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文檔簡介
1、編號:江蘇大學學生科研項目申請書課題名:核-殼型生物功能化磁性納米載體可控化構建的新方法申請者:胡坤雅 所在學院:食品與生物工程學院年級、專業(yè):食品1102指導老師: 孫俊申請日期:2013年4月20日項目類別(在相應的類別上打)A、自然科學類論文B、發(fā)明制作類C、社會科學類論文江蘇大學學生科研立項管理委員會制說 明l、申報者應在認真閱讀此說明各項內(nèi)容后按要求詳細填寫。2、表內(nèi)項目填寫時一律打印,此申報書可復制。3、編號由學生科研立項管理委員會統(tǒng)一填寫。 4、申報作品有關材料請以打印件附于申請書后,申請書為A3紙雙面復印中縫裝訂,一份,(活頁部分單獨裝訂),由所在單位審查簽署意見、加蓋公章后在
2、規(guī)定時間內(nèi)統(tǒng)一報送校團委,團委不接受個人申報。 5、在前幾批大學生科研課題立項中立項,但沒有結題的同學,不得申報此次大學生科研課題。6、第十一批申報的“挑戰(zhàn)杯”重點項目不適用本申報書。7、有關其他事宜請向校團委咨詢。8、聯(lián)系人:杜明拴(88780040)申請者姓 名胡坤雅性 別女出生年月1993/8/23政治面貌共青團員所在學院食品與生物工程專業(yè)年級食品1102學 歷本科在讀聯(lián)系電話其他聯(lián)系方法無申請者曾承擔科研項目及完成情況課 題 名 稱批準時間完成情況申請者本人近幾年以來的主要研究成果(注明刊物的年、期或出版社、出版日期)無合作者情況姓 名性別年齡學 歷學 院專 業(yè) 班 級翁龍梅女20本科
3、在讀食品學院11級食品科學與工程劉孟男21本科在讀食品學院11級食品科學與工程申請者所在學院分管科研的領導對該項目的基本評價 簽章: 年 月 日學院意見 簽章: 年 月 日編號:江蘇大學學生科研項目申請書(活頁)課題名稱:核-殼型生物功能化磁性納米載體可控化構建的新方法申請年度:2013年江蘇大學學生科研立項管理委員會制說 明l、申報者應在認真閱讀此說明各項內(nèi)容后按要求詳細填寫。2、表內(nèi)項目填寫時一律打印,此申報書可復制。3、編號由學生科研立項管理委員會統(tǒng)一填寫。 4、申報作品有關材料請以打印件附于申請書后,申請書(活頁)為A3紙雙面復印中縫裝訂,一式三份和申請書一起由所在單位在規(guī)定時間內(nèi)統(tǒng)一
4、報送校團委,團委不接受個人申報。 5、在活頁中,一律不得出現(xiàn)申報者和指導教師的信息,否則取消申報資格。6、第十一批申報的“挑戰(zhàn)杯”重點項目不適用本申報書(活頁)。7、有關其他事宜請向校團委咨詢。8、聯(lián)系人:杜明拴(88780040)研究課題名稱核-殼型生物功能化磁性納米載體可控化構建的新方法所屬類別( A )、A、自然科學類論文B、發(fā)明制作C、社會科學類論文起止時間成果形式科研論文申請經(jīng)費總額1100其它經(jīng)費來源無1、項目的立項依據(jù)1.1 研究意義磁性納米材料由于其較小的粒徑,較大的比表面積而具有特殊的表面效應、小尺寸效應、宏觀量子隧道效應以及磁響應性(見圖1),使其發(fā)展、壯大成為當今最富有發(fā)
5、展前景的新型納米材料,已在生物醫(yī)藥、食品工業(yè)等領域得到了廣泛的應用1- 4,其中在蛋白質領域(包括蛋白質分離純化和酶固定化)的應用逐漸成為當前研究的熱門方向5-8。然而蘊含奇妙生物活性的蛋白質具有復雜的三維結構,在與載體作用過程中,其空間構象極易受到影響,一旦空間結構發(fā)生改變,其生物學活性將會隨之降低或完全喪失,因此,保持吸附過程中蛋白質構象穩(wěn)定具有重要的科學研究意義。圖1 磁性納米材料在外界磁場作用下的磁響應特性磁性納米材料在蛋白質領域應用的研究思路一般均是先合成一種功能性的磁性載體材料,然后探究其可應用范圍,如此相對被動的研究思路,大大限制了磁性納米材料的應用潛能。因此,改變以往研究思路,
6、從新的視角出發(fā),揭示蛋白質構象變化規(guī)律,掌握磁性納米載體材料與蛋白質的相互作用機理,將為設計與開發(fā)高品質磁性納米載體材料及其在蛋白質領域的高效應用提供新的思路與新的科學依據(jù)。目前,研究蛋白質在與載體作用過程中的蛋白質吸附行為及構象變化依然是個挑戰(zhàn),主要體現(xiàn)在:(1)特定形貌和粒徑的磁性納米材料的可控化構建;(2)吸附過程中,蛋白質構象變化影響因素的確定;(3)蛋白質在與載體作用過程中其構象分析技術及分析方法的建立;(4)載體與蛋白質的相互作用機理也尚待確定?;谏鲜龃嬖趩栴},本課題的研究將為這一科學問題的解決提供必要的理論基礎,具有重要的理論研究價值。1.2 國內(nèi)外研究進展研究磁性納米載體材料
7、與蛋白質相互作用機理的關鍵科學問題包括以下幾點:(1)功能性磁性納米載體材料的構建磁性納米材料種類多樣,其中Fe3O4由于其制備方法簡單、易修飾、且對人體無毒副作用而受到廣泛青睞。然而Fe3O4磁性納米材料在空氣中易于氧化、團聚,化學穩(wěn)定性較差,限制了其應用。但是Fe3O4磁性納米材料表面分布著豐富的羥基,可非常容易通過多種方式對其表面進行化學改性,來改善其在溶液中的分散狀態(tài)、生物相容性和功能性等。常用于修飾Fe3O4的殼體材料主要有天然生物高分子材料、化學合成高分子材料以及無機物材料9,10。其中天然生物高分子材料由于其良好的生物可降解性、生物相容性及對人體無毒副作用,而成為首要選擇。本課題
8、選擇殼聚糖及其衍生物作為表面殼體材料,原因主要有以下兩點:(1)殼聚糖是自然界中唯一的堿性多糖,具有可生物降解、生物相容性及無毒副作用等優(yōu)良特性11-13;(2)殼聚糖分子鏈上分布著豐富的氨基和羥基,非常容易進行化學改性。近年來,改性的殼聚糖衍生物在各個領域的應用受到了廣泛關注,圍繞應用所進行的殼聚糖改性的研究也取得了較大進展,各種改性方法也較為成熟14,15。因此,在前人研究的基礎上,設計并合成具有特定化學組成的殼聚糖衍生物以用于磁性納米載體修飾,賦予磁性載體材料穩(wěn)定性、生物兼容性以及功能性,對拓寬殼聚糖的應用潛能具有重要的研究價值,引起了學者們的普遍重視。此外,在實際應用過程中,磁性納米載
9、體材料的應用性能與其自身的尺寸、形狀、分散程度、表面化學組成等因素有關,因此如何獲得單分散、尺寸可控、穩(wěn)定性好、形狀規(guī)整的功能性磁性納米材料就成為人們不斷追求的目標。磁性納米載體的化學合成方法較多,其中化學共沉淀法由于其操作簡單、反應易于控制,易于實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn),而成為目前最為關注的制備方法。然而采用傳統(tǒng)的化學共沉淀法制備磁性納米載體時,其機械攪拌的方式使所得顆粒粒徑難以控制,粒徑分布范圍較寬,因此,輔以現(xiàn)代高新技術,對傳統(tǒng)的化學共沉淀法進行改進,揚長避短,成為目前磁性納米載體材料構建領域的研究熱點。(2)蛋白質吸附行為及構象變化研究蛋白質作為一種重要的生物活性物質,具有較強的表面活性,很容易
10、在固相載體表面吸附,在吸附過程中,蛋白質與生物載體之間存在的共價、疏水、靜電等相互作用力必然會影響蛋白質的空間構象。然而,之前的研究重點大都以提高載體的吸附容量為單一考核指標,忽略了對蛋白質構象的考慮,而往往對于具有生物活性的蛋白質,其活性保留則是重中之重。因此,在提高載體對蛋白質吸附容量的同時以保證蛋白質構象穩(wěn)定成為研究的關鍵技術之一,近年來學者們逐步提高了對吸附過程中蛋白質構象穩(wěn)定性的關注。磁性納米載體在與蛋白質作用過程中,影響載體吸附容量及蛋白質構象變化的因素一般包括以下幾種:(1)蛋白質種類;(2)載體粒徑及形貌;(3)載體表面化學組成及含量;(4)反應溶液的性質。然而,上述因素的內(nèi)在
11、影響規(guī)律卻有待確定。其中就生物載體的表面結構(表面化學組成和物理結構)對載體吸附容量和蛋白質構象的影響研究甚少。2004年,Bengt-Harald Jonsson等人16研究了粒徑分別為6 nm、9 nm 和15 nm 的SiO2顆粒對脫水酶構象的影響,研究表明:粒徑較小的SiO2顆??奢^好地保持脫水酶的構象穩(wěn)定性。之后也有諸多學者效仿就載體的粒徑大小對吸附過程中蛋白質構象的影響進行了探討,但是均較為片面,缺少對載體表面化學組成影響的關注。隨著納米載體材料在蛋白質領域的應用,人們逐漸意識到載體表面化學組成對穩(wěn)定蛋白質構象的重要性,2009年,克萊姆森大學的Robert A. Latour等人
12、17研究了表面功能基團分別為氟甲基、甲基、氨基、羧基和羥基的載體對纖維蛋白原和血清白蛋白的吸附,研究發(fā)現(xiàn):蛋白質與載體之間的相互作用力隨著載體表面疏水性的增強而增強,同時載體對蛋白質吸附容量以及蛋白質的構象變化也相應增加。目前,采用不同的功能基團對載體表面進行化學改性引起了學者們的廣泛關注,然而,綜合評價載體的物理結構及表面化學組成對載體特性及其蛋白質吸附容量及構象的影響還尚缺乏系統(tǒng)研究。因此,伴隨著磁性納米技術的飛速發(fā)展,借鑒前人研究思路,探究具有不同表面化學組成和物理結構的磁性納米載體對蛋白質吸附行為和構象的影響必將成為目前研究的重點和難點。( 3 ) 載體與蛋白質相互作用機理研究蛋白質的
13、生物學活性與其分子構象密切相關,然而具有較為復雜的三維結構的蛋白質,由于固相載體材料的存在,使得載體材料上的蛋白質構象研究受到很多限制,許多問題有待解決。而探究磁性納米載體與蛋白質相互作用機理,必將要掌握作用過程中蛋白質構象變化規(guī)律,因此,精確分析在吸附過程中蛋白質構象變化,掌握蛋白質構象分析的手段和方法,成為研究載體與蛋白質相互作用機理的關鍵技術之一,也是最困難和極具挑戰(zhàn)性的研究方向。目前,光譜檢測技術是分析蛋白質構象最常用也是最有效的方法18-20,然而由于單一的檢測技術在蛋白質構象的表征應用中尚存在一定的缺點,因此,伴隨現(xiàn)代分析手段的不斷創(chuàng)新和組合,將幾種光譜技術進行有效結合,取長補短,
14、才能更好、更精確地分析蛋白質的構象變化。綜上,本課題針對上述關鍵科學難題,在前期研究的基礎上,擬選擇殼聚糖及其衍生物作為表面殼體材料,建立一種超聲輔助化學共沉淀法合成核殼型磁性納米載體的新方法;進而以牛血清白蛋白(BSA)和溶菌酶(Lyz)作為模型蛋白質,基于分子水平,探索蛋白質在與磁性納米載體作用過程中構象變化的有效分析技術與分析方法,系統(tǒng)研究磁性納米載體與蛋白質的相互作用機理,為設計與開發(fā)新型生物功能化磁性納米載體材料及其在蛋白質領域的推廣應用提供新思路與新的科學依據(jù)。參考文獻1 Liu, G., Wu, H. X., Zheng, H. R., et al. Synthesis and
15、applications of uorescent-magnetic-bifunctional dansylated Fe3O4SiO2 nanoparticles. Journal of Materials Science, 2011, 46: 5959-5968.2 Tartaj, P., Morales, M. P., González-Carreño, T., et al. Advances in magnetic nanoparticles for biotechnology applications. Journal of Magnetism and Magne
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21、定化脂肪酶研究D:碩士學位論文. 蘭州:蘭州大學,2009.11 Lee, C. M., Jeong, H. J., Kim, S. L., et al. SPION-loaded chitosanlinoleic acid nanoparticles to target hepatocytes. International Journal of Pharmaceutics, 2009, 371:163-169.12 Hsu, S. H., Chang, Y. B., Tsai, C. L., et al. Characterization and biocompatibility of ch
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23、及其作為生物醫(yī)用材料的制備和性能研究D:博士學位論文. 北京:北京化工大學,2009. 15 余敬謀. 兩種疏水改性乙二醇殼聚糖殼聚糖自聚集納米粒在藥物傳遞系統(tǒng)中的應用研究D:博士學位論文. 杭州:浙江大學,2009. 16 Lundqvist, M., Sethson, I., Jonsson, B. H. Protein adsorption onto silica nanoparticles: Conformational changes depend on the particles' curvature and the protein stability. Langmuir,
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26、des. Journal of Chemical Physics, 2007, 127: 111-118.20 Jana, S., Chaudhuri, T. K.,Deb, J. K. Effects of guanidine hydrochloride on the conformation and enzyme activity of streptomycin adenylyltransferase monitored by circular dichroism and Fluorescence spectroscopy. Biochemistry, 2006, 7: 1230-1237
27、.1.3項目的研究內(nèi)容、研究目標和擬解決的關鍵科學問題。1.3.1研究內(nèi)容:(1) 兩親性殼聚糖衍生物的化學合成及表征擬以羧甲基殼聚糖為研究對象,通過西弗堿還原法,制備N辛基羧甲基殼聚糖,N十二烷基羧甲基殼聚糖,N十六烷基羧甲基殼聚糖;測試三種殼聚糖衍生物的烷基取代度,并進行殼聚糖衍生物的結構表征、溶解性及熱穩(wěn)定性測試。(2) 單分散、核殼型功能性磁性納米載體的可控構建分別以殼聚糖、羧甲基殼聚糖及上述三種兩親性殼聚糖衍生物為表面殼體材料,建立超聲輔助化學共沉淀法制備核殼型磁性納米載體的新方法;之后對所制備的磁性納米載體的溶液分散性、熱穩(wěn)定性、pH穩(wěn)定性和儲藏穩(wěn)定性進行測定,并對其表面化學組成成
28、分進行定性、定量分析。(3) 功能性磁性納米載體與蛋白質相互作用機理研究研究上述功能化磁性納米載體對模型蛋白質(BSA和Lyz)的吸附行為,探索具有不同表面化學組成和物理結構的磁性納米載體對兩種蛋白質的固載量和吸附過程中蛋白質構象的影響。采用多光譜技術動態(tài)分析蛋白質與磁性納米載體之間的相互作用力以及蛋白質構象變化規(guī)律,進一步闡明磁性納米載體與蛋白質的相互作用機理。(4) 磁性納米載體在蛋白質領域應用平臺的初步構建以胰蛋白酶、堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶為例,依據(jù)載體與蛋白質相互作用機理,選擇最佳磁性納米載體以用于上述蛋白酶的吸附行為研究,對其吸附、解吸附過程中的構象穩(wěn)定性及其酶學特性進行深入分析,以
29、驗證上述機理的準確性;并為磁性納米載體在蛋白質領域應用平臺的初步構建提供理論科學依據(jù),也為后續(xù)應用平臺的完善奠定前期理論基礎。研究目標:(1) 解決傳統(tǒng)化學共沉淀法所得磁性載體粒徑難以控制,粒徑分布范圍較寬的缺陷,建立一種超聲輔助化學共沉淀法構建粒徑大小均一、單分散、功能化磁性納米載體的新方法,以期為高品質磁性納米載體的構建提供新途徑,同時豐富磁性納米載體制備方法的基礎理論研究內(nèi)容。(2) 研究生物功能化磁性納米載體與蛋白質相互作用的影響因素,揭示載體對蛋白質構象變化的影響規(guī)律,闡明載體與蛋白質的相互作用機理,以期為高品質磁性納米載體的設計開發(fā)及其在蛋白質領域的高效應用提供新思路和新的科學依據(jù)
30、,并初步構建磁性納米載體在蛋白質領域的應用平臺。擬解決的關鍵科學問題:(1) 構建具有不同表面化學組成和物理結構的磁性納米載體是本課題首要解決的問題,為此需要對載體進行表面化學改性,本課題也將從這一視角來探索超聲輔助化學共沉淀法實現(xiàn)核-殼型生物功能化磁性納米載體可控化構建的新方法。(2) 通過分析磁性納米載體對蛋白質吸附容量和蛋白質構象變化的影響,闡明磁性納米載體與蛋白質的相互作用機理,是貫穿本課題的關鍵問題之一。包括兩部分內(nèi)容,一部分是揭示載體對蛋白質構象變化的影響規(guī)律,確立關鍵控制因素;另一部分是建立多光譜技術動態(tài)分析蛋白質構象變化的分析技術及分析方法,以及對圖譜進行數(shù)據(jù)分析,包括將圖譜信
31、息轉化為數(shù)據(jù)信息、選擇數(shù)據(jù)處理方法、分析數(shù)據(jù),從中探究載體與蛋白質相互作用機理。2、擬采取的研究方案及可行性分析(包括有關方法、技術路線、實驗手段、關鍵技術等說明)。2.1 技術路線本課題的技術路線見圖2。圖 2 本課題技術路線示意圖2.2研究方案本課題的化學反應示意圖見圖3。圖3 本課題化學反應示意圖(1) 兩親性殼聚糖衍生物的化學合成及表征Ø 以羧甲基殼聚糖為研究對象,采用離子液體作為反應介質,通過西弗堿還原法,制備N辛基羧甲基殼聚糖,N十二烷基羧甲基殼聚糖,N十六烷基羧甲基殼聚糖;Ø 采用紅外光譜(FTIR)和核磁共振(NMR)技術對殼聚糖衍生物的結構進行表征分析;&
32、#216; 分析殼聚糖衍生物的溶解性質,及熱穩(wěn)定性。(2) 單分散、核殼型磁性納米載體的可控制備新方法的建立Ø 以聚乙二醇作為分散劑,分別以殼聚糖、羧甲基殼聚糖、N辛基羧甲基殼聚糖,N十二烷基羧甲基殼聚糖,N十六烷基羧甲基殼聚糖為表面修飾材料,采用超聲波輔助的化學共沉淀法實現(xiàn)對磁性納米載體的可控制備,重點考察總鐵離子濃度,F(xiàn)e (II)與Fe (III)摩爾比,超聲波頻率、超聲波作用時間、反應溫度和殼體材料加入比例對磁性納米載體粒徑和分散性的影響;Ø 采用FTIR技術分析磁性納米載體表面的特定官能團;Ø 通過高分辨率透射電鏡(TEM)、振動樣品磁強計(VSM)、Z
33、eta粒徑電位測定儀分析磁性納米載體的形貌、粒徑大小、粒徑分布、磁強度以及表面電位;Ø 測定磁性納米載體在水溶液中的分散性及儲藏穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、pH穩(wěn)定性等指標;Ø 采用熱重分析儀(TGA)技術分析磁性納米載體表面生物多糖殼體材料所占整個載體的比重。(3) 磁性納米載體對模型蛋白質吸附特性的研究Ø 選擇BSA和Lyz作為模型蛋白質,重點考察BSA和Lyz有效作用濃度、磁性納米載體粒徑大小、反應溶液的pH值和離子強度對于具有不同疏水性磁性納米載體對蛋白質固載量的影響;確定磁性納米載體表面活性位點達到飽和時的化學反應條件;Ø 選擇對蛋白質固載量最大且具有特
34、定表面結構的載體,之后采用超聲輔助化學共沉淀法制備一系列具有相同化學組成、不同厚度的磁性納米載體,進一步研究不同厚度的特定生物基團對載體固載量和蛋白質構象的影響;Ø 在上面研究的基礎上,選擇最佳載體,進一步研究磁性納米載體對蛋白質吸附過程中的吸附動力學模型以及等溫吸附模型,以期為后續(xù)載體在蛋白質領域的應用提供理論基礎。(4) 吸附過程中蛋白質構象變化及載體與蛋白質相互作用機理探討Ø 采用熒光光譜(FS)、FTIR、圓二色譜(CD)以及激光拉曼光譜等多光譜技術動態(tài)分析在整個吸附過程中,磁性納米載體對模型蛋白質構象的影響規(guī)律;Ø 分析不同反應條件下蛋白質構象變化,揭示
35、吸附過程中蛋白質構象變化規(guī)律,進一步闡明磁性納米載體與蛋白質相互作用機理。(5) 磁性納米載體在蛋白質領域應用平臺的構建Ø 以胰蛋白酶、堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶為例,依據(jù)載體與蛋白質相互作用機理,選擇最佳磁性納米載體以用于上述蛋白酶的固定化研究;Ø 深入分析上述蛋白酶在與載體作用過程中其構象及其酶學特性的變化,以驗證本項目所推斷理論的準確性。2.3主要實驗方法(1)兩親性殼聚糖衍生物的物化特性表征主要采用FTIR和NMR技術對殼聚糖衍生物的結構進行表征分析。其中,核磁測試采用氘代氯仿與重水1:1作為溶劑,四甲基硅烷(TMS)為內(nèi)標進行測定分析。殼聚糖衍生物溶解性的測定主要是在
36、室溫下,以水、乙酸、二甲基亞砜(DMSO)、乙醇、乙醚為溶劑,觀察兩親性殼聚糖在上述各個溶劑中的溶解情況。(2)載體對蛋白質固載量的計算采用紫外分光光度法在280 nm的波長下測定磁性納米載體對模型蛋白質的固載量,根據(jù)以下公式進行計算:(式1)式中:q 磁性納米顆粒對模型蛋白質的固載量,mg/g;Co模型蛋白質溶液的初始濃度,mg/ mL;Ce吸附后上清液中的模型蛋白質濃度,mg/ mL;V模型蛋白質溶液的體積,mL; m磁性納米載體的質量,g。(3)多光譜技術動態(tài)分析蛋白質構象變化采用FTIR、CD、FS、激光拉曼光譜動態(tài)分析吸附過程中蛋白質構象的變化。其中,CD定性分析蛋白質的構象變化的數(shù)
37、據(jù)處理方法:利用208 nm處的摩爾橢圓度來計算蛋白質結構中螺旋結構的含量,計算公式如下所示:(式2)式中:mrd 蛋白質在 208 nm 下的摩爾橢圓度,deg cm2/dmol; d 單位橢圓度,mdeg;M 蛋白質的分子量,Dalton;C 蛋白質的濃度,mg/mL;L 路徑,0.1 cm;Nr 蛋白質中的氨基酸殘基數(shù)量。FTIR定量分析蛋白質二級結構變化的圖譜處理:首先采用OMNIC 6.0數(shù)據(jù)處理軟件將原FTIR光譜圖轉化為以吸光值為縱坐標的曲線圖,選取16001700 cm-1范圍內(nèi)的譜帶,然后用Peakfit 4.12軟件進一步處理、分析;進一步選擇Gausse峰型,基線調(diào)零,曲
38、線擬合,使最終殘差(r2)大于0.999;根據(jù)各子峰的積分面積計算其相應的二級結構的相對百分含量;各子峰與二級結構對應關系如下:16001639 cm-1為 折疊,16401650 cm-1為 無規(guī)則卷曲,16511660 cm-1為 螺旋,16611700 cm-1為 T 轉角;熒光光譜主要是通過對在變性劑尿素的作用下蛋白質展開實驗定性表征蛋白質構象變化。2.4可行性分析(1)理論研究可行性項目申請人前期對核-殼型超順磁性納米顆粒的制備、化學改性、表征及其在蛋白質分離純化及酶固定化中的應用進行了較為深入、系統(tǒng)的研究。本課題組在前期的研究基礎上發(fā)現(xiàn)在磁性納米載體與生物酶的相互作用過程中,載體的
39、表面結構對酶的構象穩(wěn)定起到了關鍵作用,而構建具有不同表面結構的磁性納米載體,并系統(tǒng)研究載體與蛋白質相互作用,可為磁性納米載體的設計及其在蛋白質領域的應用提供理論基礎和科學依據(jù),因此,本課題的研究思路以及研究路線為可行的。(2)實驗技術及方法可行性本課題的第一個任務是兩親性殼聚糖衍生物的合成及其核殼型磁性納米載體的制備。課題組成員,有著長期從事生物多糖的分離純化、化學修飾、結構表征等方面的經(jīng)驗,對多糖的化學改性實驗及技術都非常熟悉,完全可以勝任本課題中對殼聚糖的衍生化反應任務;同時,關于磁性納米載體的可控構建研究,申請者前期采用化學共沉淀法已成功合成了粒徑在15 nm左右的核-殼型磁性納米顆粒,
40、制備方法已發(fā)表在Journal of Chromatography B,目前已掌握了與磁性納米載體制備相關的實驗技術及手段。本課題的第二個任務是磁性納米載體與蛋白質相互作用機理及其構效關系研究。申請者前期以Lyz為模型蛋白質,研究了磁性納米載體與Lyz的相互作用,并對其吸附、解吸附過程中的構象變化進行了深入探討,業(yè)已掌握了對蛋白質在吸附過程中構象變化的分析能力;此外,申請人及其課題組成員能夠靈活運用FTIR、TEM、TGA、Zeta電位粒徑分析儀等多種手段進行磁性納米載體的表征與分析,并且掌握了蛋白質構象測定的CD、FS和FTIR譜圖的分析方法,能夠獨立進行圖譜解析及數(shù)據(jù)處理。采用多光譜技術動
41、態(tài)分析磁性納米載體對蛋白質構象變化的影響,本課題擬通過TEM觀察載體在蛋白質吸附前后的樣貌狀態(tài),熒光光譜中最大吸收峰波長的位移,激光拉曼光譜圖中Lippert法定量分析蛋白質二級結構, FTIR中酰胺I鍵波段的紅外吸收的分峰擬合分析,以及對CD光譜中蛋白質二級結構的計算,定性定量分析磁性納米材料負載蛋白質后其構象的變化。相關的分析方法及數(shù)據(jù)處理手段國際上均有較為成熟的研究與報道。同時,學院中心實驗室及校分析測試中心已基本具備了所需的實驗設備及條件,能夠保證本課題研究任務的順利展開及完成。(3)較為深入的前期研究基礎本課題是對博士研究課題的延伸,在博士研究階段就磁性納米載體的制備及其在蛋白質分離
42、純化及酶固定化中的應用進行了較為深入的研究,已發(fā)表SCI論文6篇,累積影響因子16(見申請人簡歷欄)。此外,就本課題的研究內(nèi)容也進行了部分前期預實驗探索,扎實的前期研究基礎,將會為本項目的順利完成提供保障。2.4、本項目的特色與創(chuàng)新之處。(1) 特色以生物功能化磁性納米載體的可控化制備為研究基礎,基于分子水平研究磁性納米載體與蛋白質的相互作用機理及其對蛋白質構象的影響,豐富磁性納米載體在蛋白質應用領域的基礎理論研究內(nèi)容,初步建立磁性納米材料在蛋白質領域的應用平臺,同時為高品質磁性納米載體的設計開發(fā)及其在蛋白質領域的應用提供理論基礎和科學依據(jù)。(2) 思路創(chuàng)新具有多孔網(wǎng)狀結構的殼聚糖衍生物與具有獨特磁學性質的Fe3O4納米粒子的結合既是對傳統(tǒng)生物多糖聚合物功能的拓展,也是對F
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