纳米水凝胶Poly（NIPAm-co-Amino Acid）的制备及其与蛋白相互作用的初步研究

作     者：吴登宇 

作者单位：南方医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱全红

授予年度：2017年

学科分类：1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 100705[医学-微生物与生化药学] 081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 10[医学] 

主      题：氨基酸 纳米水凝胶 蛋白 疏水作用 氢键作用 静电作用 

摘      要：抗体在医学诊断、新药开发、临床检测等方面具有重要的应用价值,但天然抗体价格昂贵,稳定性差,难以规模化生产,因此开发性能稳定、特异性可与天然抗体相媲美的人工模拟抗体具有重要的研究意义与价值。1.目的以N-丙烯酰基-L-氨基酸为功能单体,与N-异丙基丙烯酰胺NIPAm共聚,制备一系列疏水性、荷电性不同的纳米水凝胶Poly（NIPAm-co-Amino Acid）。同时探寻纳米水凝胶与不同蛋白的识别规律,为设计人工模拟抗体替代天然抗体提供实验依据。2.方法2.1以疏水性氨基酸（苯丙氨酸类、亮氨酸类）,带正电荷氨基酸（精氨酸类、组氨酸类）为原料,丙烯酰氯为酰化试剂,在碱性条件下合成N-丙烯酰基-L-氨基酸。2.2以N-丙烯酰基-L-氨基酸为功能单体,采用沉淀聚合法制备一系列Poly（NIPAm-co-Amino Acid）纳米水凝胶,对纳米水凝胶进行表征,考察温度、缓冲液及pH对粒径分布的影响。2.3通过5%纳米水凝胶与分子量、等电点不同的蛋白结合,探讨氨基酸的种类和蛋白荷电性、疏水性等对结合作用的影响。2.4通过5%带正电荷纳米水凝胶与人血浆蛋白结合,评价纳米水凝胶对蛋白的特异性识别能力。3.结果3.1本文合成了 1 1个N-丙烯酰基-L-氨基酸,其结构经核磁共振氢谱、碳谱、红外光谱等现代波谱技术进行了结构确证。其中N-丙烯酰基-L-苯丙氨酰胺、N-丙烯酰基-L-亮氨酰胺两个化合物经检索为未见文献报道的新化合物。3.2采用沉淀聚合法制备了 45种纳米水凝胶Poly（NIPAm-co-Amino Acid）。疏水性氨基酸、带正电荷的氨基酸功能单体的加入均能使纳米水凝胶的粒径减小;纳米水凝胶具有温敏性,温度可改变纳米水凝胶的粒径;PBS缓冲液中的盐离子可影响临界相变温度（LCST）,羧酸类纳米水凝胶受其影响最小;pH对羧酸类纳米水凝胶的粒径影响较大,对甲酯类纳米水凝胶影响较小,对酰胺类纳米水凝胶粒径几乎没有影响。3.3蛋白分子量越大,纳米水凝胶与其结合率越高;疏水性纳米水凝胶与蛋白的结合率高于带正电荷的纳米水凝胶;带正电荷纳米水凝胶与各蛋白的结合率差异明显,具有特异性。3.4精氨酸纳米水凝胶与人血浆蛋白中纤维蛋白原的结合能力最强,免疫沉淀实验验证了 5%精氨酸纳米水凝胶对纤维蛋白原有特异性识别能力。4.结论以N-丙烯酰基-L-氨基酸为功能单体,采用沉淀聚合法制备的纳米水凝胶可通过侧链与蛋白发生疏水、静电以及氢键等类似亲和配体的相互作用,其中疏水作用为主要作用力;5%精氨酸纳米水凝胶对人血浆蛋白中的纤维蛋白原有特异性识别能力,是一种性能稳定的人工模拟抗体。