丝素蛋白—金纳米粒子复合体系的稳定性及组装行为研究

发布时间：2018-04-14 01:38

本文选题：金纳米粒子 + 丝素蛋白　；参考：《太原理工大学》2015年硕士论文

【摘要】：金纳米粒子（Au NPs）由于具有特殊的物理和化学特性而在光电子学、生物传感器、药物输送、信息储存、工业催化、生物标记、分子识别和医药等领域具有广阔的应用前景。最简单常用的制备金纳米粒子的方法是柠檬酸钠还原含金的盐溶液，然而，该法制备的金纳米粒子在酸性条件或者高离子强度环境中由于粒子表面电荷的改变易发生聚集。在生理环境中保持稳定并兼具生物相容性是金纳米粒子应用于生物医学领域的前提条件。获得稳定性较好的金纳米粒子的有效方法之一就是在制备时加入一些修饰剂对其表面进行修饰，然而这些修饰方法仍存在一些缺点。家蚕腺体分泌的丝素蛋白具有良好的生物相容性、生物可降解性和无毒性等特点，已被广泛应用于生物和医药领域。因此本文以丝素蛋白作为金纳米粒子的稳定剂，采用直接复合的方法制备丝素蛋白-金纳米粒子直接复合体系（SF-Au NPs），并研究了该复合体系在不同pH值以及不同金属离子强度的缓冲溶液中的稳定性。然后以丝素蛋白原位还原氯金酸制得丝素蛋白-金纳米粒子原位复合体系，根据溶液颜色变化以及紫外吸收峰的改变，初步探讨了外源性因素对丝素蛋白-金纳米粒子原位复合体系稳定性的影响。本文首先研究了pH对丝素蛋白-金纳米粒子直接复合体系稳定性的影响，应用紫外-可见光光谱（UV-Vis）、透射电子显微镜（TEM）和红外光谱（FTIR）等测试方法对SF-Au NPs体系进行了表征。结果表明：SF-Au NPs在pH为3-11的三羟甲基氨基甲烷-2-（N-吗啉代）乙烷磺酸（Tris-MES）及磷酸盐（KH2PO4-K2HPO4）缓冲溶液中均可稳定存在。以柠檬酸钠和牛血清白蛋白稳定的金纳米粒子作为对照，结果表明SF-Au NPs的稳定性可能与金纳米粒子和丝素蛋白之间的静电作用以及丝素蛋白无规线团大分子链空间阻隔效应有关，且空间阻隔效应可能发挥了更大的作用。其次，研究了金属离子种类和浓度对丝素蛋白-金纳米粒子直接复合体系稳定性的影响。结果表明：SF-Au NPs在50-1000mM的NaCl/KCl溶液、12.5-125mM的MgCl2/CaCl2溶液以及模拟体液中均具有良好的稳定性，金属离子缓冲液的加入并没有导致体系中金纳米粒子的沉积。与柠檬酸钠和牛血清白蛋白稳定的金纳米粒子相比，丝素蛋白稳定的金纳米粒子在更广生理环境中具有良好的稳定性，其稳定机理主要与丝素蛋白无规线团大分子链空间阻隔效应有关。同时，本文还测试了SF-Au NPs体系的冷冻干燥再溶解性能，通过标准MTT比色法对其细胞毒性进行了评估。结果表明：SF-AuNPs体系冻干后再溶解性及分散性良好，丝素蛋白固有的生物相容性提高了SF-Au NPs的细胞相容性。最后，利用丝素蛋白中的酪氨酸原位还原氯金酸的方法，成功制得丝素蛋白原位复合金纳米粒子体系，并初步探讨了pH值和金属离子（Na+、K+、Mg2+和Ca2+）对原位复合体系稳定性的影响。研究表明在酸性条件下，丝素蛋白原位复合金纳米粒子体系中金纳米粒子的紫外吸收峰会发生红移，可能是由于丝素蛋白发生无规线团向β-折叠构象的转变，而中性和碱性条件下丝素蛋白的构象基本不发生转变。金属离子亦对原位复合体系的稳定性产生影响，不同的金属离子对原位复合体系稳定性的影响程度不同。本文报道的丝素蛋白-金纳米粒子体系制备方法简单、高效、成本低，，SF-Au NPs体系有望在生物医学领域显示出广阔的应用前景。直接复合与原位复合两种体系的不同现象间接表明：以丝素蛋白原位还原氯金酸得到的丝素蛋白-金纳米粒子原位体系在不同pH条件和不同金属离子环境下表现出的行为，可能是由于外源性因素诱导丝素蛋白发生构象转变造成的。
[Abstract]:Gold nanoparticles are widely used in the fields of biology and medicine due to their special physical and chemical properties , such as optoelectronics , biological sensors , drug delivery , information storage , industrial catalysis , biological marking , molecular recognition and medicine .

The effects of pH on the stability of the direct recombination system of silk fibroin - gold nanoparticles were investigated . The results showed that SF - Au nanoparticles were stable in tris - hydroxymethyl aminomethane - 2 - ( N - morpholino ) ethane sulfonic acid ( Tris - MES ) and phosphate ( K.sub . 4 - K2HPO4 ) buffer solution at pH 3 - 11 .

The effects of metal ion species and concentration on the stability of silk fibroin - gold nanoparticles were investigated . The results showed that SF - Au nanoparticles had good stability in the range of 50 - 1000 mM NaCl / KCl solution , 12.5 - 125 mM MgCl2 / CaCl2 solution and simulated body fluids .

In the end , the in situ compound gold nanoparticle system was prepared successfully by using tyrosine in - situ reduction of chloroauric acid in silk fibroin , and the influence of pH value and metal ion ( Na + , K + , Mg2 + and Ca2 + ) on the stability of the in situ composite system was discussed .

The preparation method of the silk fibroin - gold nanoparticle system reported in this paper is simple , efficient and low in cost , and it is expected to show broad application prospect in the field of biomedical field . The different phenomena of direct recombination and in situ compound system indirectly show that the in situ system of silk fibroin - gold nanoparticles obtained by in - situ reduction of chloroauric acid in silk fibroin is the behavior of the in situ system of silk fibroin - gold nanoparticle in situ in different pH conditions and different metal ion environments , which may be caused by the conformational change of silk fibroin protein induced by exogenous factors .

【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB333;TB383.1

【参考文献】