类人源胶原蛋白组装行为的研究

作     者：郑驰 

作者单位：陕西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗晓民;刘新华

授予年度：2020年

学科分类：0710[理学-生物学] 071010[理学-生物化学与分子生物学] 07[理学] 

主      题：类人源胶原蛋白 组装 pH响应性 透明质酸 医用薄膜 

摘      要：类人源胶原蛋白（HLC）是根据人体氨基酸序列通过基因工程技术合成的一类重组胶原蛋白,具有结构与功能上的独特优势。理论上,结构越高级、越复杂的胶原蛋白具有更优越的综合性能。因此,本课题在分子层次对HLC的活性位点进行设计,进而增强或改变分子间的识别与组装,系统研究了其在不同组装模式下的组装行为及分子间相互作用,构建了一系列多尺度分子组装功能体系。为HLC及其聚集体在生物医用等方面的应用奠定了理论与实践基础。主要研究内容有:（1）HLC自组装研究。分析证明HLC具有胶原分子的二级结构特征及众多亲、疏水性氨基酸,因而具备组装能力;采用浊度法进行自组装行为研究,探索较佳自组装条件为,环境温度37℃、溶液pH 7.0、HLC浓度0.3 mg/mL、组装时间600 min,且HLC对疏水性物质有一定的包覆能力;通过形貌观察发现HLC在低pH时自组装形成微球,在高pH时自组装形成微管,具有pH响应性;动力学分析证明,HLC自组装过程满足“成核-生长机制;热力学分析证明其自组装为典型的热促聚集过程,且过程自发、不可逆。（2）亲、疏水改性HLC自组装研究。采用亲水单体环氧丙醇（GCD）和疏水单体Y-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（GLH）对HLC进行亲、疏水改性,制得亲水性GCD/HLC和疏水性GLH/HLC。通过傅里叶红外光谱（FT-IR）、环氧丙酮法和动态、静态接触角（DCA、SCA）测试证明改性成功;当改性剂上环氧基与HLC的氨基反应物质的量比1:1,时间12 h,pH 10.0时氨基转化率达到最大,此时,GCD/HLC、GLH/HLC单个分子链的亲、疏水官能团物质的量比分别为:0.51:1、0.76:1,HLC为0.63:1;采用浊度法研究发现GCD/HLC和GLH/HLC的自组装过程均满足“成核-生长机制,组装速率HLCGCD/HLCGLH/HLC;形貌观察发现GCD/HLC为带状结构,GLH/HLC为不封口的微球结构;GLH/HLC的耐水降解性能较好。（3）HLC和L2P4共组装研究。将HLC和抗癌小分子药物L2P4进行共组装。能量色散X-射线光谱（EDS）及荧光分析结果表明,L2P4包覆在HLC疏水腔内部,包覆率约为65%;采用浊度法研究发现共组装过程满足“成核-生长机制,其组装速率比HLC提高约1个数量级;AFM下观察L2P4@HLC在4℃下30d形貌未发生明显变化,说明L2P4@HLC结构稳定;药物释放行为研究表明,pH 5.5时（肿瘤环境）有利于L2P4释放,pH 7.4时（正常人体环境）有利于封装,说明L2P4@HLC可作为智能探针药物输送系统应用。（4）HLC和氧化透明质酸（oxi-HA）“表面修饰-组装研究。对透明质酸（HA）薄膜进行表面氧化开环制备oxi-HA薄膜,膜表面的醛基再和HLC的氨基反应制得HLC/oxi-HA,最后进行表面HLC自组装。通过FT-IR、AFM、SEM等对膜结构、形貌进行表征,结果表明:膜呈纤维网状交联结构、表面致密光滑;性能评价结果显示:HLC/oxi-HA外观为淡黄色,pH 5.38,灰分为0.778%,干燥失重率为20.7%,膜拉伸强度30 MPa,亲水性、热稳定性较好,并具有较好的生物相容性。