不同疏水修饰的聚丙烯胺与蛋白质的相互作用的研究

论文摘要

蛋白质是生命的物质基础,它是一种非周期性的聚合物,分子内通过静电、疏水相互作用以及氢键、范德华力、二硫键等维持天然结构,保持生理活性。蛋白质与聚电解质之间可以发生静电、疏水和氢键等相互作用。依靠静电作用形成的蛋白质聚电解质复合物,对蛋白质的结构和活性破坏较小,但复合物稳定性比较差,在溶液pH和离子强度发生改变的时候,很容易解离,而疏水作用可以提高复合物的稳定性,但是,如果疏水性过强,聚电解质自身发生聚集,就不利于与蛋白质的结合,或者聚电解质与蛋白质相互作用过强,不利于蛋白质的可控释放。在本论文中,我们选用疏水修饰的聚丙烯胺,通过调节烷基的长度以及取代程度来改变它的疏水性,进而考察其与蛋白质的结合能力,进一步了解影响聚合物与蛋白质结合与释放的因素。具体的研究工作包括两个方面：第一部分研究了卵清溶菌酶与不同丁基化取代的聚丙烯胺在不同pH,不同温度下的结合和释放,以及此过程中蛋白质结构和活性的变化。随着丁基化取代程度的增加,聚丙烯胺的临界聚集温度降低,用芘探针测得丁基化修饰聚丙烯胺的疏水性随pH值变化不大,但随着温度的增加而增加。在较低pH时,高取代度的聚丙烯胺出现了单分子聚集的现象。溶菌酶与聚合物的结合与pH,温度以及聚丙烯胺的丁基化取代程度都有关系。聚合物疏水性的增加在定程度上可以增加与溶菌酶的结合,但是聚合物的自身疏水聚集导致与溶菌酶的结合降低。在蛋白质变性的条件下,溶菌酶暴露了疏水基团,因而可以与聚电解质形成更稳定的纳米粒子,并阻止变性蛋白质的凝聚沉淀。论文的第二部分工作研究了具有不同程度疏水修饰的聚丙烯胺与超氧化物歧化酶SOD的相互作用。SOD与不同程度丁基修饰的聚丙烯胺的结合以静电作用为主。SOD与不同程度十二烷基修饰的聚丙烯胺在pH 5.5和pH 7.4时,通过静电和疏水作用相结合,结合效率可达90%,将溶液pH调至10.0时,SOD完全释放。在PBS条件下,通过调节聚合物与SOD的质量比,可以调节SOD从复合物中的释放速率：随着复合物中C12-14含量的增加,SOD释放速度减慢。释放出的SOD可以完全恢复其结构和活性。在体系中引入有机溶剂来降低聚合物自身的疏水聚集可以增强聚合物与SOD之间的疏水相互作用,提高复合物的稳定性。我们的研究表明选择合适的条件可以控制聚合物与蛋白质之间的疏水作用,从而达到调控二者的结合与可控释放蛋白质的目的。蛋白质的结构和活性在释放后会完全恢复。这个结论对利用聚合物分离和纯化蛋白质,固定和稳定酶,包埋和控制蛋白质释放的研究将会有所帮助。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 蛋白质结构以及稳定蛋白质三维结构的作用力
• 1.1.1 蛋白质的结构
• 1.1.2 蛋白质稳定的作用力
• 1.1.2.1 疏水相互作用
• 1.1.2.2 静电相互作用
• 1.1.2.3 氢键
• 1.1.2.4 范德华力
• 1.1.2.5 二硫键
• 1.1.2.6 配位键
• 1.1.3 蛋白质的变性
• 1.2 发展蛋白质药物输送体系的意义
• 1.3 高分子用于药物输送体系的研究
• 1.4 蛋白质与聚电解质相互作用的研究背景及意义
• 1.5 本论文的主要内容
• 第二章 溶菌酶与不同疏水修饰的聚丙烯胺的结合和释放的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂规格
• 2.2.2 样品的制备
• 2.2.2.1 聚丙烯胺的疏水改性
• 2.2.2.2 溶菌酶溶液
• 2.2.2.3 不同疏水改性的聚丙烯胺和溶菌酶的相互作用
• 2.2.3 仪器与测试
• 2.2.3.1 紫外-可见吸收光谱
• 2.2.3.2 稳态荧光测试
• 2.2.3.3 溶菌酶活性测试
• 2.2.3.4 溶菌酶浓度的测试
• 2.2.3.5 动静态光散射
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 不同疏水改性的聚丙烯胺溶液性质
• 2.3.1.1 不同疏水改性的聚丙烯胺的临界聚集温度（LCST）
• 2.3.1.2 在不同疏水改性聚丙烯胺溶液中的芘荧光性质
• 2.3.2 不同疏水改性的聚丙烯胺与溶菌酶结合效率的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 超氧化物歧化酶与不同疏水修饰的聚丙烯胺结合和释放研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂规格
• 3.2.2 样品的制备
• 3.2.2.1 超氧化酶歧化酶（SOD）溶液
• 3.2.2.2 聚丙烯胺疏水改性衍牛物溶液的配制
• 3.2.2.3 SOD与不同疏水改性的聚丙烯胺的结合与释放
• 3.2.2.3.1 SOD与丁基修饰的聚丙烯胺的结合
• 3.2.2.3.2 SOD与十二烷基修饰的聚丙烯胺的结合与释放
• 3.2.2.3.3 SOD与十二烷基修饰的聚丙烯胺复合物在生理条件下缓释
• 3.2.3 仪器与测试
• 3.2.3.1 动静态光散射
• 3.2.3.2 稳态荧光光谱
• 3.2.3.3 圆二色谱
• 3.2.3.4 SOD活性测试
• 3.2.3.5 SOD浓度的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 十二烷基取代的聚丙烯胺的疏水性表征
• 3.3.2 SOD与不同疏水改性的聚丙烯胺的结合
• 3.3.2.1 SOD与丁基修饰的聚丙烯胺的结合
• 3.3.2.2 SOD与十二烷基修饰的聚丙烯胺的结合与释放的研究
• 3.3.2.3 SOD与十二烷基修饰的聚丙烯胺复合物粒子的光散射表征
• 3.3.2.4 SOD与十二烷基聚丙烯胺结合后结构的表征
• 3.3.2.5 SOD与十二烷基聚丙烯胺结合释放后活性的表征
• 3.3.2.6 有机溶剂对SOD与十二烷基修饰的聚丙烯胺结合的影响
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 作者简历
• 硕士期间发表论文情况
• 致谢