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随着市场对生物药物需求的增加,蛋白质类等大分子药物因其独特的功能愈发受到国内外的重视。相较于传统的液体给药方式,晶体药物具有药物稳定性好,有效成分浓度高和易实现可控性释放等优势。然而,大多数蛋白质由于分子量大、分子柔性多而使得蛋白质结晶过程较为困难,这在一定程度上限制了蛋白质类药物的开发。因此,充分探究蛋白质结晶过程强化手段,对蛋白质类晶体药物的研制及规模化生产具有重要的研究指导意义。
超声作为一种过程强化手段被广泛应用。然而,目前超声主要应用在有机小分子及无机盐的结晶过程中,在蛋白质结晶强化方面相关研究仍旧不够充分。为了充分探究超声对蛋白质结晶过程的影响,本研究以溶菌酶为模型蛋白,氯化钠为盐析剂,详细研究超声波对溶菌酶盐析结晶热力学和动力学、间歇结晶过程及连续结晶过程的影响。
首先,本文对溶菌酶结晶热力学和动力学进行了研究。采用紫外分光光度计法测定了溶菌酶在醋酸盐缓冲液中的溶解度,并根据经验方程对得到的数据进行了拟合;利用浊度法探究了不同超声功率及变幅杆浸没深度对溶菌酶介稳区的影响及成核诱导期的影响。结果表明,超声波可显著缩短溶菌酶介稳区及诱导期,强化成核过程。
其次,本文对超声强化溶菌酶间歇结晶过程进行了研究。利用光学显微镜及ImageJ软件探究了不同超声模式及超声功率对溶菌酶晶体晶习、粒度和粒度分布的影响;利用紫外分光光度计探究了不同超声模式及超声功率对溶菌酶晶体收率的影响。结果表明,超声-停止模式下可获得晶习完整、尺寸适中、粒度均匀的溶菌酶晶体,且结晶过程收率较高。
最后,本文依据溶菌酶结晶热力学和动力学及间歇结晶过程的数据结论,探究了超声场下溶菌酶的连续结晶过程。连续结晶器选用活塞流的管式结晶器,并分别设置成核区和生长区。通过探究连续结晶过程达到稳态所需的时间、超声场对溶菌酶晶体晶习、粒度和粒度分布的影响及超声对溶菌酶连续结晶收率的影响,发现超声可显著改善晶体质量并提高过程收率。上述研究为蛋白质结晶过程强化提供了可行的方案。
超声作为一种过程强化手段被广泛应用。然而,目前超声主要应用在有机小分子及无机盐的结晶过程中,在蛋白质结晶强化方面相关研究仍旧不够充分。为了充分探究超声对蛋白质结晶过程的影响,本研究以溶菌酶为模型蛋白,氯化钠为盐析剂,详细研究超声波对溶菌酶盐析结晶热力学和动力学、间歇结晶过程及连续结晶过程的影响。
首先,本文对溶菌酶结晶热力学和动力学进行了研究。采用紫外分光光度计法测定了溶菌酶在醋酸盐缓冲液中的溶解度,并根据经验方程对得到的数据进行了拟合;利用浊度法探究了不同超声功率及变幅杆浸没深度对溶菌酶介稳区的影响及成核诱导期的影响。结果表明,超声波可显著缩短溶菌酶介稳区及诱导期,强化成核过程。
其次,本文对超声强化溶菌酶间歇结晶过程进行了研究。利用光学显微镜及ImageJ软件探究了不同超声模式及超声功率对溶菌酶晶体晶习、粒度和粒度分布的影响;利用紫外分光光度计探究了不同超声模式及超声功率对溶菌酶晶体收率的影响。结果表明,超声-停止模式下可获得晶习完整、尺寸适中、粒度均匀的溶菌酶晶体,且结晶过程收率较高。
最后,本文依据溶菌酶结晶热力学和动力学及间歇结晶过程的数据结论,探究了超声场下溶菌酶的连续结晶过程。连续结晶器选用活塞流的管式结晶器,并分别设置成核区和生长区。通过探究连续结晶过程达到稳态所需的时间、超声场对溶菌酶晶体晶习、粒度和粒度分布的影响及超声对溶菌酶连续结晶收率的影响,发现超声可显著改善晶体质量并提高过程收率。上述研究为蛋白质结晶过程强化提供了可行的方案。