基于淀粉样蛋白纤维的聚集机理及其电催化应用的研究

摘要

淀粉样蛋白的聚集与2型糖尿病(T2D)、阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)和肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)等神经性疾病密切相关。Cu2+可以特异地和淀粉样蛋白结合,调节淀粉样蛋白的聚集过程。然而潜在的调节机理仍不清楚，这也成为我们研究的一部分。另外，淀粉样蛋白聚集形成纤维，其结构稳定韧性大，可以作为生物纳米材料，应用前景广大。因此，我们主要做了以下两方面研究：
　　一，研究 Cu2+调节胰岛淀粉样蛋白（hIAPP）的聚集机理。利用从头计算法分析表明，Cu2+取代了蛋白质骨架上酰胺氢，与羰基态氧、酰胺态氮结合的同时 Cu2+自身被还原为 Cu+，导致形成 hIAPP-Cu+环形结构。核磁共振光谱、扩展X射线吸收精细结构分析、X射线吸收边结构分析等实验也证实了这一点。这种环形结构的形成不仅增强了大鼠胰岛瘤细胞中 ROS水平，而且在很大程度上调节了 hIAPP的聚集，主要通过抑制 hIAPP纤维化并促进其寡聚化，而寡聚体对细胞的毒性更大。我们还发现 Li+可以抑制这种环形结构的形成，这可能是Li+可以作为药物缓解淀粉样疾病症状的原因之一。
　　二，我们通过使用胰岛素(Insulin)蛋白纤维作为生物模板，吸附钯纳米颗粒(Pd NPs)，合成了 Pd/insulin纳米复合材料。原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)对其表面形貌进行表征发现，尺寸统一的Pd NPs均匀地分散吸附于insulin纤维表面。X射线光电子能谱(XPS)也证实，吸附过程中可能是 insulin纤维骨架上的Cys基团将部分 Pd2+还原为金属钯——Pd(0)，从而提高了该纳米复合材料的催化性能。接下来，我们采用循环伏安法，进一步测定了 Pd/insulin修饰电极对过氧化氢还原反应的电催化活性。结果表明，Pd/insulin复合材料制得的修饰电极具有良好的电催化活性，灵敏度高、稳定性好，可用于过氧化氢的定量检测，作为一种生物纳米催化剂广泛应用。

目录

声明

引言

1绪论

1.1淀粉样蛋白简介

1.2胰岛淀粉样蛋白聚集机理及细胞毒性的研究进展

1.3蛋白纤维的应用现状

2实验相关材料仪器介绍

2.1实验室所用化学试剂

2.2实验所用仪器设备

2.2.1原子力显微镜简介

2.2.2其他相关仪器设备及实验方法

3胰岛淀粉样蛋白聚集机理的研究

3.1 Cu2+与hIAPP肽链结合形成环状结构

3.2形成多肽骨架-Cu环形结构对细胞内ROS含量的影响

3.3 Li+对的Cu2+控制hIAPP聚集过程的抑制作用

4淀粉样蛋白纤维吸附钯纳米颗粒的制备及电催化应用

4.1 Pd/insulin纳米复合材料的制备表征

4.2 Pd/insulin对过氧化氢电催化性能的研究

4.2.1 Pd/insulin修饰电极的制备

4.2.2 Pd/insulin对过氧化氢的催化分析

4.2.3修饰电极的稳定性及其他相关性能

5总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

在 学 研 究 成 果

致谢