的色谱分离材料。用牛皮制备胶原，通过对胶原分子实施诱导聚集/组装，获得一系列具有典型尺度（纳米-微米范围）和形态的胶原聚集体。利用去羧基化反应、去氨基化反应、引入羧基反应等化学修饰方法，调控胶原聚集体表面的氢键活性位点密度，从而获得一类基于氢键作用机理识别和分离天然产物的新型分离材料。利用胶原与金属离子的络合反应，将Fe3+、Zr4+、Ti4+等金属离子负载在胶原聚集体上，获得一类对蛋白质具有优良分离性能的新型亲和色谱分离材料。通过对两类新材料结构的表征及研究其对典型天然产物和蛋白质的静态和动态分离实验，系统地阐释改性方法和程度以及胶原聚集体的尺度和形态与两类材料分离特性的关系。获得材料的优化制备方法及科学原理，建立优化分离条件，为两类新型分离材料的广泛应用奠定基础。

研究了胶原分子和天然胶原纤维在有机交联剂作用下的聚集行为。结果表明，胶原分子经诱导聚集而形成的胶原短纤维具有较强的溶胀行为，不适用于洗脱剂变化较大的分离环境。而天然胶原纤维经有机交联剂作用后，其溶胀行为得到显著改善。因此以天然胶原纤维为原料制备了胶原聚集体分离材料。. 胶原聚集体分离材料是通过胶原上的氨基与戊二醛共价反应而得到的，因此仍含有丰富的官能团，如肽键、羧基、羟基、疏水区等，可以通过氢键作用和疏水作用吸附天然产物。利用该性质，将胶原聚集体材料用于天然产物的分离。结果表明，它不仅可以有效的去除植物提取物中的多酚类化合物和纯化没食子酸，还可以有效的分离有机酸、生物碱和黄酮类化合物。并且，胶原聚集体分离材料在应用中显示出优良的重复使用性。同时，优化了以制革废弃物为原料制备胶原聚集体分离材料的方法，发现基于废弃物制备的分离材料与原分离材料的分离性能无明显差异。而且，与目前常用的制备型吸附分离材料（如硅胶、聚酰胺、大孔树脂）对比发现，我们制备的胶原聚集体分离材料对黄酮类化合物等天然产物具有更优良的分离性能，而且其成本相对更低。因此，该材料在天然产物的分离上具有一定的应用前景。. 另外，胶原聚集体分离材料是两性聚合体，具有其特定的等电点，可以通过改变溶液pH调节其电荷性质，因此可以通过静电作用差异性的吸附具有不同等电点的蛋白质。利用该性质，将胶原聚集体分离材料用于蛋白质的分离。结果表明，它可以分离由牛血清白蛋白、牛血红蛋白和溶菌酶组成的蛋白质混合体系。