结合位点确定的高分子杂化体的制备及其功能研究

摘要

蛋白质由于本身的低溶解性、低生物药用率和低稳定性限制了它的临床医疗应用，而将聚合物以共价键的方式接枝到蛋白质上形成聚合物-蛋白质杂化体，这种杂化体同时具备了聚合物和蛋白质的双重性质，使蛋白质具有稳定性、良好的溶解性、生物相容性及克服了蛋白质原有的应用局限性，除此之外，这些杂化体还能够发生自组装、相行为转变以及调节蛋白质应用范围。蛋白质杂化体广泛地应用到蛋白质纳米技术、催化剂技术、生物工程以及药物缓释领域。
　　温敏型聚合物在受到温度变化刺激时能够发生相形态转变行为。这种温敏型聚合物接枝蛋白质形成的杂化体会引起蛋白质温度响应性，这为生物蛋白医药缓释，生物蛋白温敏开关，以及生物蛋白的分离提供了广阔的前景。本文主要研究了典型温敏型单体N,N-二乙基丙烯酰胺（DEAAm）的原子转移自由基聚合（ATRP）以及将聚合物PDEAAm接枝牛血清白蛋白（BSA）形成杂化体的制备和应用。本文主要由三部分组成：
　　第一章本章主要介绍了“智能”高分子的科学领域，首先，我们对各种“智能”高分子做了响应原理的解释以及它的合成和应用；接着我们对聚合物与蛋白质形成杂化体的“Grafting-to”、“Grafting-from”和“Grafting-through”三种接枝的方法和Iniferter、NMP、ATRP和RAFT四种活性自由基形成蛋白质杂化体的合成以及应用做了介绍。
　　第二章以接枝牛血清白蛋白赖氨酸残基第34位的巯基为目标，以2,2'-二吡啶基二硫醚、巯基乙醇、2,2-双(羟甲基)丙酸及2-溴代异丁酰溴为原料合成了含有二硫吡啶官能团的链状引发剂（L-DPSBr）和双臂引发剂（T-DPSBr），再以氯化亚铜（CuCl(I)）为催化剂，以N,N,N',N'',N''-五甲基二乙烯基三胺（PMDETA)为配体对单体N,N-二乙基丙烯酰胺（DEAAm）做了原子转移自由基聚合（ATRP），并考察了在不同的反应加料比、配体、时间、温度以及不同比例的甲醇/水混合溶剂下，对所得聚合物PDEAAm的产率，分子量及分散度的影响。采用1H-NMR和gPC对所得聚合物做了表征，得出了最佳条件下所得聚合物分子量较大以及分散度较窄。
　　第三章采用“grafting to”技术将链状L-PDEAAm1和双臂状T-PDEAAm两种聚合物通过牛血清白蛋白赖氨酸残基第34位的巯基反应接枝到BSA上分别形成链状和双臂状两种高分子杂化体，并对这些杂化体通过基质辅助激光解吸电离离子源（MALDI）和飞行时间质量分析器（TOF）检测了其分子量的变化，再利用变性电泳（SDS-PAGE）和非变性电泳（Native-PAGE）对杂化体分子量的探索，以及利用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对两种杂化体在水溶液中的自组装行为进行了探索。

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第一章 蛋白质与高分子杂化体的研究进展

1.1 引言

1.2 环境响应型高分子

1.2.1 pH响应型聚合物

1.2.2 温度响应型聚合物

1.2.3 温度和pH双重响应型聚合物

1.3 制备聚合物-蛋白质杂化体的途径

1.3.1grafting-to技术

1.3.2grafting-from技术

1.3.3grafting-through技术

1.4 “活性”/可控自由基聚合在蛋白质杂化体制备中的应用

1.4.1 Iniferter自由基聚合在蛋白质-高分子杂化体制备中的应用

1.4.2 NMP在蛋白质-高分子杂化体制备中的应用

1.4.3 ATRP在蛋白质-高分子杂化体制备中的应用

1.4.4 RAFT在蛋白质杂化体制备中的应用

第二章 ATRP技术制备聚N, N-二乙基丙烯酰胺（PDEAAm）

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 原料与试剂

2.2.2 仪器及设备

2.2.3 链状吡啶酯（L-DPSBr）和双臂状吡啶酯（T-DPSBr）制备

2.2.4 ATRP技术制备聚N, N-二乙基丙烯酰胺（PDEAAm）

2.3 结果与讨论

2.3.1 L-DPSBr和T-DPSBr的合成

2.3.2 PDEAAm的表征

2.3.3 配体对ATRP的影响

2.3.4 温度对ATRP的影响

2.3.5 反应时间对ATRP的影响

2.3.6 甲醇/水的溶剂比对ATRP的影响

2.3.7 催化体系的组成对ATRP的影响

2.3.8 聚合物溶液的温度敏感性

2.4 小结

第三章 牛血清白蛋白-聚N, N-二乙基丙烯酰胺（PDEAAm）杂化体（BSA-PDEAAm）的制备研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 试剂及药品

3.2.2 仪器及设备

3.2.3 实验步骤

3.3 结果与讨论

3.3.1 非变性蛋白质聚丙烯酰胺凝胶电泳（Native-PAGE）

3.3.2 变性蛋白质聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)

3.3.3 MALDI-TOF MS表征

3.3.5 杂化体的自组装

3.3.5 透射电镜（TEM）表征

3.4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果