泥鳅体表黏液的流变行为及黏液糖蛋白的功能与超分子结构研究

发布时间：2017-03-31 08:09

  本文关键词：泥鳅体表黏液的流变行为及黏液糖蛋白的功能与超分子结构研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：生物黏液是广泛存在于动植物器官表面的多功能复杂流体。黏液具有凝胶结构,但可以流动,是天然的生物弱凝胶。黏液常在外力刺激下发生流动变形,故流变行为对其正常发挥功能至关重要。黏液还可有效降低异物对器官的摩擦作用,具有优异的润滑功能。本论文获取了淡水鱼泥鳅的体表黏液,分离出黏液的凝胶构成物,并考察其流变行为、超分子结构及润滑行为,阐明了生物黏液结构与功能之间的关联。论文研究了泥鳅体表黏液的动态及稳态流变行为,发现黏液具有弱凝胶的流变特性,且呈现较为特殊的流变响应。在动态应变扫描过程中,黏液的结构破坏过程分为两个阶段；在稳态扫描过程中,随着剪切速率(应力)的增大,黏液依次呈现剪切增稠和三段剪切变稀行为,随着剪切速率(应力)的降低,黏液呈现单一的剪切变稀和两种滞后行为；在峰值保持实验中,随着剪切时间的延长,黏液在低剪切速率(应力)下呈现震凝性,在高剪切速率(应力)下呈现触变性。第一段剪切变稀向第二段剪切变稀的转变与震凝性向触变性的转变发生在相同的剪切速率(应力)。本文采用简便经济的办法,提取了泥鳅体表黏液的结构物质——泥鳅体表黏液糖蛋白(LSM)。LSM含有30 wt%的氨基酸,5 wt%的唾液酸,唾液酸带有羧基,故LSM在水溶液中显负电性。LSM为线性分子,分子长度为100-1000nm,宽度约为15nm。在水溶液中,LSM可发生疏水缔合,生理浓度下,疏水缔合作用使LSM水溶液复现了黏液的凝胶结构。LSM与高等哺乳动物黏液糖蛋白具有相同的结构和性质,它们应属于一类物质。在水溶液中,LSM可轴向自组装成微米级长纤维。纤维间可发生横向疏水缔合,随着浓度升高,依次缔合形成枝化纤维及纤维网络结构。在纤维网络中,横向疏水缔合体以纤维捆的形式存在,直径为几十至几百纳米。纤维捆连接不同的纤维,起交联作用,纤维捆间连有横向缔合程度较低的松散纤维。LSM纤维网络的流变行为与黏液原液的流变行为基本相同,其呈现两种流变响应,对应于网络中的两种结构,即纤维捆及纤维捆间的松散纤维。LSM与大多数黏液糖蛋白的结构和性质相同,故纤维网络结构应是大多数黏液凝胶的共性。LSM水溶液具有较好的润滑效果,可有效降低亲水及疏水硅橡胶表面的边界摩擦系数。在疏水硅橡胶表面,LSM水溶液的边界润滑效果随测试时间的延长保持稳定；在亲水硅橡胶表面,边界润滑效果随测试时间的延长逐渐变差。不同于传统的高分子润滑剂,LSM水溶液的边界润滑功能不是LSM紧密吸附层导致的。当且仅当浓度高于临界分子间缔合浓度时,LSM水溶液才具有边界润滑效果。采用表面活性剂破坏LSM的分子间缔合作用,边界润滑效果消失,表明分子间缔合作用对于LSM的边界润滑功能起决定性作用。
【关键词】：泥鳅体表黏液 黏液糖蛋白 凝胶结构 流变行为 润滑 超分子自组装
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q66;Q51
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-9
• Abstract9-14
• 第一章 绪论14-30
• 1.1 引言14-15
• 1.2 生物黏液及其结构物质——黏液糖蛋白15-19
• 1.2.1 生物黏液概述15-16
• 1.2.2 黏液糖蛋白的提取16-17
• 1.2.3 黏液糖蛋白的性质17-18
• 1.2.4 黏液体系的超分子结构18-19
• 1.3 黏液体系的流变行为19-22
• 1.3.1 肠胃黏液的流变行为19-20
• 1.3.2 呼吸道黏液的流变行为20-21
• 1.3.3 其它黏液的流变行为21
• 1.3.4 黏液流变行为的作用21-22
• 1.4 纳米粒子于黏液中的运动行为22-25
• 1.5 黏液体系的吸附和润滑行为25-26
• 1.6 课题的提出26-28
• 1.7 研究内容28-30
• 第二章 泥鳅体表黏液复杂的流变行为30-41
• 2.1 引言30
• 2.2 实验部分30-31
• 2.2.1 黏液获取30-31
• 2.2.2 测试方法31
• 2.3 结果和讨论31-40
• 2.3.1 黏液复杂的流变行为31-35
• 2.3.2 剪切速率和剪切时间的协同作用35-39
• 2.3.3 泥鳅体表黏液的结构39-40
• 2.4 本章小结40-41
• 第三章 泥鳅体表黏液结构物质——黏液糖蛋白的提纯和表征41-57
• 3.1 引言41
• 3.2 实验部分41-44
• 3.2.1 黏液获取41
• 3.2.2 实验试剂41-42
• 3.2.3 大分子溶液配置42
• 3.2.4 流变测试42
• 3.2.5 蛋白质含量测定42
• 3.2.6 十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳42-43
• 3.2.7 成分分析43
• 3.2.8 Zeta电位测试43
• 3.2.9 动态光散射43
• 3.2.10 原子力显微镜43-44
• 3.2.11 透射电子显微镜44
• 3.2.12 芘荧光探针44
• 3.3 结果和讨论44-56
• 3.3.1 结构物质的确定和提取44-49
• 3.3.2 泥鳅体表黏液糖蛋白的结构与性质49-56
• 3.4 小结56-57
• 第四章 黏液糖蛋白的凝胶结构及流变行为57-75
• 4.1 引言57-58
• 4.2 实验部分58-60
• 4.2.1 实验原料58
• 4.2.2 LSM溶液配制58
• 4.2.3 透射电子显微镜58
• 4.2.4 扫描电子显微镜58-59
• 4.2.5 原子力显微镜59
• 4.2.6 透光率测试59
• 4.2.7 流变测试59-60
• 4.3 结果和讨论60-74
• 4.3.1 LSM自组装长纤维60-64
• 4.3.2 LSM纤维网络64-68
• 4.3.3 LSM水溶液的流变行为68-72
• 4.3.4 LSM纤维网络结构的特殊性及其对生物黏液的作用72-74
• 4.4 小结74-75
• 第五章 黏液糖蛋白的吸附与边界润滑行为75-93
• 5.1 引言75-76
• 5.2 实验部分76-78
• 5.2.1 实验原料76
• 5.2.2 LSM溶液配制76
• 5.2.3 流变测试76
• 5.2.4 吸附测试76-77
• 5.2.5 摩擦测试77-78
• 5.3 结果与讨论78-91
• 5.3.1 LSM水溶液的吸附行为78-82
• 5.3.2 LSM溶液的边界润滑行为82-89
• 5.3.3 吸附与缔合对LSM溶液边界润滑功能的作用89-91
• 5.4 小结91-93
• 第六章 总结论和创新点93-95
• 6.1 总结论93-94
• 6.2 创新点94-95
• 参考文献95-123
• 攻读博士学位期间发表的论文123-125
• 作者简历125

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本文编号：279233