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骨形态发生蛋白-2(BMP-2)是硬组织修复材料/植入体活性化最常用的细胞因子,活性差、使用剂量高以及由此带来的潜在毒性和高成本是其应用过程中存在的主要问题。材料表/界面(特别是纳米尺度上)对蛋白的微观结构和活性有显著的影响。因此,研究和探索材料的纳米表/界面特征对BMP-2微观结构和活性的影响规律对实现其高活性固载具有重要的意义。 本研究选择具有典型纳米表/界面模型-碳纳米管和二氧化硅纳米粒子,采用现代蛋白分析手段,并结合生物学评价,从不同的角度(形貌、亲/疏水性、曲率等)系统研究材料纳米尺度表/界面特征对rhBMP-2微观结构(二级结构等)和生物活性的影响规律。同时,为了便于对照,实验对BSA在材料表面的吸附特性和微观结构的变化规律也进行了研究。得到的主要结论如下: rhBMP-2在碳管表面具有较快的吸附速率,SWNTs-COOH表面的吸附量是其在SWNTs-CH3表面吸附量的4倍,且吸附稳定。红外光谱分析结果表明,纳米碳管可促进rhBMP-2的解折叠,但rhBMP-2在两种碳管表面折叠态和改变量则不同。与吸附前相比,吸附在SWNTs-COOH和SWNTs-CH3表面的rhBMP-2的二级结构分别改变了21.0%和33.2%。与游离态的rhBMP-2相比,吸附在纳米碳管表面后,rhBMP-2的活性均显著提高,特别是吸附在SWNTs-CH3表面上。但当rhBMP-2从SWNTs-COOH或SWNTs-CH3表面缓释下来后,其二级结构与游离态的相似,但生物活性低于游离态的rhBMP-2。 RhBMP-2在不同粒径的单位面积(m2)的二氧化硅纳米粒子表面的吸附量不同,其中直径为20nm的二氧化硅纳米粒子表面的rhBMP-2负载量最小,而直径为130nm的二氧化硅纳米粒子表面的rhBMP-2负载量最大。红外光谱的分析结果和圆二色谱的分析结果一致表明,随着二氧化硅纳米粒子的直径逐渐减小,吸附在其表面的rhBMP-2二级结构损失量越多。生物活性实验表明,直径为20nm、60nm、130nm二氧化硅纳米粒子对rhBMP-2的生物活性具有抑制作用。