TiO2納米點(diǎn)光致蛋白質(zhì)脫附及其在細(xì)胞收割中應(yīng)用.pdf

1、蛋白質(zhì)吸附一般是生物材料最初的生物學(xué)響應(yīng)，其吸附狀態(tài)決定了隨后與細(xì)胞等的相互作用。通過外場改變材料表面物理化學(xué)性質(zhì)調(diào)控蛋白質(zhì)吸附狀態(tài)，引起光致生物學(xué)效應(yīng)是生物材料最新的前沿研究課題。本文采用光場作為作用源，以具有光敏特性的TiO2為材料體系，以納米點(diǎn)薄膜為微納結(jié)構(gòu)形式，展開了TiO2光致蛋白質(zhì)脫附及TiO2納米點(diǎn)薄膜結(jié)構(gòu)參數(shù)（不同尺密度和晶相）對其影響的研究，探索了光致蛋白質(zhì)脫附效應(yīng)機(jī)制和在細(xì)胞收割上的應(yīng)用。主要的研究結(jié)果為:
　

2、　采用溶膠-凝膠分相自組裝法將可以獲得不同尺寸和密度的TiO2納米點(diǎn)前驅(qū)體凝膠薄膜，再通過500℃熱處理法和100～120℃水熱法，分別可獲得銳鈦礦和無定形TiO2納米點(diǎn)薄膜。采用TiO2納米點(diǎn)薄膜形式可明顯提高對光的吸收率，兩類薄膜都具有光致親水效應(yīng)、光致表面-OH基量增加特性和光致zeta電位負(fù)電性增加效應(yīng)。銳鈦礦和無定形TiO2納米點(diǎn)薄膜相比，在光致zeta電位負(fù)電性增加效應(yīng)方面，前者增加量較大。
　　當(dāng)TiO2納米點(diǎn)薄膜吸

3、附BSA后，BSA蛋白都能很好地鋪展在納米點(diǎn)表面上。但銳鈦礦和無定形TiO2納米點(diǎn)對BSA的吸附行為不同，前者是多層，后者是單層。其差別歸結(jié)于無定形納米點(diǎn)表面缺陷較多，容易形成更多的表面羥基，吸引BSA分子上更多的-NH3+基，而使得直接蛋白質(zhì)吸附層外暴露-NH3+基量減少，導(dǎo)致該吸附層表面呈負(fù)電性，從而不能再與其他帶負(fù)電的BSA分子相結(jié)合。
　　當(dāng)UV365輻照時(shí)，銳鈦礦TiO2納米點(diǎn)上吸附BSA蛋白會(huì)由外向內(nèi)逐漸脫附，但直接吸

4、附層蛋白層不會(huì)隨光照脫附。由于無定形TiO2納米點(diǎn)上BSA蛋白是單層吸附，其不會(huì)隨著光照而脫附。但無定形TiO2納米點(diǎn)薄膜吸附BSA可再吸附上纖聯(lián)蛋白(Fn)，并且其Fn在輻照后會(huì)產(chǎn)生光致脫附。
　　光致蛋白質(zhì)脫附機(jī)理可理解為:光照后TiO2納米點(diǎn)表面-OH基會(huì)增加，與蛋白質(zhì)分子上-NH3+基結(jié)合量增加，使得直接蛋白質(zhì)吸附層外表面暴露-NH3+基量減少，導(dǎo)致其層外表面由輻照前帶正電逐漸變?yōu)閹ж?fù)電，形成對原外層吸附蛋白質(zhì)的靜電排斥，

5、而使之脫離。無定形TiO2納米點(diǎn)上吸附的BSA在光輻照后也會(huì)產(chǎn)生類似的表面暴露-NH3+基量減少的現(xiàn)象。通過在TiO2上能使膠原和魚精蛋白產(chǎn)生光致脫附，與TiO2性質(zhì)類似的SrTiO3和ZnO寬禁帶半導(dǎo)體能產(chǎn)生BSA光致脫附現(xiàn)象，進(jìn)一步支撐了上述的機(jī)理。
　　銳鈦礦TiO2納米點(diǎn)薄膜光致蛋白質(zhì)脫附效應(yīng)在細(xì)胞收割上的應(yīng)用顯示:在光照下各種細(xì)胞系細(xì)胞都能從薄膜上都能較快地脫離，20 min光照后的脫離率都能達(dá)到90％以上，并且脫離的細(xì)

6、胞具有很好的活性。培養(yǎng)7天的成骨細(xì)胞薄層經(jīng)過8min光照后就能夠從基板表面脫離，其光致脫離的細(xì)胞薄層具有很好的活性和功能性。無定形TiO2納米點(diǎn)薄膜與銳鈦礦薄膜一樣，能產(chǎn)生相似的單細(xì)胞收割效率，但細(xì)胞薄層收割上速率較慢些。光致脫離的細(xì)胞層具有很好的再粘附和增殖能力。光致收割的細(xì)胞薄層能夠顯著促進(jìn)成骨和加速皮膚修復(fù)。光致細(xì)胞收割方法操作方便、無需化學(xué)和生物試劑和高效安全等特性，其對組織工程的細(xì)胞薄層技術(shù)具有重要的意義。
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