不同类型亲水性结构表面修饰的聚氨酯材料与凝血十二因子九肽片段及纤维蛋白原P1片段相互作用的计算机模拟

论文摘要

分子动力学作为从理论上研究复杂分子体系的最直接方法之一,特别适合用来模拟蛋白质与材料表面相互作用体系。本文使用分子动力学软件Discovery Studio 2.1,在隐性溶剂环境下,以凝血十二因子九肽片段、纤维蛋白原片段作为研究对象,对蛋白质（片段）与不同类型亲水性结构修饰的聚氨酯材料表面相互作用体系进行分子动力学模拟。同时,将单独蛋白质（片段）体系的分子动力学模拟作为蛋白质（片段）的自然状态,供其他蛋白质（片段）与材料表面相互作用体系进行对比。通过比较相关参数（如二面角分布、均方根偏移等）,得出材料表面组成、结构与被吸附蛋白质的构象变化的关系,从而验证“维持自然状态说”的合理性,为新型抗凝血高分子材料的设计、材料制备过程中工艺方法的选择和加工工艺参数的控制提供理论依据。本文从分子水平上提供蛋白质（片段）与材料表面相互作用的细节,研究不同材料表面对蛋白质（片段）自然状态造成的影响。对上述不同体系进行分子动力学模拟的结果显示,甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）亲水性结构修饰的聚氨酯材料表面对蛋白质（片段）自然状态的维持程度最好,且预测HEMA亲水性结构在聚氨酯材料表面的最佳接枝率为75%-100%。尽管完全验证“维持自然状态”说还必须对完整的血液蛋白与更为真实的亲水结构材料表面相互作用体系进行分子动力学模拟,但本文的工作仍为“维持自然状态”说提供了有力佐证,并对未来更为深入的研究具有指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 生物医用材料
• 1.1.1 生物医用材料
• 1.1.2 生物医用高分子材料
• 1.1.3 生物医用聚氨酯材料
• 1.2 生物材料的血液相容性
• 1.2.1 材料引发凝血的机理
• 1.2.2 材料抗凝血理论发展
• 1.2.2.1 "维持正常构象"假说
• 1.2.2.2 "维持自然状态"说
• 1.3 聚氨酯生物材料及其改性方法
• 1.3.1 聚氨酯的结构和性能与生物相容性的关系
• 1.3.2 表面改性对表面性能和生物相容性的影响
• 1.4 表面固定亲水性物质的不凝血性
• 1.4.1 带负电基团单体亲水性改性
• 1.4.2 带正电基团单体亲水性改性
• 1.4.3 电中性基团单体亲水性改性
• 1.5 计算机模拟
• 1.5.1 分子动力学模拟
• 1.5.2 软件介绍
• 1.5.3 蛋白质-材料表面相互作用体系的分子动力学模拟研究
• 1.6 本文研究思路
• 1.6.1 本文研究内容
• 1.6.2 本文研究目的
• 1.6.3 本文研究意义
• 第2章 分子动力学模拟研究体系的构建
• 2.1 模拟对象
• 2.1.1 凝血十二因子（FXⅡ）九肽片段
• 2.1.2 纤维蛋白原P1片段
• 2.1.3 材料表面
• 2.2 体系模型的构建
• 2.2.1 不同类型亲水性结构修饰的聚氨酯材料表面模型的构建
• 2.2.2 九肽片段与不同类型亲水性结构修饰的聚氨酯材料表面相互作用体系模型的构建
• 2.2.3 P1片段与不同类型亲水性结构修饰的聚氨酯材料表面相互作用体系模型的构建
• 第3章 凝血十二因子（FXⅡ）九肽片段与不同类型亲水性结构修饰的聚氨酯材料表面相互作用体系的分子动力学模拟研究
• 3.1 结果分析与讨论
• 3.1.1 均方根偏移分析
• 3.1.2 二面角分布
• 3.1.3 构象伸缩性分析
• 3.2 本章小结
• 第4章 纤维蛋白原P1片段与不同类型亲水性结构修饰的聚氨酯材料表面相互作用体系的分子动力学模拟研究
• 4.1 结果分析与讨论
• 4.1.1 均方根偏移分析
• 4.1.2 二面角分布
• 4.1.3 构象伸缩性分析
• 4.2 本章小结
• 第5章 聚甲基丙烯酸羟乙酯亲水性结构表面修饰的聚氨酯材料接枝率的选择
• 5.1 分子动力学模拟工作条件
• 5.2 凝血十二因子九肽片段及P1片段与不同接枝率聚甲基丙烯酸羟乙酯亲水性结构修饰的聚氨酯材料表面相互作用体系模型的构建
• 5.3 九肽片段与不同接枝率材料表面模型相互作用体系模拟结果分析与讨论
• 5.3.1 均方根偏移分析
• 5.3.2 二面角分布
• 5.3.3 构象伸缩性分析
• 5.4 P1片段与不同接枝率材料表面模型相互作用体系模拟结果分析与讨论
• 5.4.1 均方根偏移分析
• 5.4.2 二面角分布
• 5.4.3 构象伸缩性分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文及研究成果
• 致谢