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利用噬菌体展示技术对蛋白进行筛选,是分子生物学领域的重要研究技术。近些年来,借由噬菌体展示技术,许多对材料表面具有特异性亲和作用的多肽相继被筛选出来,展示了生物功能材料领域的一个新的方向。材料结合肽作为一种分子模块在纳米技术领域得到了越来越多的应用,包括参与纳米材料的合成,控制尺寸和形貌以及材料表面功能化。聚合物材料广泛用于生物医学领域,而聚合物亲和多肽的筛选、机制解析和应用还不多见。本课题我们利用噬菌体展示技术对广泛用于生物医药领域的两种聚合物材料:壳聚糖和聚氨酯进行亲和多肽的筛选,并采用酶联免疫吸附实验(Elisa)、表面等离子共振(SPR)等分析手段对多肽在材料表面的吸附行为进行研究。所获得的主要结果如下: 首先,筛选出壳聚糖材料的亲和七肽6条和十二肽1条,在Elisa比较亲和性的基础上,通过SPR,荧光定量和电位测定分析了化学合成的多肽与壳聚糖之间的相互作用。其中十二肽P7的表观亲和常数Kapp为9.7×109 M-1,动力学常数Ka为1.66×104 M-1,而七肽P2和P3的表观亲和常数Kapp分别为6.6×109 M-1和8.9×109 M-1,动力学常数Ka分别为1.3×103 M-1和1.5×103 M-1,说明十二肽较七肽具有更强的亲和性。多肽在碱性环境更容易与壳聚糖分子表面氨基通过静电作用吸附,表面多肽的吸附使壳聚糖颗粒变得更加稳定。 同时,我们还开展了聚氨酯(PU)亲和多肽的研究,得到一段对PU具有强亲和性的十二肽P1,该多肽的表观亲和常数Kapp为2.68×109 M-1,在PU表面的密度超过1.8μg/cm2。序列分析推断多肽与聚氨酯之间以多重氢键的形式结合。进一步探索了多肽在改善生物相容性方面的应用,该多肽P1在聚氨酯涂层表面吸附后,可显著提高涂层表面亲水性(其水接触角由66.32°降低到51.73°),降低蛋白(绿色荧光蛋白)在其表面的吸附,对血液中细胞的吸附也明显降低。表明,经亲和多肽修饰后的聚氨酯材料具备更优越的生物相容性。 综上,本课题对两种生物相容性聚合物材料亲和肽进行了筛选,表征了多肽与材料之间的相互作用,分析了亲和作用的分子机制,所获得的结论对于理解聚合物材料与蛋白或多肽间的作用机制具有重要的意义。同时,也为聚合物材料(特别是聚氨酯和壳聚糖)的功能化,纳米颗粒控制合成以及生物相容性的改善等提供有用信息和必要的帮助。