两亲性蛋白质-高分子杂化体的制备及其自组装性能研究

摘要

蛋白质是一种结构复杂的生物大分子，具有良好的生物相容性，在生物医学材料领域具有广泛的应用。但是，不同环境下的性质差异如溶解性、保留时间、稳定性等又限制了其进一步的应用，对蛋白质进行改性是拓宽其应用范围的有效方法之一。
　　聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是一种性能稳定的疏水性材料。工业上通过单体的本体聚合和乳液聚合法制备 PMMA，所得产物有良好的透光性和加工性能被称为有机玻璃，并在涂料工业、光学材料等领域有广泛应用，同时 PMMA有很好的生物相容性而被用于生物医学等领域如作为血液透析的透析膜。因此将合成聚合物 PMMA通过表面接枝（grafting to）的方式与蛋白质结合制备两亲性蛋白质-高分子杂化体，与传统的两亲性嵌段共聚物相比，它不仅有自组装特性更兼具生物相容性，有望在智能药物控释领域有良好的应用。
　　本文采用原子转移自由基聚合（ATRP）法制备了分子量可控的端基官能化PMMA，考察了接枝牛血清白蛋白（BSA）合成两亲性BSA-PMMA杂化体的合成条件。通过核磁共振氢谱（1H-NMR）、凝胶渗透色谱（GPC）、变性蛋白质聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）等方法对聚合物及杂化体结构进行了表征。随后，采用动态激光光散射（DLS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等方法研究了BSA-PMMA杂化体在溶液中的的自组装行为。
　　首先，利用2-溴代异丁酸和N-羟基琥珀酰亚胺合成ATRP引发剂2-溴代异丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯（ NHS-BIBA），以 CuBr和 N,N,N',N,'N''-五甲基二亚乙基三胺（PMDETA）为催化体系，以丙酮为溶剂，合成了端基官能化聚合物 PMMA。通过1H-NMR和GPC对所得引发剂和聚合产物进行表征，结果表明，成功合成了ATRP引发剂和分子量可控的端基官能化的PMMA。
　　其次，研究了由亲水的BSA与疏水的PMMA制备具有两亲性的BSA-PMMA杂化体，确定了构建两亲性BSA-PMMA杂化体的最佳条件。通过变性蛋白聚丙烯酰氨凝胶电泳（SDS-PAGE）测试的结果表明，在丙酮：水=1:25，pH=5的条件下PMMA能够很好地通过表面接枝的方式与BSA结合形成杂化体。
　　最后，通过激光动态散射仪（DLS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）研究了两亲性BSA-PMMA杂化体在溶液中的自组装行为。DLS测试的结果表明，两亲性BSA-PMMA杂化体在溶液中的自组装形成了胶束，随着杂化体中聚合物分子量或比例的增加自组装胶束粒径增大，胶束溶液的Zeta电势结果为-44.5mv，表明溶液稳定性很好。SEM测试的结果表明，两亲性BSA-PMMA杂化体自组装形成各种复杂的空间结构如囊泡结构（直径约500nm）、棒状结构、膜状结构等。TEM测试的结果表明，两亲性BSA-PMMA杂化体自组装形成的胶束外壁具有流动性。

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第一章 文献综述两亲性嵌段共聚物的合成及其自组装行为研究进展

1.1引言

1.2两亲性嵌段共聚物的合成

1.3 生物大分子-高分子杂化体

1.4 蛋白质-高分子杂化体研究进展

1.5两亲性嵌段共聚物自组装的研究进展

1.6本论文的研究目的及意义

参考文献

第二章 ATRP法制备聚甲基丙烯酸甲酯

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 小结

参考文献

第三章 两亲性BSA-PMMA杂化体的制备

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

参考文献

第四章 两亲性BSA-PMMA杂化体的自组装

4.1 前言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

参考文献

结论

致谢

攻读学位期间的研究成果