表面化学性质调控的纳米金与牛血清蛋白相互作用的研究

摘要

蛋白质是一切生命的物质基础，生物体内的各种化学反应都离不开蛋白质的参与，可以说没有蛋白质就没有生命活动的存在。纳米金具有独特的小尺寸效应、表面效应、光学效应、量子效应以及良好的生物相容性等，在生物、化学、医药、信息科学等领域得到了广泛的应用。近年来，纳米金已经成为科研工作者研究的热点。
　　纳米金作为药物及药物载体进入生物体内，在其表面形成“蛋白晕”，赋予纳米金新的生物识别性，从而改变其生理反应和毒性。因此，研究不同表面化学性质的纳米金与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用，对于全面理解“蛋白晕”的形成因素及发展更为安全有效的生物纳米材料具有重要的指导作用。
　　作为国家自然科学基金(No.21303043)资助课题的一部分，本论文以不同表面化学性质的纳米金与BSA作为研究对象，运用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、荧光光谱、圆二色谱(CD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、动态光散射(DLS)、透射电镜(TEM)等技术研究不同表面化学性质的纳米金与BSA的相互作用。荧光光谱和UV-vis研究结果揭示了纳米金表面化学性质对其与BSA相互作用机制的影响。其中，半胱氨酸、谷胱甘肽PEG(2K)及多肽修饰的纳米金与BSA相互作用形成了基态复合物，以静态猝灭为主。而聚合物PEG(5K)、PEG-COOH(5K)修饰的纳米金与BSA相互作用不形成复合物，以动态猝灭为主。借助同步荧光光谱、CD、FTIR等技术，探讨了牛血清蛋白质与不同表面化学性质的纳米金作用前后构象的变化。结果表明，PEG(5K)及多肽修饰的纳米金对BSA构象的影响不大，而半胱氨酸、谷胱甘肽、PEG(2K)、PEG-COOH(5K)、CTAB修饰的纳米金对BSA的二级结构有较大的影响。此外，运用DLS技术考察不同表面化学性质的纳米金表面所形成的“蛋白晕”厚度。我们发现，纳米金的表面化学性质对“蛋白晕”的形成有重要的影响。最后，利用UV-vis吸收光谱研究BSA对不同表面化学性质的纳米金聚集状态的影响。实验结果初步表明，纳米金的表面电荷是影响其聚集状态的主要因素。本研究工作的开展，对进一步理解纳米材料与蛋白质相互作用的本质及纳米粒子的生物学效应具有重要的参考价值。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 纳米金

1．1．1 纳米金的性质

1．1．2 纳米金的制备

1．1．3 纳米金的修饰

1．1．4 纳米金的应用

1．2 蛋白质

1．2．1 蛋白质的结构

1．2．2 维持和稳定蛋白质结构的作用力

1．3 纳米金与蛋白质相互作用的研究进展

1．3．1 纳米金与蛋白质相互作用的研究意义

1．3．2 影响“蛋白晕”形成的主要因素

1．3．3 研究纳米金与蛋白质相互作用的常用方法

1．4 本论文研究的选题思路及主要内容

1．4．1 本论文研究的选题思路

1．4．2 本论文研究的主要内容

第二章 不同表面化学性质的纳米金的合成与表征

2．1 引言

2．2 仪器与试剂

2．2．1 实验仪器

2．2．2 实验试剂

2．3 实验部分

2．3．2 不同表面化学性质的纳米金的表征

2．4 实验结果与讨论

2．4．1 紫外可见吸收光谱表征

2．4．2 动态光散射(DLS)和Zeta电势表征

2．4．3 透射电镜表征

2．5 本章小结

第三章 不同表面化学性质的纳米金与牛血清白蛋白的相互作用机制研究

3．1 引言

3．2 仪器与试剂

3．2．1 实验仪器

3．2．2 实验试剂

3．3 实验部分

3．3．1 磷酸盐缓冲液的配置

3．3．2 荧光光谱的测定

3．4．1 荧光光谱研究

3．4．2 紫外-可见吸收光谱研究

3．5 本章小结

第四章 纳米金表面化学性质对蛋白质构象以及纳米金聚集行为的影响

4．1 引言

4．2 仪器与试剂

4．2．1 实验仪器

4．2．2 实验试剂

4．3 实验部分

4．3．1 同步荧光光谱的测定

4．3．2 傅里叶变换红外光谱(FTIR)的测定

4．3．3 圆二色谱的测定

4．3．5 动态光散射的测定

4．4 实验结果与讨论

4．4．1 同步荧光光谱研究

4．4．2 傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究

4．4．3 圆二色谱(CD)研究

4．4．4 紫外-可见吸收光谱研究

4．4．4 动态光散射(DLS)研究

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

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