若干典型材料表面吸附诱导的蛋白质构象变化及生物活性研究

蛋白质分子在生物材料表面吸附时伴随构象的改变, 从而可能引起吸附蛋白的活性发生变化。但有关生物材料的表面性质对吸附蛋白质构象变化的影响研究还不很系统，特别是吸附蛋白质的构象变化与蛋白质生物活性变化的关系还不很清楚。 本申请项目拟首先制备几种具新颖性和特异性的典型材料表面，如手性表面、亲/疏水表面以及纳米线表面等，并对制备的材料表面性质，如化学组成、表面修饰层的厚度、材料表面形貌的变化、表面改性后亲/疏水性的变化等进行表征。然后运用同位素标记、红外光谱、广义二维相关光谱、改进的圆二色光谱、表面增强共振拉曼散射等表征技术，系统研究材料表面吸附诱导的蛋白质构象变化机理。在此基础上，探讨生物材料表面吸附诱导的蛋白质构象变化与蛋白质活性的相关性，从而进一步揭示蛋白质在生物材料表面吸附行为的规律与本质，为性能优异的生物材料的设计与制备提供必要的科学依据。

在本工作中，我们首先采用表面增强拉曼光谱，对吸附在经过亲油（十八硫醇）改性及亲水（硫醇化PEG）改性修饰的金表面（Au-C18，Au-PEG）上的溶菌酶的构象变化及其生物活性进行了研究。初步的结果表明，与亲油性的Au-C18表面相比， 亲水性的Au-PEG表面对溶菌酶构象的影响较小，从而保持了其高活性。随后研究了两种蛋白质在一种常用的典型表面-ZnSe晶体上的吸附行为，结果发现蛋白质二级结构的变化是一个协同过程并伴随有一定的序列顺序。 同时，由广义二维相关光谱所得到的蛋白质二级结构变化的序列顺序与实验观察到的结果不一致。在此基础上，我们对二维相关光谱中序列顺序判定方法进行了进一步的研究，并讨论了两种结晶高分子的熔融行为。 最后，作为本工作的扩展，我们首次采用可聚合大分子乳化剂的自组装体作为交联剂及以水作为扩链剂，分别制备了性能优良的聚丙烯酰胺水凝胶及聚氨酯脲超分子水凝胶。