蛋白质与不同模型界面相互作用的研究

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生物医用材料的表界面性质对蛋白质吸附行为的影响是理解生物相容性机理的核心问题。为研究此问题,本文制备了不同亲疏水性、不同表面能的二维平整模型界面、以及三维模型界面,研究蛋白质在这些不同模型界面的上的吸附行为。主要内容如下:(1)通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)的方法制备了聚甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(PMPC)、聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)、聚丙烯酸叔丁酯(PtBA)和聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)四种不同性质的聚合物刷,分别测量BSA和Fg蛋白在四种聚合物刷表面上的吸附量,探究界面厚度和温度对蛋白质在PMPC和PNIPAM两种聚合物刷上吸附行为的影响。结果发现,表面接枝PMPC聚合物刷的抗蛋白吸附效果会随刷子的厚度增加而增强;由于PNIPAM聚合物刷较高的结合水含量,因而其具有优异抗蛋白吸附性能;聚合物刷表面的抗蛋白吸附性能取决于表面的结合水含量,而与聚合物刷表面的接触角大小无关。(2)分别制备了四种末端带巯基的聚合物,聚甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(PMPC-SH)、聚乙二醇(PEG-SH)、聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA-SH)和聚甲基丙烯酸六氟丁酯(PHFBMA-SH)。然后通过“grafting to”的方法将四种末端带巯基聚合物接枝到金基底上,构建了不同表面能的聚合物刷表面。通过SPR测定BSA和Fg蛋白在四种聚合物刷表面的吸附量,探究水合能和表面能对蛋白质吸附行为的影响,并对聚合物刷表面的蛋白吸附行为的动力学过程进行研究。研究表明,由于聚合物刷表面水合能和表面能的综合影响,四种聚合物刷表面抑制BSA和Fg蛋白的吸附的能力不一致。BSA蛋白和Fg蛋白表现出不同的吸附机理,它们的吸附过程分别符合Langmuir吸附方程和二级吸附方程。(3)采用RAFT方法合成了 P(MAA-co-MPC)共聚物,用共沉淀法将P(MAA-co-MPC)作为稳定剂接枝在磁性粒子表面,用一步法制备了生物相容性磁性纳米粒子。研究了聚合物中COO-和Fe2+、Fe3+的比例对改性磁性粒子性能的影响。研究发现通过改变共聚物初始的投入量可以调节纳米粒子的直径,且改性的纳米粒子具有长期的胶体稳定性。通过蛋白吸附实验、体内细胞毒性实验以及细胞吞噬实验研究磁性粒子的生物相容性。发现聚合物的含量和改性纳米粒子的生物相容性呈正相关,当改性的纳米粒子中共聚物的含量大于54%时,磁性纳米粒子的具有优异的生物相容性。
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