光控絲素蛋白溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變.pdf

1、近年來，利用光引發(fā)pH改變體系，從空間和時(shí)間上來控制各種酸催化和pH響應(yīng)過程已被廣泛地研究。然而這些體系通常需要紫外光或可見光來誘導(dǎo)其光反應(yīng)，最近科學(xué)家們對這些體系在生物化學(xué)方面應(yīng)用的研究主要集中在蛋白質(zhì)折疊方面。在本論文中，首次成功地研發(fā)了一種簡便且安全的方法來遠(yuǎn)程控制絲素蛋白的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變。將再生絲素蛋白溶液(SF),2-硝基苯甲醛(2-NBA)、上轉(zhuǎn)換納米粒子(UCNPs)和乙醇結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)用多種光源來控制絲素蛋白溶膠-凝膠快

2、速轉(zhuǎn)變。2-NBA小分子在紫外光的照射下可以發(fā)生分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部重組，進(jìn)而釋放質(zhì)子使溶液的pH值得到永久性地改變;上轉(zhuǎn)換納米粒子（UCNPs）可作為納米傳感器來吸收具有生物相容性的近紅外光(NIR)，再釋放出所需的紫外光(UV)。低pH和乙醇都能促使再生絲素蛋白溶液進(jìn)行自組裝來形成有序的beta-sheet晶體結(jié)構(gòu)。這種有序的結(jié)構(gòu)可作為絲素蛋白鏈與鏈之間的結(jié)點(diǎn)，使絲素蛋白發(fā)生物理交聯(lián)形成穩(wěn)定的水凝膠。研究結(jié)果一方面可以為使用近紅外光來啟動(dòng)一

3、些生物化學(xué)反應(yīng)過程提供方法，另一方面可為絲素蛋白水凝膠在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的發(fā)展提供更廣闊的前景。本論文的主要研究內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　1.制備再生絲素蛋白溶液和上轉(zhuǎn)換納米粒子。上轉(zhuǎn)換納米粒子具有良好的水溶性和生物相容性，可以有效地吸收近紅外光并發(fā)射出紫外光。
　　2.將2-NBA加入絲素蛋白溶液中，通過紫外光來改變SF/2-NBA混合液的pH值，該體系既可促進(jìn)絲素蛋白成膠又可延遲其成膠。2-NBA的加入不影響絲素蛋白水凝膠

4、的beta-sheet含量和結(jié)晶度。更重要的是該體系在促進(jìn)成膠的同時(shí)還能增強(qiáng)水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度。
　　3.在SF/2-NBA體系中引入上轉(zhuǎn)換納米粒子(UCNPs)，用近紅外光來控制絲素蛋白的凝膠化過程。該體系不僅具備SF/2-NBA體系的優(yōu)點(diǎn)，還具有更好的生物安全性和組織穿透性。
　　4.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件:在SF/2-NBA/UCNPs體系中加入10 vol％乙醇并將SF的濃度由4 wt％調(diào)至2wt％。在該優(yōu)化條件下實(shí)現(xiàn)光控絲素蛋