膠原自組裝行為的研究.pdf

1、膠原是人體內(nèi)最豐富、最復(fù)雜的蛋白質(zhì)，在體內(nèi)通過自組裝形成具有D帶特征的纖維結(jié)構(gòu)，是人體各種組織的重要成分。膠原蛋白性能優(yōu)異，具有良好的細(xì)胞粘附性、生物相容性和生物可降解性等，特別是其自組裝行為，使其成為材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和生物傳感器等領(lǐng)域獨(dú)具優(yōu)勢和潛能的材料。然而，人們對膠原的自組裝及其機(jī)理卻知之甚少。
　　本文分別采用酸法和酶法從豬皮中提取酸法膠原（ASC）和酶法膠原（PSC）。分別采用聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）、紅

2、外光譜（FTIR）、紫外光譜（UV）、差示掃描量熱法（DSC）、Zeta電位和掃描電子顯微鏡（SEM）對所提取膠原的結(jié)構(gòu)與形貌進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn)，ASC和PSC的紫外圖譜和紅外圖譜相似，均出現(xiàn)了膠原的特征峰，表明兩種方法所提取的膠原均為I型膠原蛋白，且都具有三股螺旋結(jié)構(gòu)；電泳圖譜中ASC的β鏈強(qiáng)度高于PSC，α鏈強(qiáng)度低于PSC，且DSC曲線圖中，ASC和PSC的吸熱峰所對應(yīng)的溫度分別為56.7℃、49.2℃，說明ASC的熱變性溫度高于P

3、SC，可能是ASC分子內(nèi)部交聯(lián)程度高于PSC。ASC和PSC的等電點(diǎn)分別為7.7和7.6，比較接近。SEM結(jié)果顯示，冷凍干燥后的ASC、PSC均呈現(xiàn)膜狀結(jié)構(gòu)。
　　本文系統(tǒng)研究了膠原濃度、外界條件（時(shí)間、溫度、pH和離子強(qiáng)度）對ASC和PSC自組裝行為的影響，分析了ASC和PSC在相同條件下的自組裝行為，初步探索了膠原自組裝的機(jī)理。首先，將膠原溶解于醋酸溶液中，得到膠原溶液，然后使其在磷酸緩沖液（PBS）中自組裝。采用UV、流變儀

4、和SEM等手段表征分析了膠原的自組裝行為。研究發(fā)現(xiàn)，膠原自組裝過程可分為成核和纖維生長兩個(gè)階段。隨著時(shí)間的延長，膠原纖維逐漸形成，D帶也越來越明顯。當(dāng)膠原濃度高于100μg/mL時(shí)，膠原能發(fā)生自組裝；調(diào)節(jié)膠原濃度，可以調(diào)節(jié)膠原自組裝的速率和纖維的密集度。當(dāng)溫度低于4℃時(shí)，觀察不到明顯的自組裝行為；升高溫度可以加快膠原自組裝的速率。但是，當(dāng)溫度高于50℃時(shí)，膠原發(fā)生變性，失去自組裝能力。流變數(shù)據(jù)顯示：膠原自組裝過程是可逆的，但在解組裝過程

5、中，膠原并未完全解自組裝成膠原分子，可能是形成了細(xì)小的纖維。pH、離子強(qiáng)度會(huì)對膠原自組裝動(dòng)力學(xué)和形態(tài)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯的影響。在等電點(diǎn)附近和一定離子強(qiáng)度范圍內(nèi)（200 mM-300 mM），有利于膠原自組裝行為的發(fā)生。ASC和PSC自組裝后的形貌結(jié)構(gòu)沒有明顯區(qū)別，但在動(dòng)力學(xué)方面， ASC的自組裝速率快于PSC，可能是由于端肽引起的，說明端肽可以加快自組裝速率，而對形貌結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響。
　　在探索膠原自組裝機(jī)理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了大分