臺灣博碩士論文加值系統

本研究採用無乳化聚合法合成表面帶不同電荷的聚苯乙烯，與蛋白質在不同的pH值下進行吸附之研究；利用陽離子起始劑(AIBA)成功的合成出表面帶正電荷之均一粒徑聚苯乙烯，平均粒徑大小為500nm，表面電荷約為+19.7mv；而利用陰離子起始劑(K2S2O8)成功的合成出表面帶負電荷之均一粒徑聚苯乙烯，平均粒徑大小為586nm，表面電荷約為-23.96mv。
將表面帶不同電荷的粒子與蛋白質進行吸附作用，(在pH＞pI值下蛋白質表面帶負電荷，在pH＜pI值下蛋白質表面帶正電荷)，發現在pH=3時BSA帶正電與表面帶負電荷的材料有很強的吸收；相反的當pH=6時BSA帶負電與表面帶正電荷的材料有較強的吸收效果。
研究第二部份仍是利用無乳化聚合方法，將苯乙烯(styrene)與甲基丙烯酸環氧丙酯(GMA)進行共聚合作用，利用陽離子當起始劑(AIBA)，成功的合成出表面帶正電荷之均一粒徑P(S-co-GMA)，平均粒徑大小為205nm，表面電荷約為+30.27mv；利用P(S-co-GMA)在材料表面能提供環氧基的特性，進行聚合物表面改質，使粒子表面接上不同官能基，利用改質的顆粒與蛋白質進行吸附作用，發現表面有改質的顆粒比聚苯乙烯粒子有更好的吸附效果，推測蛋白質與顆粒進行吸附時P(S-co-GMA)的顆粒較小，表面積增大，加強吸附的效果，所以只需要10mg即可將50μg/ml的BSA完全吸附起來，比未改質的聚苯乙烯粒子吸附效果更好，提供一個很好的研究方向。

The emulsion-free emulsion polymerization technique is used to synthesize the polystyrene that carries different surface voltage. The charge then polystyrene can adsorb BSA protein by electrostatic force under different pH values. The initiator used during the synthesis is the factor to determine the different surface voltages of polystyrene product. When the AIBA initiator is used，the polystyrene particles with diameters averaging 500nm and +19.70mv surface charge are obtained. While the KPS initiator，the polystyrene particles with diameters averaging 586nm and –23.96mv are obtained.
The polystyrene particles are tested for their ability to attract to proteins under different pH values (when pH > pI，the protein carries a negative charge and when pH < pI ，the protein carries a positive charge). It is found that when pH = 3 BSA carries a positive charge and thus have stronger affinity for negative charged polystyrene particles. Whereas at pH = 6 BSA carries a negative charge and thus have stronger affinity for positively charged polystyrene particles.
In the second part of this study，styrene and GMA underwent co polymerization by AIBA as initiator . The copolymers of P(S-co-GMA) have diameter averaging 205nm and the surface voltage is about +30.27mV. About 10mg of the modified P(S-co-GMA) surface is enough to completely absorb 50μg/ml of BSA . It is better than unrefined polystyrene. It is speculated since the P(S-co-GMA) has a smaller particle size (thus bigger surface area per gram sample) as well as the refinement of the surface. This gives a good start for further research on this area.

中文摘要-I
Abstract-II
誌謝-IV
總目錄-VI
圖索引- XI
表索引-XIII
第一章 緒論-1
1-1 前言-1
1-2 合成均一粒徑粒子之研究-2
1-2-1 微球粒子的發展-2
1-2-2 高分子聚合方法的種類-2
1-2-3 製備均一粒徑高分子粒子-3
1-2-4 無乳化聚合法與乳化聚合法的差異-4
1-3 粒子表面電位之研究-4
1-4 蛋白質的介紹-7
1-4-1 蛋白質分離與純化之探討-7
1-4-2 蛋白質分子在溶液中存在狀態之介紹 -7
1-4-3 牛血清蛋白的介紹（bovin serum albumin, BSA）-7
1-4-4 蛋白質吸附平衡研究-8
1-4-5 蛋白質定量分析及原理 -9
第二章 實驗藥品、設備與方法-11
2-1 實驗藥品-11
2-1-1 高分子顆粒之製備-11
2-1-2 環氧基定量測定-12
2-1-3 共聚物顆粒表面與Ethylenediamine之反應-12
2-1-4 改質後共聚物顆粒表面胺基之定性試驗-12
2-1-5 共聚物顆粒表面與Butylamine作用-12
2-1-6 蛋白質吸附試驗-13
2-2 實驗儀器與測試方法-13
2-2-1 掃描式電子顯微鏡-13
2-2-2 表面電位測量儀 -14
2-2-3 雷射粒徑分析儀-14
2-2-4 元素分析儀-14
2-2-5 紅外線吸收光譜儀-15
2-2-6 固態核磁共振光譜儀-16
2-2-7 紫外光光譜法-16
2-2-8 其他-16
2-3實驗步驟-19
2-3-1表面帶正電荷之均一粒徑聚苯乙烯的製備-19
2-3-2表面帶負電荷之均一粒徑聚苯乙烯的製備-19
2-3-3 共聚合高分子顆粒之製備-20
2-3-4 共聚物顆粒表面環氧基(epoxy group)含量測定-21
2-3-5 共聚物顆粒表面與Ethylenediamine作用其反應式-21
2-3-6 胺基定性實驗-22
2-3-7 共聚物顆粒表面與Butylamine作用其反應式-23
2-3-8 蛋白質的吸附實驗-23
2-3-8-1 牛血清蛋白質溶液之校正曲線-23
2-3-8-2 均一粒徑聚苯乙烯以及共聚物對蛋白質吸附之研究-24
第三章 結果與討論-25
3-1 均一粒徑聚苯乙烯粒子型態與粒徑分析-25
3-2 P(S-co-GMA)共聚合高分子顆粒之粒子型態與粒徑分析-27
3-3表面電位測定-27
3-3-1 陽離子型起始劑所合成的聚苯乙烯表面電位之研究-27
3-3-2 陰離子型起始劑所合成的聚苯乙烯表面電位之研究-28
3-3-3 陽離子型起始劑所合成的P(S-co-GMA)共聚合高分子表面電位之研究-28
3-3-4 陽離子型起始劑所合成的P(S-co-GMA)共聚合高分子，與Ethylenediamine進行改質後表面電位之研究-28
3-4 P(S-co-GMA)表面環氧基含量之研究-29
3-5 P(S-co-GMA)表面改質後之元素分析-30
3-6 表面胺基定性作用--31
3-7 P(S-co-GMA)接上Ethylenediamine改質前後 IR的圖-31
3-8 P(S-co-GMA)接上Butylamine改質前後 IR的圖-31
3-9 P(S-co-GMA)接上Ethylenediamine改質前後NMR的-32
3-10 P(S-co-GMA)接上Butylamine改質後NMR的圖-32
3-11 蛋白質吸附之研究-33
3-11-1 取5mg以不同起始劑聚合而成的聚苯乙烯粒子，與50μg/ml的BSA進行吸附作用，改變溶液中不同的pH值，在UV=595nm下檢測其吸收值-33
3-11-2 取10mg以不同起始劑聚合而成的聚苯乙烯粒子，與50μg/ml的BSA進行吸附作用，改變溶液中不同的pH值，在UV=595nm下檢測其吸收值-34
3-11-3 取15mg以不同起始劑聚合而成的聚苯乙烯粒子，與50μg/ml的BSA進行吸附作用，改變溶液中不同的pH值，在UV=595nm下檢測其吸收值-35
3-11-4 取5mg之P(S-co-GMA)表面改質後粒子，與50μg/ml的BSA進行吸附作用，改變溶液中不同的pH值，在UV=595nm下檢測其吸收值-35
3-11-5 取10mg之P(S-co-GMA)表面改質後粒子，與50μg/ml的BSA進行吸附作用，改變溶液中不同的pH值，在UV=595nm下檢測其吸收值-36
第四章 結論-38
4-1 合成表面帶電之均一粒徑聚苯乙烯-38
4-2 共聚物P(S-co-GMA)之合成-38
4-2-1合成居一粒徑之共聚物P(S-co-GMA)-38
4-2-2 P(S-co-GMA)表面環氧基的含量-38
4-2-3利用P(S-co-GMA)表面具有反應性之環氧基進行改質-39
4-3 蛋白質的吸附作用-39
4-4 反應過程的注意事項-40
第五章 參考文獻-42
圖1-1蛋白質的吸附作用力的圖-10
圖1-2 蛋白質於等電點pI與環境pH的關係-10
圖 2-1 實驗流程圖-18
圖 2-2 牛血清蛋白質在UV=595nm下(pH=4 buffer)之校正曲線-44
圖 2-3 加入蛋白質染劑後，若溶液中蛋白質含量少時，溶液顏色偏向褐色如右邊B的瓶子；當溶液中蛋白質含量過多時溶液顏色偏向深藍色，如左邊A的瓶子-45
圖 3-1 合成表面帶負電荷之均一粒徑聚苯乙烯-46
圖 3-2 合成表面帶正電荷之均一粒徑聚苯乙烯-47
圖 3-3 陽離子型起始劑(AIBA)聚合之聚苯乙烯粒在SEM下的圖-48
圖 3-4陽離子起始劑聚合而成的聚苯乙烯經由粒徑分析儀檢測的結果-49
圖 3-5 陰離子型起始劑(KSP)聚合之聚苯乙烯粒子在SEM下的圖--50
圖 3-6陰離子起始劑聚合而成的聚苯乙烯經由粒徑分析儀檢測的結果-51
圖 3-7 P(S-co-GMA)共聚合高分子顆粒在SEM下的圖-52
圖3-8 P(S-co-GMA)共聚合高分子顆粒經由粒徑分析儀檢測的結果-53
圖3-9利用表面電位儀測定陰離子起始劑所合成聚苯乙烯表面電位大小---54
圖3-10利用表面電位儀測定陽離子起始劑所合成聚苯乙烯表面電位大小-55
圖3-11利用表面電位儀測定P(S-co-GMA)表面電位大小-56
圖3-12利用表面電位儀測定P(S-co-GMA)接上Ethylenediamine後表面電位大小-57
圖3-13 右邊為P(S-co-GMA)、左邊為P(S-co-GMA)表面接上Ethylenediamine在ninhydrine溶液中的圖-58
圖 3-14 P(S-co-GMA) IR光譜圖-59
圖 3-15 P(S-co-GMA) 表面接上Ethylenediamine IR光譜圖-60
圖 3-16 P(S-co-GMA) 表面接上Butylamine IR光譜圖-61
圖 3-17 P(S-co-GMA)改質前固態NMR-62
圖 3-18 P(S-co-GMA)接上Ethylenediamine改質後固態NMR-63
圖 3-19 P(S-co-GMA)接上Butylamine改質後固態NMR-64
圖 4-1聚苯乙烯聚合過程中失敗產物在SEM下的圖-65
表1-1.總體聚合、溶液聚合、乳化聚合、懸浮聚合與分散聚合之比較-6
表2-1單體Styrene 與GMA不同莫爾比例下，製備P(S-co-GMA)之顆粒-66
表3-1 P(S-co-GMA)表面環氧基的含量-67
表3-2元素分析的結果-68
表3-3 IR之特徵官能基位置-69
表3-4 取5mg以AIBA當起始劑聚合而成的聚苯乙烯粒子，於不同pH值下與50μg/ml的BSA的吸收值-70
表3-5 取5mg以KPS當起始劑聚合而成的聚苯乙烯粒子，於不同pH值下與50μg/ml的BSA的吸收值-71
表3-6 取10mg以AIBA、KPS當起始劑聚合而成的聚苯乙烯粒子，於不同pH值下與50μg/ml的BSA的吸收值-72
表3-7 取15mg以AIBA、K2S2O8當起始劑聚合而成的聚苯乙烯粒子，與50μg/ml的BSA，在不同pH下的吸收值-73
表3-8 取5mg之P(S-co-GMA)表面改質後粒子，於不同pH值下與50μg/ml的BSA的吸收值-74
表3-9 取10mg之P(S-co-GMA)表面改質後粒子，於不同pH值下與50μg/ml的BSA的吸收值-75

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