水凝胶表面纳米形貌及表面电荷对蛋白质吸附与构象变化的影响

水凝胶因其结构、功能与生命组织近似及资源可持续特性，在仿生支架、药物控制释放载体、组织/细胞承载系统等领域具有广泛的应用。由于对影响水凝胶与生物环境相互作用的水凝胶表面性质及其首先作用的蛋白质吸附的机制认识较少，目前应用的水凝胶多引起炎症反应、纤维化增生等免疫排斥反应。本项目采用扫描白光干涉技术及流动电势技术，系统考察水凝胶制备工艺条件对表面纳米形貌、表面电荷的影响规律，分析水凝胶表面纳米形貌与表面电荷之间的相互影响关系；以纤维蛋白原、免疫球蛋白为模型，系统研究表面纳米形貌、表面电荷对蛋白质吸附量及吸附后构象变化的影响规律，揭示表面纳米形貌、表面电荷对蛋白质吸附影响的机制，调控水凝胶与蛋白质、细胞、组织之间的相互作用，为开发具有良好生物相容性的水凝胶提供实验依据及理论基础，指导与促进水凝胶在生物医学领域的应用。

本项目以天然多糖海藻酸钠、壳聚糖经复凝聚反应制备的水凝胶微胶囊膜为研究体系，首先建立了含水状态下水凝胶表面纳米形貌及表面电荷的表征方法，建立了水凝胶表面PEG修饰方法；考察了水凝胶制备工艺条件、表面PEG修饰对水凝胶表面纳米形貌、表面电荷的影响，进而研究了表面形貌、表面电荷对蛋白质在水凝胶表面的吸附量、吸附后构象变化及体内组织相容性的影响。发现：壳聚糖脱乙酰度是影响水凝胶表面纳米形貌及表面电荷的关键因素，低脱乙酰度壳聚糖制备的水凝胶表面粗糙度及表面电势均较小；通过PEG修饰可屏蔽水凝胶表面电荷，进而制备得到水凝胶表面纳米形貌、表面电荷合理对照实验模型；蛋白吸附研究表明，表面电荷是影响蛋白质吸附的主要因素；细胞粘附及体内组织相容性研究表明，表面电荷及表面形貌同时影响细胞粘附。本研究结果为开发具有良好生物相容性的水凝胶提供实验依据及理论基础，指导与促进水凝胶在生物医学领域的应用。