材料表面蛋白質(zhì)吸附定量表征方法的對(duì)比研究.pdf

1、蛋白質(zhì)在材料表面的吸附?jīng)Q定了生物材料在很多生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的最終表現(xiàn)，因此，蛋白質(zhì)吸附量是評(píng)價(jià)材料生物性能的重要指標(biāo)。蛋白質(zhì)在材料表面的干態(tài)吸附量在納克級(jí)別，這對(duì)蛋白質(zhì)吸附的定量表征方法提出了極高的要求。目前已發(fā)展了多種具有較高靈敏度的用于表征蛋白質(zhì)吸附量的方法，但由于其所基于的檢測(cè)原理不同或數(shù)據(jù)處理過(guò)程中物理量的轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的結(jié)果偏差，致使不同方法對(duì)同一體系的檢測(cè)結(jié)果不相吻合。這往往會(huì)導(dǎo)致對(duì)材料的生物性能的錯(cuò)誤評(píng)價(jià)。因此，系統(tǒng)的研究對(duì)比不同

2、方法測(cè)試結(jié)果之間的差異，從而分析各種方法在定量表征蛋白質(zhì)吸附時(shí)適用性是十分必要的。
　　本論文針對(duì)目前在定量表征蛋白質(zhì)吸附方面最常用的兩種方法——基于光學(xué)原理的表面等離子體共振（SPR）和基于聲學(xué)原理的石英晶體微天平（QCM），構(gòu)建典型的模型表面，通過(guò)對(duì)比研究，深入探討這兩種方法在定量表征蛋白質(zhì)吸附方面的適用性。主要研究工作包括以下兩個(gè)方面：
　?。?）通過(guò)化學(xué)修飾調(diào)控表面浸潤(rùn)性，獲得系列具有不同蛋白質(zhì)吸附能力的模型表面，對(duì)

3、比125I同位素標(biāo)記法、SPR和QCM-D三種方法獲得的該系列表面上蛋白質(zhì)吸附量結(jié)果之間的差異。將十一烷基硫醇（UT）和三乙二醇-11-巰基十一烷基醚（TEGMUE）以不同比例混合組裝在金表面，X射線光電子能譜（XPS）和水接觸角測(cè)試結(jié)果表明該系列表面具有呈梯度變化的表面化學(xué)組成及表面浸潤(rùn)性。通過(guò)三種方法測(cè)得的纖維蛋白原吸附量均隨表面疏水性的增加而增加。SPR測(cè)得的蛋白質(zhì)吸附量隨表面浸潤(rùn)性變化趨勢(shì)曲線與125I同位素標(biāo)記法測(cè)得的曲線幾乎

4、平行，但吸附量之間不存在一致的轉(zhuǎn)化系數(shù)，說(shuō)明SPR數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化過(guò)程中普遍采用的Stenberg轉(zhuǎn)化系數(shù)（1 RU·mm2/pg）并不適用于蛋白質(zhì)吸附量極低的情況。QCM-D由于測(cè)得的是蛋白質(zhì)的濕態(tài)質(zhì)量，因此對(duì)具有較高吸附量表面的測(cè)試結(jié)果均大于其他兩種方法，而在低吸附表面，QCM-D的測(cè)試值卻低于125I同位素標(biāo)記法測(cè)試結(jié)果，說(shuō)明普遍采用的Voigt模型在擬合處理蛋白質(zhì)吸附量極低的情況時(shí)仍存在不足。同時(shí)，QCM-D結(jié)果隨表面性質(zhì)的變化趨勢(shì)與S

5、PR和同位素兩種表征方法結(jié)果相比具有較大差異，主要是不同表面引起的蛋白質(zhì)吸附層的含水量的差異導(dǎo)致的，說(shuō)明不能利用QCM的質(zhì)量結(jié)果直接衡量比較不同性質(zhì)表面上的蛋白質(zhì)吸附情況。
　?。?）針對(duì)具有抗污性能的親水聚合物刷表面，研究 QCM-D對(duì)蛋白質(zhì)吸附量的測(cè)試性能。對(duì)抗污表面蛋白質(zhì)吸附的精確定量表征是評(píng)價(jià)材料抗污性能的重要環(huán)節(jié)，QCM-D由于其極低的檢測(cè)限而時(shí)常用于測(cè)試這類(lèi)表面的蛋白質(zhì)吸附量。然而基于QCM-D的聲學(xué)原理，材料表面修飾

6、層的性質(zhì)可能會(huì)對(duì)測(cè)試性能造成一定影響，如聚合物刷層具有一定的厚度和粘彈性，這很可能會(huì)影響QCM-D對(duì)吸附于聚合物刷上的蛋白質(zhì)的感應(yīng)能力。為了探討這種情況下QCM-D對(duì)蛋白質(zhì)吸附的檢測(cè)性能，在金表面修飾了末端帶有寡聚乙二醇酯單元的自組裝單分子層（SAM-OEG）以及具有不同厚度和粘彈性的親水性聚合物刷——聚（甲基丙烯酸-2-羥乙酯）（PHEMA）和聚（甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯）（POEGMA）。以SPR測(cè)試結(jié)果為參比，研究了QCM-D在測(cè)試