本文關鍵詞：材料表面蛋白質吸附定量表征方法的對比研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：蛋白質在材料表面的吸附決定了生物材料在很多生物醫(yī)學應用中的最終表現(xiàn),因此,蛋白質吸附量是評價材料生物性能的重要指標。蛋白質在材料表面的干態(tài)吸附量在納克級別,這對蛋白質吸附的定量表征方法提出了極高的要求。目前已發(fā)展了多種具有較高靈敏度的用于表征蛋白質吸附量的方法,但由于其所基于的檢測原理不同或數(shù)據處理過程中物理量的轉換導致的結果偏差,致使不同方法對同一體系的檢測結果不相吻合。這往往會導致對材料的生物性能的錯誤評價。因此,系統(tǒng)的研究對比不同方法測試結果之間的差異,從而分析各種方法在定量表征蛋白質吸附時適用性是十分必要的。本論文針對目前在定量表征蛋白質吸附方面最常用的兩種方法——基于光學原理的表面等離子體共振(SPR)和基于聲學原理的石英晶體微天平(QCM),構建典型的模型表面,通過對比研究,深入探討這兩種方法在定量表征蛋白質吸附方面的適用性。主要研究工作包括以下兩個方面:(1)通過化學修飾調控表面浸潤性,獲得系列具有不同蛋白質吸附能力的模型表面,對比125I同位素標記法、SPR和QCM-D三種方法獲得的該系列表面上蛋白質吸附量結果之間的差異。將十一烷基硫醇(UT)和三乙二醇-11-巰基十一烷基醚(TEGMUE)以不同比例混合組裝在金表面,X射線光電子能譜(XPS)和水接觸角測試結果表明該系列表面具有呈梯度變化的表面化學組成及表面浸潤性。通過三種方法測得的纖維蛋白原吸附量均隨表面疏水性的增加而增加。SPR測得的蛋白質吸附量隨表面浸潤性變化趨勢曲線與125I同位素標記法測得的曲線幾乎平行,但吸附量之間不存在一致的轉化系數(shù),說明SPR數(shù)據轉化過程中普遍采用的Stenberg轉化系數(shù)(1 RU·mm2/pg)并不適用于蛋白質吸附量極低的情況。QCM-D由于測得的是蛋白質的濕態(tài)質量,因此對具有較高吸附量表面的測試結果均大于其他兩種方法,而在低吸附表面,QCM-D的測試值卻低于125I同位素標記法測試結果,說明普遍采用的Voigt模型在擬合處理蛋白質吸附量極低的情況時仍存在不足。同時,QCM-D結果隨表面性質的變化趨勢與SPR和同位素兩種表征方法結果相比具有較大差異,主要是不同表面引起的蛋白質吸附層的含水量的差異導致的,說明不能利用QCM的質量結果直接衡量比較不同性質表面上的蛋白質吸附情況。(2)針對具有抗污性能的親水聚合物刷表面,研究QCM-D對蛋白質吸附量的測試性能。對抗污表面蛋白質吸附的精確定量表征是評價材料抗污性能的重要環(huán)節(jié),QCM-D由于其極低的檢測限而時常用于測試這類表面的蛋白質吸附量。然而基于QCM-D的聲學原理,材料表面修飾層的性質可能會對測試性能造成一定影響,如聚合物刷層具有一定的厚度和粘彈性,這很可能會影響QCM-D對吸附于聚合物刷上的蛋白質的感應能力。為了探討這種情況下QCM-D對蛋白質吸附的檢測性能,在金表面修飾了末端帶有寡聚乙二醇酯單元的自組裝單分子層(SAM-OEG)以及具有不同厚度和粘彈性的親水性聚合物刷——聚(甲基丙烯酸-2-羥乙酯)(PHEMA)和聚(甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯)(POEGMA)。以SPR測試結果為參比,研究了QCM-D在測試這些表面蛋白質吸附性能時的適用性,尤其關注了SPR檢測到明顯的吸附而QCM-D檢測時表現(xiàn)為“零吸附”的情況。結果表明,在吸附量極低的情況,當親水性聚合物刷超出一定厚度或高于一定粘度,則QCM-D檢測不到蛋白質吸附。QCM-D對低吸附量“感知能力”的下降可能由剪切波振動能量在聚合物刷層中的耗散程度。
【關鍵詞】：蛋白質吸附 同位素標記法 表面等離子體共振儀 石英晶體微天平
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O647.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-29
• 1.1 蛋白質在材料表面的吸附12-18
• 1.1.1 蛋白質與材料表面的相互作用13-18
• 1.1.1.1 蛋白質在表面的吸附過程13
• 1.1.1.2 蛋白質與材料表面相互作用的影響因素13-18
• 1.2 材料表面蛋白質吸附的表征18-26
• 1.2.1 同位素標記技術19-21
• 1.2.1.1 同位素標記技術的原理19-20
• 1.2.1.2 125I同位素標記技術（125I-Radiolabelling）對蛋白質吸附表征20-21
• 1.2.2 表面等離子共振技術（Surface Plasma Resonance, SPR）21-23
• 1.2.2.1 SPR的原理21-22
• 1.2.2.2 SPR對蛋白質吸附表征22-23
• 1.2.3 石英晶體微天平技術（Quartz Crystal Microbalance, QCM）23-26
• 1.2.3.1 QCM的原理23-24
• 1.2.3.2 石英晶體微天平技術(Quartz Crystal Microbalance, QCM)蛋白質吸附表征24-26
• 1.3 不同蛋白質吸附定量表征方法的差異性表現(xiàn)26
• 1.4 課題提出26-29
• 1.4.1 研究目的及意義26-27
• 1.4.2 研究內容及研究方案27-29
• 第二章 QCM-D、SPR和同位素標記法對系列浸潤性表面蛋白質吸附的定量表征研究29-52
• 2.1 引言29-30
• 2.2 實驗部分30-38
• 2.2.1 實驗材料及試劑30-31
• 2.2.2 實驗儀器31-32
• 2.2.3 溶液的配制32-33
• 2.2.4 系列浸潤性表面的制備33-34
• 2.2.5 表面性質表征34-35
• 2.2.5.1 X射線光電子能譜（XPS）測試34
• 2.2.5.2 水接觸角測試34-35
• 2.2.5.3 橢圓偏振法測量表面修飾層厚度35
• 2.2.6 蛋白吸附測試35-38
• 2.2.6.1 同位素125I標記法35-36
• 2.2.6.2 表面等離子共振技術（SPR）36-37
• 2.2.6.3 耗散型石英晶體微天平（QCM-D）37-38
• 2.3 結果與討論38-51
• 2.3.1 表面性質38-41
• 2.3.1.1 表面單分子層的厚度39
• 2.3.1.2 表面的化學組成39-41
• 2.3.1.3 表面浸潤性41
• 2.3.2 蛋白質吸附41-51
• 2.3.2.1 同位素125I標記法42-43
• 2.3.2.2 表面等離子共振（SPR）43-44
• 2.3.2.3 耗散型石英晶體微天平（QCM-D）44-47
• 2.3.2.4 三種方法測試結果對比47-51
• 2.4 本章小結51-52
• 第三章 QCM-D和SPR對聚合物刷表面蛋白質吸附的定量表征研究52-74
• 3.1 引言52-53
• 3.2 實驗部分53-61
• 3.2.1 實驗材料及試劑53-55
• 3.2.2 實驗儀器55-56
• 3.2.3 溶液的配制56-57
• 3.2.4 表面自組裝單分子層的制備57-59
• 3.2.6 表面性質表征59-60
• 3.2.6.1 水接觸角測試59
• 3.2.6.2 紅外光譜測試59-60
• 3.2.6.3 橢圓偏振法測量表面修飾層厚度60
• 3.2.7 蛋白質吸附測試60-61
• 3.2.7.1 表面等離子體共振（SPR）60
• 3.2.7.2 耗散型石英晶體微天平（QCM-D）60-61
• 3.3 結果與討論61-72
• 3.3.1 引發(fā)劑結構61-62
• 3.3.2 表面性質62-64
• 3.3.2.1 表面化學組成62-63
• 3.3.2.2 表面修飾層厚度63-64
• 3.3.2.3 表面浸潤性64
• 3.3.3 蛋白質吸附64-72
• 3.3.3.1 聚合物刷厚度對檢測結果的影響66-68
• 3.3.3.2 親水聚合物刷粘彈性對檢測結果的影響68-71
• 3.3.3.3 蛋白質的尺寸對檢測結果的影響71-72
• 3.4 本章小結72-74
• 第四章 結論與展望74-77
• 4.1 結論74-75
• 4.2 展望75-77
• 參考文獻77-95
• 碩士論文工作期間科研成果95-96
• 致謝96-98

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本文編號：398622