pH/离子双响应性两亲多肽水凝胶的制备及性质研究
分子自组装是指分子在其自身内部诸多作用力的驱动下，经自发的排列组装，最终形成具有一定结构和功能的组装体的过程。多肽分子作为自组装分子的重要组成部分，经自发的组装排列过程可以得到许多具有优异结构和性质的纳米材料。多肽水凝胶是其中的一种，以其含水量高、环境响应灵敏、生物相容性良好等优点吸引了许多研究者的兴趣。与此同时，人们发现某些蛋白质的错误折叠和装配会导致一些神经退行性疾病的出现。因此，深入研究多肽分子的自组装机理不但有利于构建新型的生物功能性材料，更能够为预防和治疗由多肽的错误装配导致的相关疾病提供有益指导。
本文以由革兰氏阴性菌所分泌的一类具有细胞毒性的蛋白质中的常见多肽序列RTX(Repeat-In-Toxin)为基础，采用Fmoc固相合成法合成了双亲性多肽Pal-KAKGGAGNDDLDA(P1)，通过天冬氨酸替换，得到了两条突变序列Pal-KAKGGAGNADLDA(P2)和Pal-KAKGNDGNAA(P3)。主要考察了上述三种多肽对pH和离子的响应性，分别从宏观成胶能力、二级结构、微观形态三方面对比它们的自组装性质差异，并且从胶体强度和抑菌效果两方面探讨多肽水凝胶的应用潜力。实验中利用圆二色谱手段测试多肽分子在不同条件下的二级结构，并采用透射电子显微镜对多肽自组装的形貌进行表征，最后利用流变学测试手段对胶体的机械性质进行表征。
实验结果表明，多肽P1的自组装行为对pH和钙离子均有响应性，在酸性环境或钙离子的加入下，二级结构迅速由无规卷曲转变为β-折叠结构，微观形态由以囊泡为主变为交联缠绕的纤维网络结构，并最终形成肉眼可见的支撑性水凝胶。序列中天冬氨酸经逐一突变后，得到的多肽P2和P3对pH和钙离子的响应性趋于一致，在二级结构、微观形态和宏观成胶能力上都无明显差别，这说明了序列中的天冬氨酸对多肽的环境响应性有重要的决定作用。同时，流变学实验表明多肽在钙离子的调控下可以形成粘弹性适中的凝胶材料，对细菌生长具有抑制作用，这使其有望作为医用材料得到应用。
本文制备得到了一种pH/离子双响应性多肽水凝胶，在pH或钙离子的调控下均可实现多肽溶液的凝胶化;通过氨基酸的突变确定了决定响应性的关键氨基酸，希望能够为多响应型多肽生物材料的开发提供有益的思路。
双亲性多肽;自组装;水凝胶;钙离子响应
北京化工大学
硕士
微生物与生化药学
罗施中
2013
中文
Q516;O648.17
71
2013-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）