再生絲素蛋白自組裝分子機理及影響因素探究.pdf

1、蠶絲因其優(yōu)異的力學性能、低成本以及良好的生物相容性與可降解性等優(yōu)勢,已被廣泛應用在生物醫(yī)藥領域,如組織工程、藥物緩釋、生物傳感器等。絲素蛋白是組成蠶絲的最主要的蛋白質,絲素蛋白獨特的氨基酸序列組合是蠶絲具有諸多優(yōu)異性能的關鍵因素。獨特的氨基酸側鏈疏水性的有序排列使其能夠發(fā)生自組裝,研究絲素蛋白自組裝機理對于理解絲素蛋白和絲素蛋白基生物材料結構與功能之間的關系具有重要指導意義。再生絲素蛋白具有同絲素蛋白極為相似的組成結構,是一種理想的體外

2、試驗材料。
　　本研究中,以廠絲為原料通過脫膠、溶絲、透析等過程制備了再生絲素蛋白溶液,配制了不同濃度的再生絲素蛋白水溶液,利用原子力顯微鏡(AFM)和傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)觀察經(jīng)過不同孵育時間后絲素蛋白樣品的表面形貌及二級結構,進而探究不同濃度下再生絲素蛋白的自組裝過程。結果表明:溶液濃度對再生絲素蛋白自組裝有明顯影響,在較高濃度下,再生絲素蛋白從無規(guī)聚集態(tài)(無規(guī)卷曲結構)向納米膠粒(反平行β-折疊結構)轉化,在較低

3、濃度下,再生絲素蛋白從無規(guī)聚集態(tài)(無規(guī)卷曲結構)向納米纖維(反平行β-折疊結構)轉化,納米膠粒的形成遵循成核依賴聚合機制,納米纖維形成遵循膠粒介導納米纖維形成機制。結構轉化時間隨著濃度降低而變短。此外,在高濃度下,再生絲素蛋白水溶液更容易形成凝膠。
　　隨后進一步探究了組成絲素蛋白的單元序列對于其自組裝行為的影響,選擇了絲素蛋白相關短肽4種:GAGAGS(GS6)、GAGAGY(GY6)、GAGAGVGY(GY8)、GAGAGSG

4、AAS(GS10),通過AFM、FT-IR、SEM及CD等手段研究了再生絲素蛋白和絲素蛋白相關短肽在不同濃度下經(jīng)過不同孵育時間后的自組裝變化。在相對高濃度下,GS6和GS10表面從無規(guī)聚集態(tài)(無規(guī)卷曲結構)向納米纖維(反平行β-折疊結構)轉變,GY8從無規(guī)聚集態(tài)(無規(guī)卷曲結構)向納米層狀結構特征(反平行β-折疊結構)轉變。相對較低濃度下,GS6、GS10以及GY8原初纖維特征高度從0.8±0.1nm(無規(guī)卷曲結構)降低到0.6±0.1n