高分子对蛋白质改性及蛋白质吸附的调控

【摘要】生物医用高分子是一类生物相容的且具有与疾病诊断和治疗等方面相关功能的一类高分子。由于高分子结构的多样化和可设计性，因此能够实现多种功能，这些功能可以用于生物材料的修饰以及生物分子的修饰，进而改善它们的生物学性能。对于生物医用材料，其界面性质决定其能否被成功应用，当材料与生物环境相接触时，首先发生的是体液中的蛋白质在材料表面的吸附，蛋白质吸附层会引发后续多种宿主反应，例如血小板粘附、血栓形成和免疫反应。因此，只要实现材料表面对蛋白质吸附的调控，则可以使界面反应朝着有利的方向发展。高分子对材料表面的修饰可以实现多种对蛋白质吸附的调控，包括抗非特异性蛋白质吸附、选择结合特异性蛋白质以及环境调控蛋白质吸附等，这方面的研究是生物医用材料领域的一个永恒的课题。对于生物分子，特别是蛋白质，在应用的过程中往往需要通过修饰来实现其功能的改善或调控，例如，作为药物时，希望能够保持活性进而延长循环时间；作为酶进行催化反应时，有时会需要催化活性的开关控制。利用功能性高分子修饰蛋白质，即制备高分子-蛋白质结合物，进而实现上述目的，是目前的一个研究热点。基于生物医用高分子在生物材料表面修饰和蛋白质修饰中的应用，本论文分别探索了含赖氨酸共聚物和温敏性聚合物在血液接触材料表面改性和酶的活性调控两方面的应用。具体如下：1、成功制备了溶菌酶-聚（N-异丙基丙烯酰胺）（LYZ-PNIPAAm）结合物。实验中合成了小分子引发剂（NHS-Br），将小分子引发剂无规接枝到溶菌酶上制得溶菌酶大分子引发剂（LYZ-Br），并采用单电子转移∕活性自由基聚合（SET-LRP）的方法成功制备了LYZ-PNIPAAm结合物。利用1HNMR、TNBS测试、SDS-PAGE、UV-Vis光谱、酶活测试等对反应产物进行了表征。结果表明：LYZ-Br上引发剂的接枝个数可以通过调节小分子引发剂与LYZ上的氨基的摩尔比例来调控；LYZ-PNIPAAm结合物的分子量可以通过调节单体投料比来控制；温度对结合物的活性起到了一定的调控作用，高温下相对比活高，低温下相对比活低；而接枝了PNIPAAm后结合物的活性呈下降趋势，且随着接枝的PNIPAAm的个数或分子量的增加而降低。2、通过物理共混的方法制备了赖氨酸功能化的聚氨酯（PU）表面。实验中采用无规共聚的方法制备了含活性赖氨酸官能团的三元共聚物聚（甲基丙烯酸-2-乙基己酯-甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯-甲基丙烯酸赖氨酸）（P(E-O-L)），并通过共混改性的方法将所得聚合物与PU共混得到改性聚氨酯材料。利用1HNMR、GPC确定合成的聚合物的组成及分子量，通过调节单体投料比可以控制共聚物中各组分比例，从而调节了共混膜表面的赖氨酸密度。利用接触角、氨基密度、蛋白吸附等测试表征共混改性的PU表面的组成及性质。结果表明：共混改性的PU表面纤维蛋白原（Fg）的吸附量下降了95%左右，表现出了良好的排斥非特异性蛋白吸附的功能；另外，表面可以特异性的从血浆中吸附血纤维蛋白溶酶原（Plg），且Plg的吸附量随共聚物中赖氨酸含量的增加而增加。
【作者】许海超；
【导师】陈红；李丹；
【作者基本信息】苏州大学，高分子化学与物理，2014，硕士
【关键词】蛋白质；聚（N-异丙基丙烯酰胺）；结合物；共混改性；共聚物；

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