載體表面化學組成對蛋白質吸附行為的影響.pdf

1、蛋白質的吸附行為在很大程度上取決于載體材料的表面化學組成。它影響蛋白質吸附速率、吸附量以及蛋白質在載體表面的排布和構象等吸附行為,并進而影響蛋白質的生物活性。蛋白質與載體表面之間的作用力包括疏水作用、靜電作用、氫鍵及范德華力等。調控載體材料表面化學基團,已成為控制蛋白質吸附行為的重要手段。本文首先利用原子轉移自由基聚合(ATRP)聚合得到了端羧基的聚苯乙烯,然后對其端基改性分別合成了分子量相同的端羥基和端三氟甲基的聚苯乙烯,消除了分子量

2、對載體表面基團的影響。將端基功能化聚苯乙烯與聚苯乙烯(PS)共混,利用端基在表面的離析,分別得到了表面帶有羧基(-COOH)、羥基(-OH)和三氟甲基(-CF3)的聚苯乙烯載體。對端基功能化聚合物載體表面進行酸解,測定了表面的-OH和-CF3基團密度。然后從載體的表面化學組成、表面能以及溶液參數等方面研究了牛血清白蛋白(BSA)在載體上的吸附行為。進一步選用生物活性易于檢測的酶分子(脂肪酶,Lipase)進行吸附研究。初步實現了從調控載

3、體表面化學組成的角度定量研究蛋白質的吸附行為,具體的結論如下:
　　 1.制備了一系列具有不同表面功能基團種類和密度的載體材料,其表面功能基團密度分別為:7.2×10-4mmol/m2(-COOH(H,高密度)),5.1×10-4mmol/m2(-COOH(L,低密度)),5.5×10-4mmol/m2(-OH(H)),4.3×10-4mmol/m2(-OH(L)),6.5×10-4mmol/m2(-CF3)。2.BSA在載體表

4、面為單層吸附,平衡時的吸附量:PS＞-CF3＞-COOFI(L)＞-COOH(H)＞-OH(L)＞-OH(H);載體表面功能基團與吸附BSA數量之比為:9.7(-CF3)、9.5(-COOH(L))、14.7(-COOH(H))、9.1(-OH(L))、13.2(PS-OH(H)),BSA與載體表面之間的疏水作用力起主要作用,載體表面親水基團的引入使吸附量下降。
　　 3.載體表面BSA吸附速率:-CF3(1.627)＜PS(2

5、.159)＜-COOH(L)(2.431)＜-COOH(L)(3.061)＜-OH(L)(3.186)＜-OH(H)(3.324)。吸附量和吸附速率與載體表面能、表面能極性部分呈線性關系。在表面能非極性部分基本不變的前提下,表面能極性部分越大,BSA的吸附量越小,吸附速率越大。
　　 4.蛋白質吸附涉及蛋白質、溶液和載體三相,溶液性質對蛋白質吸附影響較為復雜。溶液的pH影響載體和BSA的表面電荷,從而改變兩者之間的靜電相互作用。

6、對PS等不含離子型基團的載體,pH的影響較小;對含-COOH離子型基團的載體,pH的影響較為明顯。在高的溶液離子強度下,離子的屏蔽效應會減弱載體與BSA之間的靜電作用,同時由于BSA的部分鹽析,導致載體表面蛋白質吸附量增加,其中以含-COOH的載體最為顯著。
　　 5.脂肪酶在載體表面的吸附量和吸附速率的趨勢與BSA相同:極性基團的引入使脂肪酶吸附量下降;表面極性部分越大,吸附量越小,吸附速率越大。由于蛋白質的體積效應,與BSA

7、相比,脂肪酶在載體表面的吸附量明顯下降;由于脂肪酶的疏水性特性,載體表面親水性的改性對脂肪酶的抗吸附效果好于BSA。
　　 6.吸附使酶的最適pH向偏堿性的方向移動,底物與含親水性基團-COOH和-OH載體上吸附脂肪酶的親和性好于PS和含疏水性基團-CF3的載體。由于過度疏水的載體表面生物相容性較差,增加了載體與酶之間的非生物特異相互作用,導致了脂肪酶構象的變異,使吸附在PS和含-CF3載體上的酶催化活性較低,分別為自由酶的12