聚丙烯酰吡咯作为蛋白质吸附材料的研究

近些年, 具有电活性的聚合物在生物分子吸附材料方面的应用越来越广. 而导电聚合物的前聚体化合物的合成(如带吡咯基团的聚合物)对于生物分子的吸附研究非常重要. 详细研究了牛血清白蛋白(BSA)在导电聚合物前聚体—聚丙烯酰吡咯(PAP)表面上的吸附规律. 首先, 采用自由基聚合方法合成PAP, 通过spin-coating方法将PAP涂覆到50 nm厚的金膜上, 制备出均匀聚合物薄膜. 然后, 采用傅立叶转换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)对PAP的化学结构及元素构成进行了分析, 同时考察了PAP膜在不同pH值的生物缓冲液环境中的水接触角. 在详细研究了聚合物膜的化学结构和表面性质之后, 采用表面等离子体谐振仪(SPR)原位监测BSA在PAP上的吸附动力学过程, 发现其吸附行为主要受缓冲液的pH值和BSA浓度的影响. 在不同生物缓冲液环境下, 蛋白质和聚合物膜之间的各种作用力会发生变化, 最终导致蛋白质吸附行为以及吸附量的不同, 这为以后制备更加敏感的导电蛋白质芯片奠定了基础.     

导电聚吡咯共聚物薄膜的功能基团种类对蛋白质吸附的影响

导电聚合物由于其优越的稳定性和电化学性质,一直是蛋白质芯片敏感膜的研究热点.采用化学氧化聚合法分别制备出氨基和羧基功能化导电聚吡咯共聚物薄膜,通过调节体系单体比例(体积比)来改变导电共聚物的化学结构.采用傅里叶变换红外光谱表征了共聚物的化学组成,利用电化学循环伏安法考察共聚物薄膜的电化学活性变化.在此基础上,采用表面等离子谐振生化分析仪原位考察了牛血清白蛋白(BSA)在共聚物薄膜上的吸附动力学过程.由于共聚物薄膜上的功能基团的种类和含量不同,导致BSA吸附动力学和吸附量的差异.可以明显看出,蛋白质更容易在具有高的氨基密度或低的羧基密度的导电聚吡咯薄膜上进行吸附,随着氨基基团含量的增加,BSA在聚合物薄膜上的吸附量增大.相反,随着羧基基团含量的增大,BSA在共聚物薄膜上的吸附量减小.通过上述方法,可以控制蛋白质在导电聚合物上的吸附行为,进而为构建出更为敏感的、可精确控制的蛋白质芯片奠定基础.     

牛血清白蛋白和溶菌酶为双模板蛋白质的表面印迹聚合物的制备及吸附性能

采用反应条件温和的原子转移自由基聚合法(ATRP),以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和丙烯酰胺(AAm)为功能单体,以N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺(DMAPMA)为辅助功能单体,制备了以牛血清白蛋白(BSA)和溶菌酶(Lyz)为双模板蛋白质的表面印迹聚合物(Bi-MIP)。对印迹过程中辅助功能单体的量进行了考察,结果表明,在单一蛋白质溶液和混合蛋白质溶液中,当DMAPMA为20 μL时,制备的Bi-MIP对模板蛋白质BSA和Lyz有较好的吸附容量与选择性。通过静态吸附实验考察了Bi-MIP的吸附性能,并结合Langmuir吸附模型得到聚合物对模板蛋白质BSA和Lyz的最大吸附容量分别为10.2 mg/g和19.2 mg/g。且该印迹聚合物在实际样品中对模板蛋白质也表现出较强的吸附能力和较高的选择性。该方法将为复杂生物样品中同时对双/多种目标蛋白质的识别提供一种新的途径。     

电化学石英晶体阻抗和FTIR-ATR研究牛血清白蛋白在羟基磷灰石、TiO2表面的吸附

用电化学石英晶体阻抗法(EQCI)和衰减全反射红外光谱法(FTIR-ATR)研究了牛血清白蛋白(BSA)在纳米生物活性材料TiO_2和羟基磷灰石(HAP)上的吸附行为,获得了BSA吸附过程中电极表面的质量变化和电极/蛋白质界面双电层中电容变化以及BSA构象变化等信息。以2步骤连串反应机理分析BSA吸附动力学。结果表明,BSA在2种电极表面的吸附过程均分为吸附和重排2个过程,BSA在TiO_2上吸附速度慢于在HAP上的吸附,且难达到稳定状态。根据Sauerbrey方程结合Martin方程估算了BSA在TiO_2和HAP上饱和吸附时的表面质量覆盖度,分别为1．12×10~(-6)和1．09×10~(-6)g/cm~2。红外谱图结果还表明,生物材料的表面组成对蛋白质吸附动力学和蛋白质结构变化均有影响。BSA在HAP表面吸附时的响应更大,并对蛋白质二级结构的变化影响更大。     

牛血清白蛋白与Cu(Ⅱ)、Cu(Ⅰ)相互作用的表面电化学研究

采用循环伏安法,研究了牛血清白蛋白(BSA)吸附到玻碳电极上构成的BSA修饰电极.考察了铜离子在BSA修饰电极上的电化学行为.结果表明,Cu(Ⅱ)、Cu(Ⅰ)通过非疏水(静电或者共价)作用与电极表面的BSA结合,Cu~(2+)在BSA修饰电极上与BSA的结合能力比Cu~+与BSA的结合能力强,使用该方法探究蛋白与金属离子、小分子的作用是可行的.     

溶菌酶蛋白在聚合物防污膜表面的吸附

采用分子动力学模拟方法比较了溶菌酶蛋白在两种典型聚合物防污材料聚乙二醇(PEG)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面的吸附行为,在微观上探讨了聚合物膜表面性质对蛋白质吸附的影响.根据蛋白质与聚合物膜之间的相互作用、能量变化及表面水化层分子的动力学行为,解释了PEG防污涂层相对于PDMS表面具有更佳防污效果的原因:(1)相比PDMS涂层,蛋白质与PEG涂层的结合能量较低,使其结合更加疏松;(2)蛋白质吸附到材料表面要克服表面水化层分子引起的能障,PEG表面与水分子之间结合紧密,结合水难于脱附,造成蛋白质在其表面的吸附需要克服更高的能量,不利于蛋白质的吸附.     

溶菌酶蛋白在聚合物防污膜表面的吸附

采用分子动力学模拟方法比较了溶菌酶蛋白在两种典型聚合物防污材料聚乙二醇(PEG)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面的吸附行为, 在微观上探讨了聚合物膜表面性质对蛋白质吸附的影响. 根据蛋白质与聚合物膜之间的相互作用、能量变化及表面水化层分子的动力学行为, 解释了PEG防污涂层相对于PDMS表面具有更佳防污效果的原因: (1) 相比PDMS涂层, 蛋白质与PEG涂层的结合能量较低, 使其结合更加疏松; (2) 蛋白质吸附到材料表面要克服表面水化层分子引起的能障, PEG表面与水分子之间结合紧密, 结合水难于脱附, 造成蛋白质在其表面的吸附需要克服更高的能量, 不利于蛋白质的吸附.     

光学活性偶氮苯自组装膜的制备及其蛋白吸附行为

研究了在紫外光作用下, 牛血清白蛋白(BSA)在偶氮苯自组装膜上光控可逆的吸附行为. 首先合成羧基偶氮苯衍生物, 并在金膜表面制备偶氮苯自组装膜, 采用紫外吸收光谱(UV)、原子力显微镜(AFM)观察偶氮苯衍生物的光学顺反异构现象以及偶氮苯自组装膜表面形貌的变化. 同时利用等离子体表面谐振仪(SPR)考察偶氮苯光学异构对牛血清白蛋白(BSA)在自组装膜表面上的吸附行为的影响. 结果表明, BSA在偶氮苯自组装膜表面的吸附作用主要来自于BSA分子与自组装膜之间的静电作用及亲疏水作用. 在紫外光作用下, 偶氮苯自组装膜可以实现光控可逆的牛血清白蛋白分子吸附行为.     

树脂填充聚醚砜纤维吸附剂对牛血清蛋白吸附性能的研究

重点研究树脂填充聚醚砜(PES)纤维吸附剂与模型蛋白质牛血清蛋白(BSA)之间的吸附与脱附行为.结果表明,蛋白质BSA在树脂填充PES纤维吸附剂中的平衡吸附过程较好地符合朗格缪尔吸附模型,树脂Lewatit CNP80ws填充PES吸附剂的最大吸附容量约为139mg BSA/g吸附剂.表面具有开孔结构的树脂填充PES纤维吸附剂的吸附速率较快,在不同结构纤维吸附剂中BSA的扩散系数在1·82×10-14~8·7×10-14m2/s范围内变化.另外,考察了BSA溶液的pH与洗脱剂等因素对吸附剂吸附与脱附性能的影响,研究结果对蛋白质的实际分离纯化具有重要的参考价值.     

聚(N-异丙基丙烯酰胺)改性硅表面与血浆蛋白质的相互作用

通过表面引发原子转移自由基聚合(ATRP)在硅表面接枝了聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)聚合物刷,并考察了PNIPAAm改性表面在单一蛋白质溶液以及血浆中与血浆蛋白质之间的相互作用.蛋白质吸附测试表明,与未改性的硅表面相比,改性后的表面对纤维蛋白原的吸附量大大降低,特别是在血浆中纤维蛋白原吸附量小于5ng/c...