蛋白質(zhì)與典型納米材料相互作用研究.pdf

1、納米材料是指晶粒尺寸為納米級的超細材料,具有異于普通材料的光、電、磁、熱、力學、機械等性能,且與生物大分子如蛋白質(zhì)、核酸等具有相同的尺度,兩者相互結(jié)合可組裝出新的生物納米材料,用于傳感檢測、藥物載體、醫(yī)用支架等方面,因此在生物、醫(yī)學領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。然而,納米材料與生物分子的相互作用規(guī)律和作用機理尚未深入研究,嚴重制約了生物納米材料的應用進程。本論文研究了蛋白質(zhì)分子之間的相互作用規(guī)律,進而選擇研究了三種典型納米材料(碳納米管、氧化

2、石墨烯和量子點)與蛋白質(zhì)(或肽)之間的相互作用規(guī)律,并探討了兩者相互作用后的材料性能(電化學、膜分離、藥物輸送)。
　　首先,研究了牛血清白蛋白(BSA)在不同溫度下熱誘導聚集過程。采用圓二色光譜、二階導紫外吸收光譜、動態(tài)光散射技術(shù)和體積排阻色譜-多角激光光散射聯(lián)用技術(shù)等多種生物物理學手段跟蹤研究了聚集過程中蛋白的多級結(jié)構(gòu)(二級、三級和四級)變化規(guī)律。結(jié)果表明:BSA分子在60℃以下較為穩(wěn)定,但當溫度高于65℃時,BSA經(jīng)歷一個明

3、顯的熱聚集過程(水力學半徑Rh急劇增加),并伴隨著大量二級結(jié)構(gòu)的去折疊(?-螺旋含量呈現(xiàn)反曲線型減少,轉(zhuǎn)變溫度為67.6℃),三級結(jié)構(gòu)的明顯擴展(增加的芳香族氨基酸溶劑暴露,轉(zhuǎn)變溫度為65.5℃),明顯的靜電屏蔽(溫度高于65℃時第二維里系數(shù)A2明顯降低)和顯著的聚體形成(高于65℃時分子量急劇增大)。
　　其次,采用廉價無毒、生物相容性較好的兩親性二肽衍生物(阿斯巴甜)功能化多壁碳納米管,并采用功能化的碳納米管修飾電極,提高其電

4、化學傳感能力。阿斯巴甜是一種兩親性分子,可通過?–?共軛的非共價相互作用吸附到碳納米管表面,因此具有很強的分散能力,并在較寬的pH范圍內(nèi)具有優(yōu)良的穩(wěn)定性,且分散效果要優(yōu)于傳統(tǒng)的分散劑SDS等。將分散液涂覆在玻碳電極表面,室溫蒸發(fā)后即可在電極表面有效形成碳納米管修飾層;對過氧化氫的檢測表明阿斯巴甜/碳納米管的組合提高了電極的傳感檢測能力,有效降低了檢測電位。
　　第三,將氧化石墨烯作為親水改性材料,通過共混改性制備抗蛋白質(zhì)污染的PE

5、S親水性超濾膜。采用掃描電鏡,接觸角測定儀,通量測定儀等表征手段研究了氧化石墨烯改性PES超濾膜的性能及抗污染特性變化規(guī)律,結(jié)果表明:改進Hummers法制備的氧化石墨烯可以均勻穩(wěn)定在DMF鑄膜液中,通過相轉(zhuǎn)化法均勻分散在PES超濾膜中,并可以顯著改善PES超濾膜的親水性及通量,達到了較好抗蛋白質(zhì)污染的效果。
　　最后,研究了三種不同尺寸碲化鎘量子點(分別為綠色G-QDs、黃色Y-QDs、紅色R-QDs)對兩類多酚類分子(原花青素