功能化氧化石墨烯的微生物學(xué)效應(yīng)研究.pdf

1、近年來，憑借其獨(dú)特的理化特性，氧化石墨烯及其衍生物在微生物學(xué)領(lǐng)域的研宄倍受人們關(guān)注。但關(guān)于其與微生物尤其是細(xì)菌的相互作用尚存在較大爭(zhēng)議，且具體作用機(jī)制尚不清楚?；诖?，我們對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行了功能化修飾，得到了在生理溶液中穩(wěn)定存在的氧化石墨烯衍生物。同時(shí)探索了該種功能化氧化石墨烯對(duì)細(xì)菌活性的影響并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研宄，且通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)性的證據(jù)將功能化氧化石墨烯運(yùn)用到了大量重組蛋白的表達(dá)中。
　　本文首先通過改進(jìn)后的Hummers法

2、合成氧化石墨烯，并進(jìn)一步堿化后得到中間產(chǎn)物GO-COOH,修飾上分子量為10 kD的氨基化聚乙二醇（10k-6br-PEG-NH2）。以1∶1,1∶2.5，1∶5的投料比合成三種不同比例的nGO-PEG。以革蘭氏陰性菌大腸桿菌作為模式菌，采用多種方法研究了關(guān)于功能化氧化石墨烯對(duì)微生物活性的影響，我們發(fā)現(xiàn)未經(jīng)修飾的氧化石墨烯對(duì)于細(xì)菌的生長(zhǎng)活性影響傲乎其微，而這一現(xiàn)象也與我們之前的研究成果相符合。低濃度的聚乙二醇（投料比為1∶1，濃度為20

3、μg/ml）接枝上的氧化石墨烯刺激細(xì)菌生長(zhǎng)的功能最強(qiáng)，而對(duì)于增加聚乙二醇的濃度其刺激細(xì)菌生長(zhǎng)效果不顯著。因此，我們選擇該條件下的功能化氧化石墨烯進(jìn)一步系統(tǒng)深入研究了nGO-PEG(1∶1)促進(jìn)細(xì)菌增長(zhǎng)的潛在作用機(jī)制。FtsZ-ring實(shí)時(shí)觀測(cè)細(xì)菌分裂的結(jié)果顯示出經(jīng)過nGO-PEG(1∶1)處理的細(xì)菌FtsZ-ring形成所需要的準(zhǔn)備時(shí)間(P1)明顯縮短，而這一階段與DNA復(fù)制，蛋白質(zhì)合成以及細(xì)胞延伸有關(guān)。進(jìn)一步分析可以得知nGO-PEG

4、(1∶1)能夠有效促進(jìn)細(xì)胞DNA復(fù)制以及大量分泌胞外聚合物的功能。DNA重組技術(shù)在生物工程領(lǐng)域是一次突破式的技術(shù)革新，由此而衍生的重組蛋白在生物醫(yī)藥，發(fā)酵工程等得到了重要且廣泛地應(yīng)用。如何更好更有效的促進(jìn)蛋白表達(dá)也成為科研工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。在本實(shí)驗(yàn)中我們還將該種材料用于蛋白表達(dá)系統(tǒng)，對(duì)于低拷貝質(zhì)粒的重組蛋白來說，仍能促進(jìn)蛋白表達(dá)增加接近30％，相對(duì)于高拷貝質(zhì)粒的重組蛋白而言，蛋白表達(dá)量則以成倍增加方式顯著提高。由于這種穩(wěn)定表達(dá)，快速獲取