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蛋白质多层膜的自组装构筑及在生物传感器中的应用研究

李扬眉  
【摘要】:构筑蛋白质多层膜是近年来十分受关注的研究领域,在生物传感器、生物微反应器和生物医用材料等方面有重要应用。逐层自组装方法(Layer-by-layer assembly,LbL assembly)是一种重要的有机超薄膜制备技术,通过LbL方法交替组装构筑具有特殊功能和结构的蛋白质组装膜具有重要的研究意义。 论文研究了辣根过氧化酶(HRP)、血红蛋白(Hb)、溶菌酶(Lyz)三种蛋白质与聚电解质组装构筑单层和多层生物膜,比较系统地考察了不同离子化、不同组装条件和不同组装方法下三种蛋白质单层与多层组装膜的性质和特点;阴离子化的HRP、Hb与阳离子聚电解质PAH,阳离子化的Hb和Lyz与阴离子聚电解质PSS通过静电LbL可以交替组装构筑单层和多层膜;蛋白质的组装量随组装层数增加呈线性增大关系。而阳离子化HRP与阴离子聚电解质PSS通过静电LbL交替组装,不能构筑PSS/HRP多层膜,组装膜的活性只在前两个双层时增大;显然不同离子化HRP性质不同。论文用糖-凝集素生物识别LbL交替组装方法构筑(Con A/HRP)_6多层膜,自组装膜中酶活性随组装层数的增加线性增大。论文还发展了预混合聚电解质和单电荷染料,用静电组装方法构筑蛋白质/单电荷染料多层复合膜的方法。 论文用AFM、UV-vis光谱、椭圆偏振、静态接触角测定及活性测定等方法对蛋白质组装膜的表面形貌、组装量、膜厚度等性质进行了表征,认识了组装膜的活性变化及组装量变化的规律;静电LbL组装方法得到亚单分子层的HRP膜,组装酶分子大小、高度比较均匀;生物识别LbL组装膜表面酶分子的高度均匀,膜厚度与酶分子的XRD数据一致,说明生物识别自组装能控制酶分子定向组装。 论文研究了HRP、Hb、Lyz三种蛋白质的表面电荷分布,结果表明,HRP和Hb的表面负电荷、Hb和Lyz的表面正电荷分布均匀,表面电荷分布均匀的蛋白质能与聚电解质交替组装形成多层膜;而HRP的表面正电荷分布不均匀,就难以与聚电解质交替组装制备多层膜;应用这一结论进一步分析文献中其它八种蛋白组装膜,结果证实蛋白质表面电荷分布是决定其能否与聚电解质组装构筑多层膜的重要因素。 论文研究了在巯基化合物修饰的金电极表面以生物识别LbL法组装HRP多层


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