【摘要】：牛血清白蛋白(BSA)作為一種天然蛋白質(zhì),不僅具有無(wú)毒性、生物降解性、生物相容性等優(yōu)點(diǎn),而且由于其成本低、刺激響應(yīng)性好、性質(zhì)與人血清白蛋白相似等特性而被廣泛研究。制備BSA基可調(diào)諧、動(dòng)態(tài)響應(yīng)且具有精確定義幾何形狀的智能微結(jié)構(gòu)成為BSA的重要應(yīng)用方向。通過(guò)雙光子聚合(TPP)微加工技術(shù)可以獲得高分辨率的、重現(xiàn)性好的、可控的和多樣化的三維(3D)微結(jié)構(gòu),是理想的加工微結(jié)構(gòu)的技術(shù)手段。近年來(lái),該技術(shù)廣泛用于制備蛋白質(zhì)基新型功能化微納結(jié)構(gòu)、器件與集成系統(tǒng)。然而,更準(zhǔn)確且更廣泛地控制和量化BSA基微結(jié)構(gòu)的性能仍有待全面研究。針對(duì)這一問(wèn)題,本研究利用TPP微加工技術(shù)制備了具有表面形貌和pH響應(yīng)性能可調(diào)節(jié)的BSA基3D微結(jié)構(gòu)。首先優(yōu)化了加工工藝參數(shù)。優(yōu)化引發(fā)劑濃度為8.5 mM。對(duì)激光加工工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,以獲得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且精確定義的三維BSA基微結(jié)構(gòu)。在優(yōu)化的參數(shù)范圍內(nèi)選擇激光功率為18.0 mW、掃描速度為77μm/s、層間距為200 nm作為合適的激光參數(shù)進(jìn)行后續(xù)研究。研究了不同蛋白質(zhì)濃度微結(jié)構(gòu)的表面形貌。用原子力顯微鏡對(duì)蛋白質(zhì)基長(zhǎng)方體微結(jié)構(gòu)的表面粗糙度進(jìn)行了考察,結(jié)果顯示三種不同蛋白質(zhì)濃度(20 wt%、30 wt%和40 wt%)的微結(jié)構(gòu)在空氣中的表面平均粗糙度(Ra)均低于30 nm,充分保證了結(jié)構(gòu)的表面質(zhì)量。而且40 wt%的蛋白質(zhì)基微結(jié)構(gòu)表面光滑,Ra低于2 nm。以羅馬微浮雕為模型進(jìn)一步研究復(fù)雜結(jié)構(gòu)的形貌,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明微結(jié)構(gòu)表面形貌隨著蛋白質(zhì)濃度的增加呈現(xiàn)梯度式變化,從粗糙多孔到光滑細(xì)膩。其次研究了不同蛋白質(zhì)濃度微結(jié)構(gòu)的pH響應(yīng)性能。通過(guò)長(zhǎng)方體模型研究不同蛋白質(zhì)濃度微結(jié)構(gòu)在不同pH環(huán)境下的溶脹行為,獲得蛋白質(zhì)基微結(jié)構(gòu)的寬范圍pH溶脹度(1.08-2.71)。使用高濃度的蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)并制備了熊貓臉型微浮雕,結(jié)果表明在外界環(huán)境pH值的循環(huán)中,微浮雕經(jīng)歷了明顯的可逆形變和獨(dú)特的面部“表情變化”。進(jìn)一步設(shè)計(jì)和制備了功能型蛋白質(zhì)基微篩。通過(guò)改變外界環(huán)境pH值,蛋白質(zhì)基微篩的孔洞大小可以被調(diào)節(jié),有望用于微粒子分離。并且研究了蛋白質(zhì)基微結(jié)構(gòu)陣列及其生物相容性。通過(guò)TPP微加工得到了4×4和6×6蛋白質(zhì)基微結(jié)構(gòu)矩陣,整個(gè)微陣列均一完整,具有高度可重復(fù)性質(zhì)。用L929細(xì)胞與蛋白質(zhì)基微陣列共同培養(yǎng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明蛋白質(zhì)基微結(jié)構(gòu)具有良好的生物相容性。
【圖文】：

圖 2-1 部分天然蛋白質(zhì)材料的結(jié)構(gòu)[40]Figure 2-1 Structures of some natural protein materials1.2 牛血清白蛋白的特點(diǎn)血清白蛋白是一類(lèi)天然蛋白質(zhì)，，而且是動(dòng)物血漿中含量最高的蛋白質(zhì)，通常在 50mg/mL 左右，約占生物體內(nèi)總蛋白質(zhì)含量的 60%。血清白蛋白功能可以概括為：(1) 維持血液膠體滲透壓和 pH；(2) 與生理上重要的配脂類(lèi)、金屬離子、氨基酸等結(jié)合和轉(zhuǎn)運(yùn)；(3) 抗氧化功能[41]。牛血清白蛋其價(jià)格低廉、具有刺激響應(yīng)性能以及與人類(lèi)血清白蛋白相似等特點(diǎn)而被廣20,25-29]。牛血清白蛋白分子量為 66.5kDa[42]，人血清白蛋白和牛血清白蛋級(jí)結(jié)構(gòu)極為相似[43-44]。晶體結(jié)構(gòu)分析表明發(fā)現(xiàn) HSA 含有 585 個(gè)氨基酸殘中 17 個(gè)酪氨酸殘基和僅一個(gè)色氨酸位于分子鏈 214 位子，而 BSA 包含 58基酸殘基，具有 20 個(gè)酪氨酸殘基和 2 個(gè)色氨酸分別位于 134 和 212 位子[A 和 BSA 的三維結(jié)構(gòu)如圖 2-2 所示。BSA 和 HSA 實(shí)際上是同源的，僅

圖 2-2 (a) HSA 和(b) BSA 分子三維結(jié)構(gòu)，色氨酸殘基顯示為綠色[44]2 Three-dimensional structures of (a) HSAand (b) BSA, with tryptophan resiin green color血清白蛋白的應(yīng)用白蛋白應(yīng)用廣泛。作為血漿中各種化合物的載體其可以運(yùn)載離和激素等。其中蛋白質(zhì)載藥體系是研究的熱點(diǎn)。以白蛋白為基藥物傳遞系統(tǒng)的研究已經(jīng)被系統(tǒng)報(bào)道。用于制備白蛋白納米粒溶、乳化、熱凝膠化、納米噴霧干燥、納米粒子白蛋白結(jié)合技5]。在過(guò)去的幾十年中，牛血清白蛋白由于其完全的生物相容性、、易于生產(chǎn)、成本低，以及其巨大的儲(chǔ)存和體內(nèi)穩(wěn)定性，被廣途的納米載體用于藥物的傳遞[46]。 可以運(yùn)載多種藥物。環(huán)境的 pH 值、微球組成和包封藥物的化[47]
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O629.73

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本文編號(hào)：2672209