再生丝素蛋白自组装分子机理及影响因素探究

发布时间：2017-10-11 09:32

  本文关键词：再生丝素蛋白自组装分子机理及影响因素探究

  更多相关文章： 丝素蛋白 分子自组装 单元序列 原子力显微镜 傅里叶变换红外光谱

【摘要】：蚕丝因其优异的力学性能、低成本以及良好的生物相容性与可降解性等优势，已被广泛应用在生物医药领域，如组织工程、药物缓释、生物传感器等。丝素蛋白是组成蚕丝的最主要的蛋白质，丝素蛋白独特的氨基酸序列组合是蚕丝具有诸多优异性能的关键因素。独特的氨基酸侧链疏水性的有序排列使其能够发生自组装，研究丝素蛋白自组装机理对于理解丝素蛋白和丝素蛋白基生物材料结构与功能之间的关系具有重要指导意义。再生丝素蛋白具有同丝素蛋白极为相似的组成结构，，是一种理想的体外试验材料。 本研究中，以厂丝为原料通过脱胶、溶丝、透析等过程制备了再生丝素蛋白溶液，配制了不同浓度的再生丝素蛋白水溶液，利用原子力显微镜（AFM）和傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）观察经过不同孵育时间后丝素蛋白样品的表面形貌及二级结构，进而探究不同浓度下再生丝素蛋白的自组装过程。结果表明：溶液浓度对再生丝素蛋白自组装有明显影响，在较高浓度下，再生丝素蛋白从无规聚集态（无规卷曲结构）向纳米胶粒（反平行β-折叠结构）转化，在较低浓度下，再生丝素蛋白从无规聚集态（无规卷曲结构）向纳米纤维（反平行β-折叠结构）转化，纳米胶粒的形成遵循成核依赖聚合机制，纳米纤维形成遵循胶粒介导纳米纤维形成机制。结构转化时间随着浓度降低而变短。此外，在高浓度下，再生丝素蛋白水溶液更容易形成凝胶。 随后进一步探究了组成丝素蛋白的单元序列对于其自组装行为的影响，选择了丝素蛋白相关短肽4种：GAGAGS(GS6)、GAGAGY(GY6)、GAGAGVGY (GY8)、GAGAGSGAAS (GS10)，通过AFM、FT-IR、SEM及CD等手段研究了再生丝素蛋白和丝素蛋白相关短肽在不同浓度下经过不同孵育时间后的自组装变化。在相对高浓度下，GS6和GS10表面从无规聚集态（无规卷曲结构）向纳米纤维（反平行β-折叠结构）转变，GY8从无规聚集态（无规卷曲结构）向纳米层状结构特征（反平行β-折叠结构）转变。相对较低浓度下，GS6、GS10以及GY8原初纤维特征高度从0.8±0.1nm（无规卷曲结构）降低到0.6±0.1nm（反平行β-折叠结构），而GY6在相对高浓度和低浓度下都未发生结构或形貌变化。再生丝素蛋白与丝素蛋白相关短肽的二级结构和形貌的转变时间情况为：RSF GS6GS10GY8GY6，由此推测单元序列对于丝素蛋白自组装成β-折叠结构的影响程度为：GS6GS10GY8GY6。 研究结果为理解丝素蛋白自组装机理提供了实验依据，并可为设计和合成具有特定功能的丝素蛋白基生物材料提供理论指导。
【关键词】：丝素蛋白 分子自组装 单元序列 原子力显微镜 傅里叶变换红外光谱
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-11
• 第一章 绪论11-28
• 1.1 丝素蛋白研究近况11-22
• 1.1.1 蚕丝结构与组成11-16
• 1.1.2 丝素蛋白构象与聚集态结构16-18
• 1.1.3 丝素蛋白分子自组装及其机理研究进展18-22
• 1.2 研究技术探讨22-26
• 1.2.1 原子力显微镜技术22-25
• 1.2.2 傅里叶红外光谱技术25-26
• 1.3 本课题的主要研究内容及意义26-28
• 第二章 再生丝素蛋白自组装分子机理探究28-39
• 2.1 实验概述28
• 2.2 材料与方法28-31
• 2.2.1 材料28
• 2.2.2 再生丝素蛋白水溶液制备28-30
• 2.2.3 傅里叶红外光谱测试30
• 2.2.4 原子力显微镜测试30-31
• 2.3 实验结果与分析31-37
• 2.3.1 不同浓度水溶液中再生丝素蛋白二级结构变化31-34
• 2.3.2 不同浓度水溶液中再生丝素蛋白的表面形貌变化34-37
• 2.4 本章小结37-39
• 第三章 单元序列对于丝素蛋白自组装的影响39-62
• 3.1 实验概述39
• 3.2 材料与方法39-42
• 3.2.1 材料39-40
• 3.2.2 再生丝素蛋白水溶液制备40-41
• 3.2.3 傅里叶红外光谱测试41-42
• 3.2.4 原子力显微镜测试42
• 3.2.5 扫描电子显微镜分析42
• 3.2.6 圆二色谱测试分析42
• 3.3 实验结果与分析42-61
• 3.3.1 再生丝素蛋白与丝素蛋白相关短肽在水溶液中的二级结构变化42-50
• 3.3.2 高浓度水溶液中再生丝素蛋白和丝素蛋白相关短肽的表面形貌变化50-54
• 3.3.3 低浓度水溶液中再生丝素蛋白与丝素蛋白相关短肽的表面形貌变化54-61
• 3.4 本章小结61-62
• 第四章 总结62-65
• 4.1 全文小结62-63
• 4.2 工作展望63-65
• 参考文献65-75
• 致谢75-77
• 攻读硕士学位期间成果77-80
• 附件80

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 毛翠萍;纳米功能化蚕丝织物的制备及其在可穿戴领域的应用研究[D];西南大学;2016年

本文编号：1011781