胶原模拟多肽及其杂化水凝胶的构建及性能研究

发布时间：2017-10-24 10:17

  本文关键词：胶原模拟多肽及其杂化水凝胶的构建及性能研究

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【摘要】：胶原模拟多肽(CMP)是依据胶原的氨基酸序列设计合成,用于模拟天然胶原部分特征结构或生物学活性的多肽。它既可以作为模型分子用于研究胶原的结构和功能,也可以用于生物相容性较好的新型生物材料的设计开发。这为进一步研究胶原及胶原类生物材料提供了一种新的思路。 本研究在胶原特征性重复序列Pro-Hyp-Gly(POG)的基础上,设计合成了不同序列和长度的CMP,研究了CMP的三螺旋结构及其热稳定性随序列和长度的变化规律。利用CMP三螺旋结构特性,设计合成含半胱氨酸的CMP,通过偶联功能化多臂PEG组装构建CMP杂化水凝胶体系,通过对水凝胶体系的结构性能、生物降解性和细胞相容性的研究,为进一步用于细胞3D培养的新型多肽仿生水凝胶的构建和研究提供依据。 具体研究工作及结果如下： 1.CMP三螺旋结构及其热稳定性、细胞相容性研究 设计五种包含胶原三螺旋结构的重复序列(POG)n及胶原α2β1整合素识别位点序列GFOGER的不同序列或长度的CMP,采用圆二色谱表征了CMP的三螺旋结构,并通过检测CMP的程序升温变性和程序降温复性过程中圆二色谱的变化,研究了CMP三螺旋结构的热变性过程、解链温度以及复性过程。实验结果显示,五种CMP室温下均以三螺旋结构的形式存在,CMP的三螺旋结构的热稳定性随重复序列(POG)的个数增加而增强；不同于胶原,CMP三螺旋结构的热变性是可逆的,复性过程有明显的“磁滞”现象。采用CCK-8方法检测CMP对L929的细胞毒性,结果显示,CMP均无明显的细胞毒性。 2.基于CMP与多臂PEG杂化水凝胶的构建与结构表征 设计合成了含半胱氨酸和粘附序列RGD的CMP,与马来酰亚胺化(MAL)的多臂PEG (4-arm或8-arm)偶联,通过形成三螺旋结构作为交联点而组装形成水凝胶。考察不同前体浓度和摩尔比的反应条件下组装成胶的情况,确定成胶条件,采用核磁共振表征成胶产物的接枝情况以考察反应产率,流变仪测试水凝胶的粘弹性和机械强度,通过原子力显微镜、透射电镜和扫描电镜观察水凝胶结构特征。研究结果显示,PEG与CMP偶联反应的产率在80%以上,前体浓度6%,摩尔比1：1为MAL-PEG-CMP水凝胶较好的成胶条件；常温下4-arm MAL-PEG和8-arm MAL-PEG均能与CMP偶联,组装形成稳定水凝胶且两者无明显流变学差别；MAL-PEG-CMP水凝胶体系为多孔网络结构。 3.基于CMP与多臂PEG杂化水凝胶的细胞生物学研究 采用L929细胞考察了用于构建多肽水凝胶的CMP的细胞毒性和细胞粘附性。研究了MAL-PEG-CMP水凝胶的胶原酶降解特性,利用此杂化水凝胶包被细胞,考察了MAL-PEG-CMP水凝胶的细胞相容性。研究结果显示,CMP无细胞毒性,MAL-PEG-CMP水凝胶能被胶原酶降解,MAL-PEG-CMP水凝胶包被细胞后的3D培养对细胞无明显毒性作用,具有较好的细胞相容性。 综上所述,基于CMP三螺旋结构特性构建的MAL-PEG-CMP杂化水凝胶细胞相容性良好,且能被胶原酶降解。有望发展成为一种具有细胞响应性的仿生水凝胶,也为设计以多肽为基础的生物活性材料提供新的研究思路。
【关键词】：胶原模拟多肽 热稳定性 水凝胶 细胞3D培养
【学位授予单位】：北京协和医学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 英文缩略词表4-8
• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 绪论12-31
• 1.1 前言12
• 1.2 胶原及相关概念12-14
• 1.2.1 胶原12-13
• 1.2.2 胶原的结构特点13-14
• 1.3 胶原模拟多肽14-18
• 1.3.1 胶原模拟多肽及结构特点14-15
• 1.3.2 胶原模拟多肽的性质及应用15-18
• 1.4 多肽水凝胶18-23
• 1.4.1 多肽水凝胶概况18
• 1.4.2 自组装多肽水凝胶18-21
• 1.4.3 多肽水凝胶的应用21-23
• 1.5 课题的提出及研究内容23-24
• 参考文献24-31
• 第二章 胶原模拟多肽热稳定性分析及细胞生物学评价31-47
• 2.1 前言31
• 2.2 实验仪器与试剂31-32
• 2.3 实验方法32-35
• 2.3.1 CMP的设计与合成32-33
• 2.3.2 CMP圆二色谱法测试样品的制备33
• 2.3.3 常温圆二色谱测试33
• 2.3.4 变温圆二色谱测试33-34
• 2.3.5 CMP降温复性过程的圆二色谱测试34
• 2.3.6 CMP的细胞毒性测试实验34
• 2.3.7 数据处理34-35
• 2.4 结果与讨论35-45
• 2.4.1 CMP特征性三螺旋结构的表征35-37
• 2.4.2 CMP升温变性过程及解链温度(T_m)的确定37-40
• 2.4.3 CMP的降温复性过程40-41
• 2.4.4 CMP圆二色谱热力学曲线中“磁滞”现象41-42
• 2.4.5 CMP细胞毒性评价42-45
• 2.5 小结45
• 参考文献45-47
• 第三章 基于胶原模拟多肽与多臂PEG杂化水凝胶的构建及结构表征47-61
• 3.1 前言47
• 3.2 试剂与仪器47-48
• 3.3 实验方法48-50
• 3.3.1 含半胱氨酸CMP设计、合成及圆二色谱测试48-49
• 3.3.2 含半胱氨酸CMP偶联功能化多臂PEG组装成水凝胶49
• 3.3.3 含半胱氨酸CMP偶联功能化多臂PEG组装成水凝胶的流变学测试49
• 3.3.4 含半胱氨酸CMP偶联功能化多臂PEG组装成水凝胶的结构表征49-50
• 3.3.5 数据处理50
• 3.4 结果与讨论50-59
• 3.4.1 含半胱氨酸CMP的三螺旋结构分析50-51
• 3.4.2 含半胱氨酸CMP偶联功能化多臂PEG组装成水凝胶的反应条件分析51-55
• 3.4.3 含半胱氨酸CMP偶联功能化多臂PEG组装成水凝胶的流变学评价55-57
• 3.4.4 含半胱氨酸CMP偶联功能化多臂PEG组装成水凝胶的结构分析57-59
• 3.5 小结59
• 参考文献59-61
• 第四章 基于胶原模拟多肽与多臂PEG杂化水凝胶的细胞生物学研究61-73
• 4.1 前言61
• 4.2 试剂与仪器61-63
• 4.3 实验方法63-64
• 4.3.1 含半胱氨酸的CMP细胞毒性测试实验63
• 4.3.2 含半胱氨酸的CMP细胞粘附测试实验63
• 4.3.3 MAL-PEG-CMP30-RGD水凝胶对胶原酶的降解实验63-64
• 4.3.4 含半胱氨酸的CMP偶联多臂PEG水凝胶用于3D细胞培养64
• 4.3.5 数据处理64
• 4.4 结果与讨论64-70
• 4.4.1 含半胱氨酸的CMP细胞毒性评价64-66
• 4.4.2 含半胱氨酸的CMP细胞粘附实验分析66
• 4.4.3 胶原酶降解MAL-PEG-CMP30-RGD水凝胶66-68
• 4.4.4 胶原模拟多肽水凝胶3D细胞培养初探68-70
• 4.5 小结70-71
• 参考文献71-73
• 全文总结73-74
• 硕士期间发表论文情况74-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张之宝;王静洁;陈晖娟;熊青青;刘玲蓉;张其清;;圆二色谱研究胶原模拟多肽三螺旋结构及其热稳定性[J];光谱学与光谱分析;2014年04期

2 丁晓岚;高红旗;;圆二色光谱技术应用和实验方法[J];实验技术与管理;2008年10期

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本文编号：1088281