大豆分离蛋白复合高分子凝胶材料的制备及应用

来源 :西北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangor2008
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大豆分离蛋白(SPI)表面含有活性官能团,因其具有生物相容、可降解且无毒等优点,已被广泛应用于食品、生物医学等领域。但其水溶性较差且不易形成凝胶,限制了其应用领域。小分子或高分子改性是改善SPI的物理化学性能的有效方法,本论文以SPI为原料,分别与生物相容性高分子(聚乙烯醇:PVA)、天然高分子(海藻酸钠:SA)复合,成功制得SPI基高分子复合微凝胶与凝胶珠,并负载希夫碱金属配合物类抗氧化剂,采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、热重分析(TG)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)等对其结构与形貌进行了表征分析,研究了SPI基凝胶珠的溶胀和药物释放性能、SPI基高分子复合微凝胶与希夫碱金属配合物结合体的清除羟基自由基(?OH)和超氧阴离子自由基(O2?-)的活性,以期作为SOD模拟酶在抗氧化领域得到应用。论文包括如下几部分:第一、综述了天然和合成凝胶的组成、形成和在生物医学中的应用。天然高分子凝胶在生物医学中的应用非常有价值,因为它们具有生物相容性、生物可降解性和无毒性,而合成高分子是疏水性的且拥有强的共价键作用,可改善凝胶的机械性质、使用寿命和吸附性能。第二、以SPI和PVA为原料,采用热分散-冷收缩法制备了SPI复合PVA高分子微凝胶(SPI-PmG),采用FT-IR、SEM、XRD、TG、粒径仪等对SPI-PmG的结构、形貌及稳定性进行了表征,所制备的微凝胶粒径为150-400 nm。将氨基酸水杨醛希夫碱金属配合物(HOSalCysM,M:CuII,ZnII)与SPI基高分子微凝胶(SPI-PmG)结合,制得结合体SCCu@SPI-PmG和SCZn@SPI-PmG。考察了SCCu@SPI-PmG和SCZn@SPI-PmG清除超氧阴离子自由基(O2?-)的能力,结果表明:与载体SPI-PmG相比,两种高分子结合体的清除活性有了大幅度提高。其中,SCCu@SPI-PmG的SOD模拟度达到了297.10%,SCZn@SPI-PmG的模拟度达到了35.13%,说明SCCu@SPI-PmG结合体是一种优异的SOD酶模拟物。第三、使用混合溶剂法将Salen型希夫碱金属配合物(HOSalenM,HOSalphenM,M:CuII,CoII)与SPI-PmG微凝胶结合得到HSpM@SPI-PmG和HSeM@SPI-PmG(M=Co、Cu)。在HSpCu@SPI-PmG的制备过程中,发现将HOSalphenCu加入SPI-PmG液后,蛋白质发生了变性,SPI-PmG溶液变浑浊,因此HOSalphenCu配合物不适合该体系。通过检测结合体HSpCo@SPI-PmG及HSeCo@SPI-PmG的抗氧化性能,发现HSpCo@SPI-PmG有明显的O2?-清除作用,相比SPI-PmG,HSpCo@SPI-PmG的抗O2?-活性有所提高。相比SPI-PmG,HSeCo@SPI-PmG的抗O2?-活性明显提高,其EC50达到0.0763 umol/L。通过检测HSpCo@SPI-PmG及HSeCo@SPI-PmG对羟基自由基(?OH)的清除活性,发现HSpCo@SPI-PmG及HSeCo@SPI-PmG的浓度与清除率成正比关系,即随着微凝胶结合比例的增大,其对?OH的清除能力也随之增加。结合HOSalphenCo和HOSalenCo越多,其抗氧化活性越强。说明两种结合体均可作为优异的SOD酶模拟物。第四、以SPI和SA为原料,采用SHMP作为交联剂制备了SPI/SA-SHMP凝胶珠,采用FT-IR、SEM、XRD和TG对水凝胶的形貌和结构进行了表征。测试了pH值和离子强度对SPI/SA-SHMP凝胶珠溶胀性能的影响。结果发现,SPI/SA-SHMP具有良好的溶胀性能和pH响应性,并且对NaCl和CaCl2表现出离子强度响应性。研究了SPI/SA-SHMP负载和释放大分子(BSA)和小分子药物(5-FU)的性能。发现与SA凝胶珠相比,SPI/SA-SHMP对BSA和5-FU的包封率和载药率均有很大提高。总体来讲,SPI/SA-SHMP对5-FU的缓释性能较好,累积释放率较高,尤其在pH=7.4的缓冲溶液中,累积释放率可达到79.61%。SPI/SA-SHMP凝胶珠可作为一种理想的肠溶性药物载体材料。
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