蛋白质吸附综述 2VIP专享VIP免费

蛋白质吸附综述粟冰冰摘要：综述了蛋白质吸附的基本理论，包括吸附模型、吸附材料、吸附方式和影响因素；生物植入材料对蛋白质的吸附。在影响因素中重点讨论理化性质、材料改性对蛋白质吸附的影响，植入生物材料重点讨论蛋白吸附与生物相容性的关系。展望蛋白质吸附在生物植入材料和水处理两方面的发展。关键词：蛋白质吸附基本理论植入材料相容性Abstract:Summarizethebasictheoryofproteinadsorption,includingadsorptionmodels,materials,types,influencingfactors;theadsorptionofbiologicalimplantmaterialstoprotein.Influencingfactorsconsistofphysicalandchemicalproperties,materialsmodification,biologicalimplantmaterialsfocusontherelationshipbetweenproteinadsorptionandbiocompatibility.Prospectthedevelopmentofproteinadsorptiononbiologicalimplantmaterialsandwatertreatment.Keywords:ProteinadsorptionBasictheoryBiologicalimplantmaterialsBiocompatibility蛋白质吸附是一个十分普遍但相当复杂的一个问题，特别是在生物植入材料领域。植入材料在植入生物体内后，在生物体内数秒内发生蛋白吸附。蛋白吸附的状况与生物材料的生物相容性和生物学功能密切相关，因而蛋白吸附在生物材料领域是一个新兴的研究热点。除此之外，蛋白吸附在污水处理、生物传感器、药物释放载体、组织工程等方面都有极其重要的作用。一、蛋白质吸附的基本理论1.蛋白质的吸附模型分子模拟式研究蛋白吸附的一个重要的工具，也是将蛋白吸附现象理论化的一个有效的途径。传统的蛋白吸附模型可以分为朗缪尔模型（Langmuirmodel）、简单粒子模型（simpleparticlemodel）、扩散粒子模型（spreadingparticlemodel）三种[1]，三种模型的精确度递增。但是，由于蛋白质分子的原子较多，采用量子化学的方法计算出的模型精确度较低，而传统的蛋白吸附模型在很大程度上依赖量子化学的计算，因而传统的蛋白吸附模型相对较为粗糙（传统吸附模型如表一）。新提出的固体表面模型[2]考虑所用模型对真实分子和研究体系的再现程度和计算能力，对蛋白吸附表现最为细致，但对计算设备要求较高，一般利用传统力学场来描述体系中各微粒的相互作用。除此之外，常见的还有竞争吸附模型[3]，其核心理论是竞争吸附平衡。通常在对蛋白吸附的现实研究中，研究者将各种模型混合使用来得出比较理想、利于计算的蛋白吸附模型。表一吸附模型假设公式朗缪尔模型(Langmuirmodel）①单层吸附；②吸附表面由离散的、不相互作用的位点构成；③分子被吸附到表面的能力与其他位点被占与否无关dρ／dt=Kα.C.(1-ρ/ρ0)-Kd.ρ简单粒子模型(Simpleparticlemodel）①粒子吸附的局部范围界面均一；②吸附质不重叠、不相互作用；③局部吸附不可逆Φ≈t^(-υ)≈[ρ∝-ρ(t)][υ/(υ-1)]扩散粒子模型(Spreadingparticlemodel）①蛋白质横向作用通过实心势实现；②蛋白质只有两种状态可改变dρ(b)/dt=Ks.ρ(a).Ψab蛋白质吸附的表征常用吸附率、吸附厚度等量，这些量可用多种分析研究手段进行测定，如：椭圆光度法、荧光光谱法、放射性示踪法、动力学接触角法、固体核磁共振法等等。2.蛋白吸附材料常见的生物材料可分为金属生物材料、陶瓷生物材料、高分子生物材料、复合生物材料、杂化生物材料等。金属材料的蛋白吸附过程相对复杂，蛋白质吸附在金属表面后可能会导致蛋白质变性，在不同的金属表面及不同的蛋白质在不同的环境下其改变不同，因而金属吸附研究困难，还没有成熟的研究理论[4]。高分子吸附常见的材料有基于PEG的蛋白吸附材料、基于两性离子聚合物的抗蛋白吸附材料、聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）、聚乙烯醇（PVA）[5]、聚多糖[6]等。除此之外，螯合树脂蛋白吸附模板是一个较热的研究方向[7]。陶瓷生物材料生物相容性较好，蛋白吸附的状况也相对较好。3.蛋白吸附方式蛋白吸附方式常见的有物理吸附（共混吸附）、表面接枝、形成涂层三种[8]。物理吸附材料包括非离子型水溶性均聚物、两亲性嵌段共聚物、接枝共聚物等蛋白吸附。物理吸附工艺简单、成本低、适用于大规模生产。表面涂层（coating）处理材料具有操作简单、使用方便、...