血浆蛋白质在生物材料表面的吸附和竞争吸附研究

摘要

蛋白质几乎可以自发地吸附在任何表面上，这种现象很早就已经被人们发现，并在生物医学、生物材料、生物工程等领域得到了广泛的应用。当生物材料与血液接触时，首先发生的是血浆蛋白质在材料表面的吸附和竞争吸附，此蛋白质吸附层是血液与材料进一步反应的主要场所。材料吸附蛋白质的种类和数量决定着紧随其后的血小板粘附和其它所有与血栓形成有关的反应，而蛋白质的种类和数量又取决于生物材料的表面性质。因此研究血浆蛋白质在生物材料表面的吸附行为对研究材料的生物相容性具有十分重要的意义。这不仅有助于提高对材料抗凝血机理的认识，也有助于指导抗凝血生物材料的设计与合成。 本文以实验室合成的新型生物材料——聚醚氨酯．高分子液晶(PEU-LCP)复合材料为基材，利用荧光定量分析方法，研究了血浆蛋白质在PEU-LCP复合材料表面的吸附和竞争吸附行为。具体研究工作如下： (1) 利用异硫氰酸荧光素(FITC)成功地对牛血清白蛋白(BSA)和牛血浆纤维蛋白原(Fg)进行了荧光标记，得到FITC-BSA和FITC-Fg的荧光标准曲线。实验表明，标记的蛋白质在一定温度下非常稳定，标记处理不会影响其吸附行为， (2)研究了PEU-LCP复合材料表面一元蛋白的等温吸附平衡，结果表明，白蛋白吸附量和纤维蛋白原吸附量均随温度的升高而减小。得到白蛋白和纤维蛋白原在PHU-LCP复合材料表面的最大吸附密度分别为1.6328μg/cm<'2>和0.2583μg/cm<'2>，计算出白蛋白与材料间吸附反应的吸附热ΔH=-6.424 kJ/mol，纤维蛋白原与材料间吸附反应的吸附热ΔH=-4.384 kJ/mol，说明PEU-LCP复合材料表面的白蛋白吸附和纤维蛋白原吸附均是单分子层吸附，且均为物理吸附过程， (3)采用Langmuirr及附模型和Freundlich吸附模型拟合一元蛋白的等温吸附平衡过程，分别得到了不同温度下的BSA和FgJ吸附平衡模型方程，证实了一元蛋白等温吸附可以用Langmuir吸及附模型来较好的描述。 (4)研究了PEU-LCP复合材料表面一元蛋白的吸附动力学，结果表明，随着吸附时间的延长，一元蛋白在PEU-LCP复合材料表面的吸附量会增大，最终达到饱和吸附。根据蛋白质在材料表面的吸附过程即吸附、脱附和转化三个阶段，提出了改进型的蛋白质吸附动力学模型，采用计算机迭代的计算方法，分别求出白蛋白和纤维蛋白原在复合材料表面的吸附速率常数、脱附速率常数和转化速率常数。 (5)研究了白蛋白．纤维蛋白原二元蛋白体系在PEU-LCP复合材料表面的竞争吸附行为，结果表明，竞争吸附中BSA的吸附量明显低于单组分吸附量，而Fg的吸附量与单组分吸附量相当。虽然材料表面的白蛋白吸附量高于纤维蛋白原吸附量，但材料表面纤维蛋白原的竞争吸附能力却大于白蛋白竞争吸附能力。根据统计热力学理论和均一位势模型，推导出BSA-Fg二元蛋白体系在PEU-LCP复合材料表面的竞争吸附模型方程。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2血浆蛋白质及其吸附特性

1.2.1血浆蛋白质的组成

1.2.2蛋白质吸附的机理

1.2.3蛋白质的竞争吸附

1.3生物材料与蛋白质的相互作用

1.3.1蛋白质在材料表面的吸附过程

1.3.2材料表面物理化学性质对蛋白质吸附的影响

1.3.3蛋白质吸附与生物相容性

1.4蛋白质吸附的研究方法

1.4.1红外光谱法

1.4.2荧光标记法

1.4.3圆二色光谱法

1.4.4同位素示踪法

1.4.5核磁共振法

1.4.6椭圆偏光法

1.4.7差示扫描量热法

1.4.8原子力显微镜

1.4.9表面等离激元传感器

1.5课题的提出

2蛋白质吸附的数学模型

2.1 Langmuir模型

2.2 Freundlich模型

2.3 EML模型

2.4 RSA模型

2.5 DRSA模型

2.6晶格模型

2.7本章小结

3一元蛋白在PEU-LCP复合材料表面上的吸附

3.1引言

3.2材料与方法

3.2.1实验仪器与试剂

3.2.2缓冲液的配制

3.2.3蛋白质的荧光标记

3.2.4蛋白质吸附量的测定

3.2.5一元蛋白的吸附平衡实验

3.2.6一元蛋白的吸附动力学实验

3.3结果与讨论

3.3.1 FITC-BSA和FITC-Fg的荧光标准曲线

3.3.2蛋白标记效果的检测

3.3.3白蛋白的吸附等温线

3.3.4纤维蛋白原的吸附等温线

3.3.5一元蛋白的吸附热力学

3.4一元蛋白的吸附动力学

3.4.1白蛋白的吸附动力学

3.4.2纤维蛋白原的吸附动力学

3.4.3一元蛋白吸附动力学模型的建立

3.4.4模型相关参数的估计

3.4.5 PEU-LCP复合材料表面一元蛋白吸附机理的探讨

3.5本章小结

4二元蛋白在PEU-LCP复合材料表面上的竞争吸附

4.1引言

4.2材料与方法

4.2.1实验仪器与试剂

4.2.2 BSA-Fg二元蛋白体系的竞争吸附实验

4.3结果与讨论

4.3.1 BSA-Fg二元蛋白在PEU-LCP复合材料表面的竞争吸附

4.3.2 BSA-Fg二元蛋白竞争吸附模型的建立

4.3.3模型相关参数的确定

4.3.4 PEU-LCP复合材料表面二元蛋白竞争吸附机理的探讨

4.4本章小结

5结论与展望

5.1主要结论

5.2展望

致 谢

参考文献

附 录