四氮杂杯芳烃三嗪衍生物在Au(111)表面的自组装结构的电化学STM研究

利用电化学扫描隧道显微镜和循环伏安法研究了一种新型的杂杯杂芳烃四氮杂杯芳烃三嗪衍生物在Au(111)表面的自组装结构. 高分辨的STM图像表明, 该杂杯杂芳烃可以在Au(111)表面形成长程有序的单层膜. 此外, 分子以1,3-交替构象吸附, 两个三嗪环平躺在表面, 而苯环倾斜吸附在基底上, 这是分子间与分子-基底间相互作用平衡的结果.     

环状构象PEG改性表面及其优越的抗凝血性能

聚乙二醇(PEG)因其优异的抗蛋白质吸附能力成为抗凝血材料的首选.目前,多数研究都集中在PEG链长和接枝密度对蛋白质吸附的影响,鲜有关注PEG链构象影响的研究.本文利用硫金键在石英晶体微天平金片表面构建了两种不同分子量(MW=1000和MW=5000)的环状(SH-PEG-SH)和线型(m PEG-SH)构象的PEG改性表面,并研究了其抗纤维蛋白原吸附机理和抗凝血性能.X射线光电子能谱仪和原子力显微镜确定了不同表面的组成及其相结构.结果发现,环状构象的PEG表面相对于线型PEG构象能更加有效地抑制纤维蛋白原的吸附,同时具有更加优异的抗血小板和红细胞黏附性能.分析其蛋白质吸附机理发现,当PEG分子量较低时(MW=1000),其环状构象PEG表面抗纤维蛋白原吸附机理源于较高的表面覆盖率;当PEG分子量较高时(MW=5000),其抗纤维蛋白原吸附机理源于高黏弹性和高表面覆盖率共同作用的结果.本工作为构建抗凝血涂层提供了新的思路,并为制备高性能生物医用材料提供了理论基础.     

光谱法研究尿素对水溶液中血红蛋白构象的影响

应用荧光猝灭法和动态光散射法测定尿素-水混合溶剂中血红蛋白(Hb)与联苯胺的结合距离和Hb的流体动力学半径. 结合Hb的荧光光谱和吸收光谱, 探讨尿素与蛋白质分子在水溶液中相互作用的机理及其对蛋白质构象的影响. 结果显示, 尿素分子取代水分子在蛋白质周围形成溶剂化层, 并与骨架肽链和亲水侧链形成氢键, 从而积聚在蛋白质分子表面. 尿素分子与蛋白质分子之间的直接相互作用对蛋白质的构象具有复杂的影响, 高浓度的尿素-水混合溶剂破坏蛋白质的构象, 而低浓度的混合溶剂则有利于蛋白质形成更紧密的构象. 在高浓度的尿素-水混合溶剂中, Hb血红素疏水空穴失去原有的三级结构后形成一个与熔球态相类似的结构.     

分子动力学模拟研究两性离子结构对生物分子谷胱甘肽正常构象的维持

用分子动力学方法模拟了正常构象下谷胱甘肽分子(GSH)以及谷胱甘肽分子与两性离子材料表面和疏水性材料表面相互作用的过程. 均方根偏移、构象伸缩性和二面角分布结果显示, 两性离子材料表面能够较好地维持谷胱甘肽分子的正常构象.     

界面电场对血红蛋白在多孔金电极上的吸附和生物活性的影响(英文)

蛋白质的界面吸附及其生物活性因它在构建生物传感、生物电子器件和生物燃料电池等方面具有重要的作用而倍受关注.对此,界面电场是吸附的一个重要影响因素,它能明显地影响蛋白质分子在材料界面的吸附量、分子构象以及分子定向.本文应用电化学方法和红外光谱技术研究了血红蛋白在三维多孔金膜电极上的吸附动力学及其生物活性随界面电场的变化关系.结果表明,由界面电场产生的过量表面电荷可借助与蛋白质分子之间的静电作用加速蛋白质分子在电极表面的吸附,提高其吸附量;但是,过高的界面电场将破坏吸附蛋白质的构象以及降低它还原过氧化氢的催化活性;只有在零电荷电位下,吸附在电极表面的血红蛋白才能保持其天然的构象和生物催化活性.本研究将为生物传感器、生物电子器件和生物燃料电池的构建提供理论依据,加深对荷电生物界面上生物分子界面行为的认识.     

DNBP给电子体构象分析及在Ziegler-Natta丙烯聚合中作用机理研究

首次采用TINKER构象搜索和DFT结构优化相结合方法,基于对Ziegler-Natta丙烯聚合催化体系邻苯二甲酸正丁酯(DNBP)给电子体快速搜索出的1 023种构象,筛选出其优势构象,减少了给电子体初始稳定结构搭建模型的盲目性和随机性.采用DFT方法,对DNBP两种构象与MgCl2载体相互作用及丙烯插入立体选择性机理进行了研究.结果表明,DNBP构象影响其在MgCl2表面的吸附,s-顺、反式构象可以单齿、桥连和螯合方式吸附在MgCl2(110)表面;s-顺、顺式仅存在桥连吸附.双氯原子缺陷载体模型上TiCl4吸附的稳定性高于DNBP,成为可能的活性中心;给电子体对活性位的作用与其吸附方式有关,DNBP以桥连方式吸附在Ti的邻位,可将无规活性中心有效转化为等规活性中心,而螯合方式不能改善催化剂的立体结构和区域选择性.     

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.     

邻苯二甲酸正丁酯给电子体构象分析及在Ziegler-Natta丙烯聚合中作用机理研究

首次采用TINKER构象搜索和DFT结构优化相结合方法,基于对Ziegler-Natta丙烯聚合催化体系邻苯二甲酸正丁酯(DNBP)给电子体快速搜索出的1 023种构象,筛选出其优势构象,减少了给电子体初始稳定结构搭建模型的盲目性和随机性.采用DFT方法,对DNBP两种构象与MgCl_2载体相互作用及丙烯插入立体选择性机理进行了研究.结果表明,DNBP构象影响其在Mg Cl2表面的吸附,s-顺、反式构象可以单齿、桥连和螯合方式吸附在MgCl_2(110)表面;s-顺、顺式仅存在桥连吸附.双氯原子缺陷载体模型上Ti Cl4吸附的稳定性高于DNBP,成为可能的活性中心;给电子体对活性位的作用与其吸附方式有关,DNBP以桥连方式吸附在Ti的邻位,可将无规活性中心有效转化为等规活性中心,而螯合方式不能改善催化剂的立体结构和区域选择性.     

耗散型石英晶体微天平在生物医用高分子材料中的应用

石英晶体微天平(QCM)是一种基于石英晶体压电效应的分析检测技术,可实时在线提供石英晶体表面吸附层质量、厚度、粘弹性等信息,由此获得表面分子相互作用关系。 耗散型石英晶体微天平(QCM-D)因其独特的对粘弹性的解析,使其在高分子材料中的应用迅速发展,尤其是生物医用高分子材料领域,已用来评价生物医用高分子材料的表界面相互作用,力学和生物相容性等。 本文简单介绍了耗散型石英晶体微天平的基本原理及理论模型,重点综述了近几年QCM-D在高分子链构象、蛋白质吸附、生物大分子相互作用、药物释放以及水凝胶中的应用,并且展望了QCM-D的未来发展趋势。     

Langmuir Aggregation of Coomassie Brill Blue on Protein and Determination of Protein by MPASC

The microphase adsorption–spectral correction technique (MPASC) has been applied to investigate the aggregation of coormassie brill blue G250 (CBBG) on protein in which the microelectrostatic fields exist. The Langmuir adsorption of CBBG in protein was confirmed, and the interaction is sensitive at pH 3.78. Results show that the adsorption ratio of CBBG to five proteins, e.g., BSA, OVA, Hb, Mb and -G are 100, 65, 30, 98 and 210, respectively, their adsorption constants are 9.92 × 10⁴, 8.04 x 10⁴, 9.38 × 10⁴, 1.66 × 10⁵, and 2.75 × 10⁴, and their absorptivities are 2.33 × 10⁶, 1.56 × 10⁶, 1.98 × 10⁶, 5.61 × 10⁵, and 4.48 × 10⁶ Lmol^–1 at 670 nm. The study indicates that 1 mg of protein adsorbs about 1.54 mmol of CBBG. For the protein determination of samples, the recovery of protein is between 88.0 and 111% and the relative standard deviation is 2.6%.     

C反应蛋白免疫电极的研究

C反应蛋白(CRP)是临床医学中重要的检验项目之一。本文以醋酸纤维素-戊二醛-己二胺载体膜与自制的原电极研制成非标记CRP免疫电极。研究了载体膜的组成对电极灵敏度的影响,并采用均匀设计法对载体膜的活化条件、抗原抗体结合时间以及电极测试条件等进行了优化。该电极响应快、灵敏度高、重现性和稳定性良好。在最佳实验条件下,电极线性范围为1.8～60μg/ml,所得线性回归方程为E=0.2+0.091[CRP];相关系数0.9989。在用于血清样品的测定中,取得满意结果。     

Protein Separations on Octyl and Diphenyl Bonded Phases

Abstract

Two new packing materials specifically designed to handle high performance liquid chromatographic separations of proteins and peptides have been made. These are built on a 300 A pore silica gel to allow access of large molecular weight species, and are exhaustively bonded, first with an octyl or a diphenyl silane and final end-capping with trimethylsilyl groups. The media are called Protesil 300 Octyl and Protesil 300 Diphenyl. Their unique selectivity is shown with various samples of dipeptides and proteins. The Octyl phase has specific affinities for alkyl functionalities, the Diphenyl phase has specific affinities for aromatic functionalities. Loading and mass recovery studies have been done on these media to show their capabilities under the elution conditions shown in the various separations. Comments regarding their correct use have also been made.     

小角X光散射在蛋白质及其复合物领域的研究进展

小角X射线散射(SAXS)是能够表征多种形态的样品,解析从原子到几百纳米尺度上微结构的一种重要技术手段.蛋白质复合物正是在这一空间尺度范围表现出了丰富的生理活性.近年来基于分子结构药物设计的飞速发展,极大地促进了SAXS在研究蛋白质复合物中的应用.本文简要介绍了SAXS解析结构的原理、仪器设备和数据采集分析方法.围绕蛋白质复合物的两方面研究热点,溶液中的蛋白构象以及蛋白质复合物中的结构和相互作用解析,对SAXS在该领域的研究进展和一般分析方法进行了综述.     

Impact of Dye‐Protein Interaction and Silver Nanoparticles on Rose Bengal Photophysical Behavior and Protein Photocrosslinking

The role of recombinant Type‐I human collagen in the free form or forming AgNP@collagen on the photophysical and photochemical behavior of rose Bengal was analyzed. The formation of dye aggregates on the protein surface was experimentally observed and corroborated by docking calculations. The formation of such aggregates is believed to change the main oxidative mechanism from Type‐II (singlet oxygen) to Type‐I (free radical) photosensitization. Remarkably, the presence of AgNP in the form of AgNP@collagen altered the dynamics of dye triplet deactivation, effectively preventing the dye degradation and reducing the extent of protein crosslinked. Both crosslinked rHC and AgNP@collagen were able to support fibroblasts proliferation, but only the material containing silver was resistant to S. epidermidis infection.     

蛋白质DNA混合微点阵和微流控芯片的整合

在活化的石英片上制作蛋白质和DNA微点阵, 并可逆地将其与含有通道的多聚二甲基硅氧烷弹性橡胶封接在一起, 使蛋白质和DNA微点阵组装在微通道列阵内; 实现在微通道列阵内同时检测和分析蛋白质与DNA的功能. 为了降低多聚二甲基硅氧烷弹性橡胶的疏水性, 增强其生物相容性, 实验通过多聚赖氨酸对多聚二甲基硅氧烷弹性橡胶的修饰, 提高了它的亲水性, 使溶液能够在微通道内顺畅地流通. 实验表明, 这种混合芯片能够提高检测速度和增加检测的信息量.     

Synthesis and Characterization of Biosuperabsorbent Based on Ovalbumin Protein

A biosuperabsorbent (Bio-SAP) hydrogel from ovalbumin (egg protein) was synthesized via modification with an acylating reagent and a bifunctional crosslinker, and its swelling behavior was investigated. The protein was acylated using ethylenediaminetetraacetic dianhydride (EDTAD), and then crosslinked by glutaraldehyde and dried. Bio-SAP provided through this method includes modification of lysyl residues in the unfolded protein by adding one or more hydrophilic carboxyl groups to increase the hydrophilicity of protein. The water binding capacity was measured in deionized water, 0.9% NaCl solution and synthetic urine, which under the best conditions were 296, 64 and 56 g/g after 24 h, respectively. In addition, the effects of EDTAD/protein ratio on the chemical modification of the protein, the various chemical neutralization agents, pH sensitivity and ionic strength, as well as temperature and particle size on the water absorption capacity with and without load and its kinetic were also investigated.     

Protein Patterns and Oscillations on Lipid Monolayers and in Microdroplets

The Min proteins from E.coli position the bacterial cell‐division machinery through pole‐to‐pole oscillations. In vitro, Min protein self‐organization can be reconstituted in the presence of a lipid membrane as a catalytic surface. However, Min dynamics have so far not been reconstituted in fully membrane‐enclosed volumes. Microdroplets interfaced by lipid monolayers were employed as a simple 3D mimic of cellular compartments to reconstitute Min protein oscillations. We demonstrate that lipid monolayers are sufficient to fulfil the catalytic role of the membrane and thus represent a facile platform to investigate Min protein regulated dynamics of the cell‐division protein FtsZ‐mts. In particular, we show that droplet containers reveal distinct Min oscillation modes, and reveal a dependence of FtsZ‐mts structures on compartment size. Finally, co‐reconstitution of Min proteins and FtsZ‐mts in droplets yields antagonistic localization, thus demonstrating that droplets indeed support the analysis of complex bacterial self‐organization in confined volumes.     

蛋白质界面取向的实验控制与表征

在生物材料、生物传感器、生物燃料电池等应用中都涉及到蛋白质界面吸附,而其中一个关键的科学问题就是蛋白质在基底界面上的吸附取向,控制好正确的取向是发挥蛋白质生物功能的关键。本文归纳和比较了各种用于控制蛋白质界面取向的固定化方法,总结了影响蛋白质界面吸附取向的因素,并对当前应用较多的表征蛋白质在界面吸附取向的方法进行了综述,最后指出蛋白质取向控制的机理研究将有助于推动相关应用领域的迅速发展。