蛋白质在两性离子水凝胶中的扩散研究及扩散模型建立

摘要

溶质在水凝胶中的扩散行为调控及其扩散系数预测对于很多生物传输过程及水凝胶在生物医学领域中的应用有着重要的指导意义。蛋白质作为一种典型的生物传输溶质，其在水凝胶中的扩散行为尤为重要。两性离子聚合物水凝胶具有优异的理化及生物学性能，近年来得到了生物医学领域的广泛关注。本文以蛋白质在两性离子聚合物水凝胶体系中的扩散行为为靶标，旨在建立新的扩散模型并提升其对蛋白质在水凝胶中扩散行为的预测能力。
　　论文首先基于经典的空间阻碍扩散理论，并充分考虑溶质扩散运动的随机性而建立了新的扩散模型 RMP-1。进一步将溶质和聚合物链的物理性质及两者之间的相互作用引入模型中，得到了RMP-2和RMP-3模型。在此基础上，选用聚甲基丙烯酰乙基磺酸甜菜碱（PSBMA）水凝胶为模型验证的实验平台，同时通过改变凝胶的交联密度和溶胀介质的离子强度来调节凝胶的溶胀度及网格尺寸。对 PSBMA水凝胶的结构特征及相关参数进行了研究。选用不同尺寸、等电点、柔性的溶菌酶（LYZ）、牛血清白蛋白（BSA）、免疫球蛋白（IgG）作为模型扩散蛋白，并使用荧光漂白恢复（FRAP）技术测量其扩散系数。通过测量的扩散系数结果与已报道模型和新建模型的预测值进行对比，发现新建的模型有更加准确的预测能力。对模型的评价揭示了蛋白质在PSBMA水凝胶中的扩散行为可能受到自身性质及其与蛋白质之间相互作用的影响，同时确认了蛋白质在两性离子水凝胶中的扩散行为可以通过凝胶的交联密度及溶胀介质的离子强度来调节，这预示着两性离子水凝胶可以作为一种有效的扩散介质，精确的调节溶质在其中的扩散系数在生物医学领域中将具有广泛的用途。

目录

声明

前言

第一章 文献综述

1.1 溶质在水凝胶中的扩散

1.2 测量扩散系数的方法

1.3两性离子材料及其水凝胶

1.4 本文研究内容与意义

第二章 基于空间阻碍的扩散模型的建立

2.1引言

2.2理论背景

2.3 模型建立

2.4 本章小结

第三章 PSBMA水凝胶性质及结构参数

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果讨论

3.4 本章小结

第四章 扩散系数测量及模型验证

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论及展望

参考文献

发表论文及参加科研情况说明

致谢