荧光探针法研究胶原蛋白体外自组装行为及胶原纤维热稳定性

发布时间：2017-04-13 08:12

  本文关键词：荧光探针法研究胶原蛋白体外自组装行为及胶原纤维热稳定性，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着天然胶原在生物医学组织工程中应用范围的不断拓展,胶原蛋白已成为生物医学材料研究领域的热点方向。与此同时,全球范围内频繁爆发的疯牛病、口蹄疫等人畜共患疾病的蔓延,导致哺乳动物来源的胶原存在的生物安全性问题愈加明显,而鱼源胶原具有来源广、价格低、生物安全性好的优势,因此利用鱼源胶原替代哺乳动物来源的胶原以满足生物医学材料领域的应用需求已成为必然趋势。目前,针对鱼源胶原的研究尚不系统和深入,特别是对于鱼源胶原分子行为学及其纤维化产物性能的信息尚未完全掌握,这在很大程度上影响了鱼源胶原产品的进-步开发和应用。本研究尝试运用特异性荧光探针跟踪胶原蛋白的体外自组装行为并展开胶原纤维热稳定性能的系统研究工作,为鱼源胶原蛋白在功能生物材料中的应用和新产品的开发提供理论基础。以乌鳢鱼酶溶性胶原蛋白(PSC)为主要研究对象,通过引入荧光探针硫磺素-T和芘,利用组装过程中胶原分子结构和溶剂微环境的改变所引起的探针荧光光谱特征性变化,追踪胶原的成纤维行为,并与传统的浊度实验方法进行比较。实验结果表明,硫磺素-T不影响胶原的自组装行为,并能通过与胶原纤维的特异性结合导致荧光强度的变化。对比浊度实验和荧光强度实验结果可以发现,在胶原组装进程中,硫磺素-T荧光强度变化曲线与浊度实验变化曲线趋势基本一致,证实荧光探针方法可以有效的追踪胶原体外组装过程中的细微变化。同时,在荧光曲线中,胶原微纤维形成时间较浊度实验提前,而组装平衡时间却滞后,说明荧光探针硫磺素-T能更灵敏的对胶原组装过程中的细微变化进行表征；在胶原溶液体系中,添加疏水性荧光探针芘后,其特征荧光光谱也会随胶原组装进程的变化而发生改变,但荧光光谱变化曲线与浊度曲线并不一致,因为其荧光光谱的变化主要受胶原纤维形成后溶剂体系极性变化的影响,表现为在组装初期,荧光特征比值短暂上升,但随着组装进程的延长,其荧光特征比值逐渐下降。与浊度实验方法和硫磺素-T荧光法相比,荧光探针芘对于胶原组装后期纤维的聚集状态有较好的监测效果。在此基础上,进一步利用荧光探针硫磺素-T对胶原纤维的热解离行为进行研究。研究结果表明,组装胶原纤维在受热后可出现纤维的解离现象,但其解离温度低于胶原的热变性温度,解离速度随温度的增加而提升。利用CD法测定乌鳢鱼、牛蛙和猪皮胶原的起始热变性温度分别为46℃、47℃、51℃,而荧光法测定其胶原纤维的热解离温度分别为39℃、37℃、42℃。SEM、TEM和DSC等分析结果表明,当胶原纤维在高于纤维解离温度而低于胶原变性温度条件下进行热处理时,胶原纤维可发生解离行为但仍保持完整的三螺旋分子结构。在上述研究的基础上,利用荧光探针硫磺素-T进一步研究了不同组装条件下胶原纤维热稳定性能的变化情况。通过改变组装条件研究不同胶原纤维的热解离行为,并对不同种类的胶原进行活化能量化比较分析。研究结果表明：在不同组装温度(20℃、25℃、30℃)和不同组装时间(30min、1h、8h、12h、24h)的条件下,乌鳢鱼胶原纤维的热解离温度均为39℃,说明尽管存在组装条件和组装速度的差异,但组装胶原纤维产物的解离温度是一致的,说明维系胶原纤维形成和稳定的物理、或化学键合的种类没有发生改变；胶原纤维热解离活化能测定结果表明,随着组装时间的延长,鱼源胶原纤维热解离的活化能依次增大,组装12h的解离活化能明显大于组装1h的解离活化能,但组装12h和组装24h的解离活化能几乎不变,说明延长组装时间,胶原纤维中胶原单分子间结合得越紧密；对于不同物种胶原纤维的解离活化能的测定,结果表明,它们之间亦存在明显差异,大小依次为：猪皮牛蛙乌鳢鱼。
【关键词】：胶原蛋白 乌鳢鱼 硫磺素-T 芘 体外自组装 纤维热解离 纤维热稳定性
【学位授予单位】：武汉轻工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 胶原蛋白简介12-14
• 1.1.1 胶原蛋白的分类及其分布12
• 1.1.2 胶原蛋白的结构12-13
• 1.1.3 胶原蛋白的生物学功能13-14
• 1.2 鱼源胶原蛋白的研究现状14-15
• 1.3 胶原蛋白的体外自组装行为15
• 1.4 荧光探针技术在胶原蛋白领域中的应用15-16
• 1.5 立题依据16-17
• 1.6 研究内容17-19
• 1.6.1 研究思路17-18
• 1.6.2 主要研究内容18
• 1.6.3 创新点18-19
• 第二章 利用荧光探针硫磺素-T与芘研究鱼源胶原蛋白自组装进程19-29
• 2.1 材料与方法19-20
• 2.1.1 实验材料19
• 2.1.2 试剂与仪器19-20
• 2.2 实验方法20-22
• 2.2.1 胶原内源性荧光分析20
• 2.2.2 硫磺素-T的荧光光谱学及热稳定性分析20-21
• 2.2.3 硫磺素-T监测胶原自组装行为进程21
• 2.2.4 芘的荧光光谱学分析21
• 2.2.5 利用芘监测胶原自组装过程中体系微环境的极性变化21-22
• 2.3 结果与讨论22-27
• 2.3.1 胶原内源性荧光分析22
• 2.3.2 硫磺素-T的荧光光谱学及热稳定性分析22-24
• 2.3.3 硫磺素-T监测胶原自组装行为进程分析24-25
• 2.3.4 芘的荧光光谱分析25-26
• 2.3.5 利用芘监测胶原自组装过程中体系微环境的极性变化26-27
• 2.4 小结27-29
• 第三章 利用荧光探针硫磺素-T研究胶原纤维热解离行为29-41
• 3.1 材料与方法29-30
• 3.1.1 实验材料29
• 3.1.2 试剂与仪器29-30
• 3.2 实验方法30-33
• 3.2.1 圆二色谱法测定不同种类胶原的热变性温度30
• 3.2.2 利用荧光探针技术观察鱼源胶原纤维的热解离现象30-31
• 3.2.3 利用荧光探针测定鱼源胶原纤维的热解离温度31
• 3.2.4 扫描电镜与纤维粒径分析31-32
• 3.2.5 透射电镜分析32
• 3.2.6 纤维残留率的测定32
• 3.2.7 DSC分析32-33
• 3.2.8 统计学检验处理33
• 3.3 结果与讨论33-39
• 3.3.1 圆二色谱法对不同种类胶原热变性温度的分析33-34
• 3.3.2 利用荧光探针技术观察鱼源胶原纤维热解离现象的分析34-35
• 3.3.3 利用荧光探针测定鱼源胶原纤维热解离温度的分析35-36
• 3.3.4 扫描电镜与纤维粒径分析36-37
• 3.3.5 透射电镜分析37-38
• 3.3.6 纤维残留率的分析38-39
• 3.3.7 DSC分析39
• 3.4 小结39-41
• 第四章 利用荧光探针硫磺素-T开展组装胶原纤维热解离的定量分析341-51
• 4.1 材料与方法41-42
• 4.1.1 实验材料41
• 4.1.2 试剂与仪器41-42
• 4.2 实验方法42-43
• 4.2.1 不同种类胶原的纤维热解离温度的确定42
• 4.2.2 组装温度对鱼源胶原纤维热解离温度的影响42
• 4.2.3 组装时间对鱼源胶原纤维热解离温度的影响42-43
• 4.2.4 不同组装时间对鱼源胶原纤维热解离活化能的影响43
• 4.2.5 不同物种胶原纤维热解离活化能的比较43
• 4.3 结果与讨论43-49
• 4.3.1 不同种类胶原纤维的热解离温度的分析43-44
• 4.3.2 组装温度对鱼源胶原纤维热解离温度的影响分析44-45
• 4.3.3 组装时间对鱼源胶原纤维热解离温度的影响分析45-46
• 4.3.4 不同组装时间对鱼源胶原纤维热解离活化能的影响分析46-48
• 4.3.5 不同物种胶原纤维热解离活化能的比较分析48-49
• 4.4 小结49-51
• 第五章 结论51-52
• 参考文献52-58
• 致谢58-59
• 附录A59-60
• 攻读学位期间的研究成果60

【参考文献】

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1 赵燕;鲁亮;杨玲;邓明霞;杨欢;汪海波;;草鱼和乌鳢鱼皮胶原体外自组装过程中的凝胶化行为比较研究[J];食品科学;2014年19期

2 刘继华;John A.Carver;David C.Thorn;;β-酪蛋白淀粉样纤维沉淀的形成及影响因素[J];高等学校化学学报;2014年05期

3 汪海波;梁艳萍;汪海婴;周坚;张寒俊;;草鱼鱼鳞胶原蛋白的提取及其部分生物学性能[J];水产学报;2012年04期

4 梁艳萍;王艳;汪海波;张寒俊;周坚;刘良忠;;草鱼鱼鳞胶原蛋白体外自组装行为的研究[J];食品科学;2011年23期

5 王应红;陈武勇;;DTAC与水解胶原蛋白作用的荧光性质和Zeta电位研究[J];中国皮革;2011年01期

6 谢显传;王晓蓉;张幼宽;吴颖欣;薛银刚;;荧光光谱法研究全氟辛酸与牛血清白蛋白的相互作用[J];中国环境科学;2010年11期

7 蒋润哲;;胶原蛋白在造纸中的应用[J];现代经济信息;2009年20期

8 杨柳涛;陈武勇;罗琳;成丰;郑海芳;李立新;;猪皮胶原纤维热降解动力学及阻燃性能的研究[J];中国皮革;2009年01期

9 钟朝辉;李春美;顾海峰;窦宏亮;;草鱼鱼鳞酶溶性胶原蛋白的提取及基本特性[J];水产科学;2007年02期

10 刘媛;张志胜;;一种新型动物蛋白源——饲料胶原蛋白粉的研究[J];饲料博览;2005年11期

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本文编号：303178