温敏性聚合物聚（N-异丙基丙烯酰胺）在蛋白质活性调控方面的应用

发布时间：2017-12-10 03:21

  本文关键词：温敏性聚合物聚（N-异丙基丙烯酰胺）在蛋白质活性调控方面的应用

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【摘要】：刺激响应性聚合物是一类自身物理化学性质(构象、溶解度、浸润性等)可随外界环境刺激(温度与p H的变化等)发生改变的聚合物。其中温度响应性聚合物能在特定温度下发生体积相转变及溶解状态的改变,被广泛应用于生物医学工程等研究领域。温度响应性聚合物聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)与蛋白质的相互作用对其在生物医学研究中的应用具有非常重要的意义,本论文从PNIPAAm改性聚氨酯表面调控蛋白质吸附以及直接利用PNIPAAm修饰蛋白质构建偶联物调控蛋白质活性两方面对该聚合物的作用进行了研究和探讨。(1)通过自由基聚合在双键官能化的聚氨酯(VPU)表面接枝N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)与ε-赖氨酸(Lys MA)的共聚物,制备兼具温度响应性与纤溶功能的改性聚氨酯表面PU-P(NIPAAm-co-Lys)。通过对不同摩尔比单体共聚改性聚氨酯表面进行1H NMR、GPC及氨基密度测试多种表征,得知改变投料比可调整聚氨酯表面的共聚物组成,表面氨基密度随着共聚物中Lys MA占比的增加而增加。水接触角测试结果显示PU-P(NIPAAm-co-Lys)的最低临界溶液温度(LCST)在28℃左右,因而对其分别在23℃与37℃下进行LCST上下温度的蛋白质吸附测试。由于目标蛋白血纤维蛋白溶酶原(Plg)能够特异性结合ε-赖氨酸,PU-P(NIPAAm-co-Lys)表面吸附的Plg量远高于表面PU-PNIPAAm,吸附量随共聚物中赖氨酸比例提高而增加,而且吸附的Plg具有很高的酶活性。值得突出的是Plg在PU-P(NIPAAm-co-Lys)表面的吸附量在37℃时远高于23℃。而由于共聚物中PNIPAAm成分的抗蛋白吸附特性及改性表面对于Plg的优先吸附,PU-P(NIPAAm-co-Lys)表面在两种温度下对非特异性蛋白纤维蛋白原(Fg)的吸附值都极低。总而言之,改性聚氨酯表面PU-P(NIPAAm-co-Lys)具有很好地排斥非特异性蛋白,显著结合纤溶蛋白溶酶原Plg并构建温度响应性纤溶系统而溶解血栓的功能。(2)探讨通过在突变无机焦磷酸酶(PPa)活性中心附近修饰上二硫吡啶端基链转移剂(CTA-Py),进而利用表面引发RAFT聚合的方法修饰上聚合物链PNIPAAm,构建具有高生物活性及温度响应性的偶联物PPa-PNIPAAm。通过基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)表征蛋白质在化学修饰前后分子量的变化并利用Ellman法测试PPa表面自由巯基变化可得知CTA-Py成功修饰到蛋白表面。同时计算机模拟分子动力学结果显示二硫吡啶端基CTA(CTA-Py)修饰到PPa活性中心附近后,蛋白结构几乎不受影响,而马来酰亚胺端基CTA(CTA-Ma)修饰后则改变蛋白质构象,直接影响其底物进入活性中心。蛋白活性测试结果表明,与未修饰的PPa相比,修饰CTA-Py后的PPa-CTA-Py的活性得到很好的保持,而CTA-Ma的修饰则显著降低蛋白质的活性。进一步,在PPa-CTA-Py基础上光引发RAFT聚合制备的偶联物PPa-PNIPAAm,蛋白活性同样得到很好维持且能通过温度变化得到很好的调控;并且,PNIPAAm的修饰能够明显提高蛋白质在高温下长久保持活性的能力。通过聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)的应用,我们成功实现了共聚物接枝改性聚氨酯表面对蛋白质吸附的温敏性调控,同时实现了构建蛋白质-PNIPAAm偶联物对蛋白质活性的温敏性调控。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631

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本文编号：1272943