电诱导玉米醇溶蛋白定向自组装多层膜的制备

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细胞组织工程支架材料应具有空隙结构、机械强度、亲水性、疏水性、生物相容性以及可降解性。玉米醇溶蛋白(zein)是玉米蛋白的主要成分,具有成膜性、可降解性、生物相容性以及结构上的亲/疏水两性,在制备细胞组织工程支架方面具有应用潜力。本研究以氧化铟锡(ITO)玻璃为极板,依次沉积聚乳酸(PLA)、银(Ag)、巯基/羧基聚乙二醇(SH-PEG-COOH),并在此基础上采用低温等离子体协助电场诱导自组装法接枝zein,成功构建疏水性zein的多层沉积蛋白膜(P-PLA-Ag-SPC-P-zein)。通过改变乙醇浓度、zein浓度和p H,确定蛋白成膜工艺,探究了其理化性质变化及细胞相容性。结果表明,采用低温等离子体处理PLA,可显著提高PLA表面沉积Ag的效果,形成镀银膜(P-PLA-Ag),最佳处理条件为:时间120 s,功率80 W,间距2 mm。P-PLA-Ag在电场电压为100 V、电场极板间距25mm、乙醇浓度80%,zein浓度0.03 g/m L,p H为8.0的条件下,可有效沉积zein,形成P-PLA-Ag-SPC-P-zein,此时蛋白层厚度约为2μm。通过能量散射光谱(EDS),证明了Ag、SH-PEG-COOH和zein接枝成功,提高了多层沉积蛋白膜的疏水特性,水接触角为80.82°。为了进一步提高zein的自组装动力,减小蛋白粒径,采用等离子体对其进行预处理。通过扫描电镜(SEM)、水接触角、粒度仪、原子力显微镜(AFM)、X-射线光电子能谱(XPS)、X-射线衍射光谱(XRD)、红外光谱(FTIR)、蛋白质二级结构和热力学特性(DSC)等实验,研究多层沉积蛋白膜的性质,并探究其成膜机理。结果表明,在处理时间150 s,处理功率50 W的条件下,zein的粒径从36.7 nm减小至34.9 nm,此时,多层沉积蛋白膜表面形貌相对平整、光滑,接触角下降了6.29°。Zein二级结构发生了由α-螺旋向β-折叠的转变。同时,DSC中玻璃化温度(Tg)与熔融峰温度(Tm)的减小也证明了等离子处理使zein与整体膜的黏附更加紧密。最后,利用小鼠成肌细胞(C2C12)评价多层沉积蛋白膜的生物相容性,结果表明,等离子体处理能有效提高C2C12在zein膜表面的黏附性及增殖活性,说明本研究制备的多层沉积蛋白膜具有制备细胞组织工程支架的潜力。
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