聚合物及其改性表面与蛋白质的相互作用研究

第1章绪论 (1)

1.1聚合物与蛋白质的相互作用 (1)

1.1.1蛋白质的结构及生物学功能 (1)

1.1.2蛋白质的生物学活性 (6)

1.1.3聚合物在蛋白质生物活性的应用中的作用 (7)

1.2聚合物改性生物活性表面的研究进展 (9)

1.2.1聚合物改性生物活性表面中聚合物对蛋白质分子的影响 (10)

1.2.2聚合物改性制备生物活性表面的方法 (22)

1.3偶联聚合物对蛋白质活性影响的研究进展 (26)

1.3.1蛋白质与聚合物的结合方式 (27)

1.3.2蛋白质表面的偶联活性基团 (35)

1.3.3聚合物在蛋白质表面的化学偶联方式 (37)

1.4课题意义和研究内容 (47)

第2章聚合物改性表面与蛋白质的相互作用研究 (50)

2.1引言 (50)

2.2实验部分 (52)

2.2.1材料与试剂 (52)

2.2.2实验仪器 (54)

2.2.3嵌段聚合物改性表面的制备 (55)

2.2.4嵌段聚合物改性表面的表征 (57)

2.3结果与讨论 (62)

2.3.1聚合物接枝厚度及表面化学性质表征 (62)

2.3.2表面聚合物构象表征 (66)

2.3.3表面蛋白质吸附/结合能力表征 (68)

2.3.4表面结合蛋白质生物活性表征 (70)

2.3.5表面与蛋白质分子特异性结合能力表征 (72)

2.3.6材料表面的蛋白质图案化 (74)

2.4本章小结 (75)

第3章功能性单体的可见光引发水相聚合 (77)

3.1引言 (77)

3.2实验部分 (79)

3.2.1材料与试剂 (79)

3.2.2实验仪器 (80)

3.2.3马来酰亚胺功能化链转移剂及水相光引发剂的合成与表征 (81)

3.2.4光源稳定性 (85)

3.2.5链转移剂稳定性 (85)

3.2.6单体的光引发水相聚合及表征 (85)

3.2.7温敏性聚合物的相转变温度测定 (87)

3.2.8对照实验 (87)

3.3结果与讨论 (88)

3.3.1功能性链转移剂及水相光引发剂的表征 (88)

3.3.2光源稳定性 (91)

3.3.3链转移剂稳定性 (91)

3.3.4单体的光引发水相聚合 (93)

3.3.5温敏性聚合物的相转变温度测定 (94)

3.3.6对照实验 (95)

3.4本章小结 (95)

第4章水相光引发聚合制备蛋白质-聚合物偶联物 (97)

4.1引言 (97)

4.2实验部分 (98)

4.2.1材料与试剂 (98)

4.2.2实验仪器 (101)

4.2.3大分子链转移剂的制备及表征 (103)

4.2.4蛋白质-聚合物偶联物的表征 (105)

4.3结果与讨论 (107)

4.3.1蛋白质与功能性链转移剂结合效率的表征 (107)

4.3.2蛋白质-聚合物偶联物的表征 (108)

4.3.3对照实验 (111)

4.4本章小结 (111)

第5章焦磷酸酶的水相光聚合及与聚合物的相互作用研究 (113)

5.1引言 (113)

5.2实验部分 (114)

5.2.1材料与试剂 (114)

5.2.2实验仪器 (117)

5.2.3突变型蛋白质的表达及提纯 (118)

5.2.4大分子链转移剂的制备及表征 (119)

5.2.5大分子链转移剂的水相光引发聚合 (121)

5.2.6蛋白质-聚合物偶联物的表征 (121)

5.2.7对照实验 (125)

5.3结果与讨论 (126)

5.3.1大分子链转移剂的表征 (126)

5.3.2蛋白质-聚合物偶联物的表征 (128)

5.3.3对照实验 (135)

5.4本章小结 (137)

第6章论文总结及展望 (139)

6.1论文总结 (139)

6.2研究展望 (141)

参考文献 (143)

博士论文工作期间科研成果 (171)

致谢 (173)

聚合物及其改性表面与蛋白质的相互作用研究第1章绪论

第1章绪论

1.1聚合物与蛋白质的相互作用

高分子化合物简称高分子，是指分子内原子通过共价键连接起来的，分子量从几千到几十万甚至上百万的分子的总称。按照其来源，可以分为天然高分子、改性高分子及人工合成高分子三类。

天然高分子种类众多，如生物界中构成生物体的蛋白质、携带生物遗传信息的核酸及纤维素等生物大分子，日常生活中食用的淀粉、人们穿着衣服的棉毛丝麻以及生活中用到的木材、橡胶，以及云母、石棉等无机高分子，是生命起源和进化的基础。将天然高分子通过不同的改性方法可以改变其加工性能和使用性能，进而获得改性高分子，如生物医用材料中常常会用到的改性甲壳素及壳聚糖等。随着科技文明的发展，1907年完全人工合成的酚醛树脂的出现，标志着人工合成高分子材料时代开始。

蛋白质是一类重要的生物大分子，它是构成细胞内原生质的主要成分之一，约占人体的18%，具有修补组织、维持机体正常新陈代谢及各类物质在体内的输送等诸多功能，几乎参与生命体的所有生理活动过程，在生物体内具有特殊的地位。然而，由于结构复杂，蛋白质在表达生物活性时具有需要维持其特殊构象的特点，在应用其生物活性时往往受到环境因素的限制。人工合成高分子（常简称为聚合物）具有结构可设计的特点，能够根据要求引入多种功能的基团，获得可控分子结构、分子量大小及分布的结构稳定的聚合物分子，人为地赋予其不同的功能特性。因此，将蛋白质分子与聚合物这两种高分子的特性相互结合，能够有效利用两者的特点，广泛扩大蛋白质分子的应用范围，改善蛋白质在复杂环境中的生物活性，在生物材料领域具有重要的研究意义。

1.1.1蛋白质的结构及生物学功能

1.1.1.1蛋白质的结构

早在18世纪，意大利学者Beccari就报道了一种从面粉中分离并得到的黏性很高的物质，现已确定为谷蛋白。19世纪四十年代，荷兰科学家Mulder从动植物组织中