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三价铬离子(Cr(Ⅲ))与胶原配位主要发生在天门氨酸和谷氨酸侧链离子化羧基位置。本文从分子水平上深入系统的探讨了Cr(Ⅲ)/胶原相互作用的交联过程,以及影响交联过程的诸多因素。以上研究对于蛋白质与金属离子交联过程的本质认识有着重要的理论和实际意义。
胶原蛋白的分子量分布、羧基含量、等电点和温度是影响Cr(Ⅲ)/胶原性能和应用的几个重要参数,采用SDS-PAGE测定了10种不同胶原蛋白的分子量分布,得出实验用酸溶胶原和碱溶胶原的α、β组分分布集中;采用DSC测定了碱溶胶原和酸溶胶原蛋白分子发生构象转变的临界温度;采用粘度法测定了碱溶胶原蛋白的等电点,研究了中性电解质在减弱pH对粘度影响中的作用;采用电导滴定法测出了胶原羧基的含量。
在极低浓度下,对胶原蛋白大分子构象的浓度依赖性规律研究表明,粘度法与动态光散射法的结果具有很好的一致性,确认了动态接触浓度(cs)的存在。采用粘度法研究了pH值、NaCl浓度和温度对cs的影响:在碱溶胶原等电点两边,随pH值增加,cs先减小后增加;随温度和NaCl浓度增加,cs增加。
影响Cr(Ⅲ)/胶原交联过程的因素很多:Cr(Ⅲ)浓度、胶原浓度、pH值、NaCl浓度、反应温度等,采用粘度法、动态光散射法对其进行研究。研究结果表明:当固定胶原浓度为0.211g/L(羧基含量1.32μM),Cr(Ⅲ)浓度满足[Cr(Ⅲ)]/[COOH]摩尔比值低于7.1,Cr(Ⅲ)/胶原体系主要以分子内交联为主;Cr(Ⅲ)浓度满足[Cr(Ⅲ)]/[COOH]摩尔比值大于7.1,体系主要以分子间交联为主;当[Cr(Ⅲ)]/[COOH]摩尔比值增大到126.5时,形成的交联体系不稳定。当固定Cr(Ⅲ)浓度为57.4μM,胶原浓度满足[Cr(Ⅲ)]/[COOH]摩尔比值高于84.4,形成的体系不稳定;胶原浓度满足[Cr(Ⅲ)]/[COOH]摩尔比值小于57.4,形成的Cr(Ⅲ)/胶原体系以分子间交联为主;随着[Cr(Ⅲ)]/[COOH]摩尔比值的进一步减小,发生分子内交联的速度减慢,当胶原浓度介于两者之间时,体系以分子内交联为主。
pH值对交联体系的影响较复杂:在碱溶胶原等电点以上,pH值影响分子内的交联;在碱溶胶原等电点以下,pH值对交联体系的影响体现为强电解质的作用。NaCl浓度影响体系的分子内交联,而反应温度则主要影响分子间交联。