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界面吸附蛋白的性质是材料生物相容性的重要决定因素,对生物医用材料的应用影响重大。石英晶体微天平(QCM-D)能对界面蛋白的吸附、重排和脱附进行定量和定性研究。对不同蛋白与不同界面相互作用的深入研究,有利于调控蛋白的界面吸附,从而为生物医用材料的开发提供理论和应用价值。具有局域表面等离子体(LSPR)效应的纳米粒子与蛋白杂化形成的纳米生物材料在生物传感领域具有重要应用。对纳米生物材料的研究有利于开发新型生物传感器件。
本文第一部分研究不同结构、形状和大小的蛋白(血纤维蛋白原Fg和人血清白蛋白HSA),在不同表面上(疏水的十八硫醇和亲水的巯基十六酸修饰金表面)的吸附过程,重点研究吸附蛋白膜在界面上发生的结构变化。主要利用Voigt粘弹模型对QCM-D实验结果进行模拟,得到有关蛋白吸附层结构的相关信息(粘度、表面质量密度、厚度等),定量研究蛋白在界面上的结构变化。结果显示,亲水表面上吸附的蛋白膜更容易发生结构变化,尺寸较大的Fg比尺寸小的HSA更容易在界面发生结构变化。
本文第二部分合成多种形貌金纳米粒子,并对它们进行UV-Vis与TEM表征。讨论不同还原剂、表面活性剂、晶种放置时间对合成所得金纳米粒子形貌、大小、LSPR效应的影响。通过控制晶种放置时间,可以合成不同形状的棒状和类棒状金纳米粒子。研究葫芦脲对金纳米球的聚集作用和巯基化合物对骨头状金纳米粒子的修饰。
本文第三部分利用层层组装(LBL)技术,在金纳米棒表面修饰葡聚糖(DSS)电解质,使金纳米棒表面的CTAB双层得到覆盖,增强金纳米棒的生物相容性。利用QCM-D技术和金纳米棒的LSPR效应,研究了伴刀豆球蛋白(Con A)在金纳米棒表面的吸附传感过程。并通过EDTA溶液与Con A中Ca2+和Mn2+配位,控制Con A在DSS界面上的吸附和脱附。