石英晶体微天平研究蛋白质在壳聚糖及衍生物表面的吸附行为

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1、摘要生物医用材料与组织接触会发生一系列复杂的生物反应。蛋白质的吸附是第一步，影响植入材料的性能并可能直接导致血栓的形成。在生物材料的不同应用领域，对材料表面蛋白质吸附量及种类有不同的要求；细胞和材料表面存在着以蛋白质为介导的粘附机理。因此研究生物材料表面蛋白质的吸附行为在研究材料的生物相容性中具有重要的意义。壳聚糖是一种碱性多糖，含有活泼的羟基和氨基，可以进行多种化学修饰，壳聚糖及其衍生物在生物医学工程领域具有重要的应用价值。本研究将生物相容性良好的水溶性聚乙烯基毗咯烷酮接枝到壳聚糖上改善其亲水性、降低表面蛋白质吸附量；以石

2、英晶体微天平为手段研究了壳聚糖及其衍生物表面的蛋白质吸附行为。以过硫酸铵为引发剂，合成了壳聚糖接枝聚乙烯基吡咯烷酮，由红外光谱和元素分析证实了产物的生成。研究了引发体系、引发剂用量、壳聚糖浓度、单体浓度、反应时间、反应温度等对反应体系的影响。适宜的反应条件为：反应时间2h，反应温度70℃，壳聚糖浓度为59／L，单体浓度为0．4g／L，引发剂浓度为6mmol／L。利用石英晶体微天平研究了壳聚糖膜表面的蛋白质吸附行为。pH值不同吸附蛋白的量也不同，在蛋白质等电点处，出现最大的吸附量；离子强度不同吸附蛋白的量也不同，在同一pH值下

3、，蛋白质的吸附量随离子强度的增大而增大；分子量愈小的蛋白质在膜表面的吸附量愈小。研究了烷基化壳聚糖膜对牛血清白蛋白和Y～球蛋白两种不同尺寸的蛋白质吸附行为，不同长度烷基链的N一烷基化壳聚糖表现出对蛋白吸附量的差异，N一辛基壳聚糖对蛋白的吸附量较大。N一烷基化壳聚糖的亲疏水性以及随外界环境改变的静电相互作用也是影响蛋白质在膜材表面吸附的主要因素。比较了壳聚糖接枝聚乙烯基吡咯烷酮膜及壳聚糖聚乙烯基吡咯烷酮共混膜对牛血清白蛋白的吸附行为。实验证实壳聚糖比壳聚糖接枝聚乙烯基吡咯烷酮膜以及壳聚糖聚乙烯基毗咯烷酮共混膜表面容易吸附蛋白质

4、；在相同的条件下，壳聚糖接枝聚乙烯基吡咯烷酮膜表面吸附的蛋白的量最小。BSA分子在壳聚糖及其衍生物膜上的吸附基本上是单分子层吸附，符合Langmuir模型，BSA吸附量与浓度不成线性关系。对BSA在壳聚糖及其衍生物表面吸附初期的动力学进行讨论，假设在吸附初期主要形成一种中间状态的亚稳态复合物，并由此推导计算出了吸附速率常数k。、解吸附速率常数k．。和结合常数K。的值。关键词：壳聚糖；接枝共聚；蛋白质吸附；吸附动力学摘要AbstractWhenbiomaterialsarecontactedwiththetissue，avar

5、ietyofcomplicatedbioreactionscouldbeactivated，Inthesemultiple-events，theproteinadsorptionisthefirstoccurrencewhichisofgreatimportancefortheanti-thrombosisofimplantedmaterialsandtheinductionofbiologicalfunctions．Fordifferentapplications，itisrequiredthatthesurfaceabs

6、orbdifferentamountsofproteinordifferentkindsofproteins．neinteractionbetweencellandsurfaceofbiomaterialisinducedbytheinteractionbetweenproteinofcellsurfaceandsurfaceofbiomaterial．Theresearchofproteinadsorptionbehaviorissignificantintheresearchofbiocompatiblematerial

7、s．Chitosanislinearcationicpolysaccharidewitllaseriesofuniquechemicalpropertiesandbiofunctions．Chitosancanbemodifiedwithitsactivehydroxylandaminogroups．Itsderivateshaveagreatpotentialintheapplicationofbiomedicalengineering．Inthiswork，Polyvinylpyrrolidonewhichexhibit

8、sexcellentwater-solubilityandbiocompatibilityWaSgraftedontochitosaninordertoimprovethehydrophileityandreducetheamountofadsorbedproteins．QuartzCry