芳伯胺化合物修饰蚕丝素蛋白的作用机理研究

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蚕丝素蛋白(简称丝素)是天然蚕丝脱除丝胶后剩余的纤维状蛋白材料,作为一种兼具生物相容性和天然高分子特性的生物医学材料,成为近年来生物医药领域的研究热点。对天然蚕丝蛋白进行芳伯胺化合物的化学修饰及其作用机理的研究,不仅对蚕丝蛋白材料的功能化改造具有指导意义,也对开拓新型蛋白质修饰方法具有理论价值。  本论文借鉴国外学者利用三组分Mannich反应原理将含有芳伯胺基团的复杂化合物引入到胰凝乳蛋白酶原A内的酪氨酸残基上的研究结果,选用含芳伯胺基团的染料为显色反应剂,对丝素进行化学修饰,并借助元素分析、高效液相色谱、质谱等多种测试表征手段,开展了三个方面的研究:(1)优化修饰反应条件(温度、时间、甲醛用量、pH、浴比),探讨芳伯胺化合物在甲醛作用下对丝素的固着率;(2)选用多种活性氨基酸和多肽作为反应模拟物,推测芳伯胺化合物在甲醛作用下对丝素的修饰位点及反应机理;(3)通过电荷效应研究,揭示丝素、芳伯胺染料带电特性对芳伯胺染料在蚕丝织物上的物理吸附和化学修饰的影响规律,实现修饰的可控化。  研究表明,当芳伯胺化合物与甲醛的摩尔比为1∶30,pH4,反应温度30℃,时间10小时,浴比1∶50时,芳伯胺化合物修饰丝素的色深(K/S值)可达16,DMF剥色后色深(K/S值)为9。经元素分析以及水解透析实验测定,芳伯胺化合物能够对丝素实现化学修饰,固着率为55%。  选用多种活性氨基酸与多肽作为丝素模拟物与芳伯胺化合物进行模拟反应,利用薄层色谱、离子阱质谱、高效液相色谱、液质联用等分析手段,明确了化学修饰位点为色氨酸残基,排除了其他活性氨基酸残基参与反应的可能性。  当pH值为4时,蚕丝织物显正电性,芳伯胺化合物显负电性,两者在相反电荷引力作用下发生物理性吸附,使得更多芳伯胺化合物吸附到蚕丝织物上,从而更有利于修饰反应的发生。元明粉则随蚕丝织物的带电性不同而呈现缓染(pH≤4)或促染作用(pH≥5),但对固着率影响较小。  综上所述,当芳伯胺化合物与甲醛的摩尔比为1∶30,pH4,反应温度30℃,时间10小时,浴比1∶50时,芳伯胺化合物能够借助甲醛对丝素进行化学修饰,主要修饰位点为色氨酸残基,且可通过改变pH值实现反应的可控化。
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