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离子互补型多肽由亲水性氨基酸与疏水性氨基酸交替组成,在水溶液中呈β-折叠结构,一侧是疏水性氨基酸形成的疏水面,另一侧是亲水性氨基酸形成的亲水面,带正、负电荷的氨基酸在亲水面交替排列。加入盐溶液后,离子互补型多肽能通过分子间的氢键、疏水性作用力等自组装形成凝胶,该凝胶具有良好的生物相容性与降解性,可作为生物支架材料,应用于组织工程与再生医学等领域。本课题选用亲水性氨基酸K、D,疏水性氨基酸L的同分异构体I、具有较强β-折叠倾向的V与具有π-π堆积作用的芳香族氨基酸F,设计合成了六条新型的离子互补型多肽水凝胶KID12-I、KID16-I、KVD12-I、KVD16-I、KFD12-I、KFD16-I,并对它们的性能及安全性进行了初步评价研究。本实验的第一部分进行了新型离子互补型多肽的结构设计与合成,制备出了KID12-I、KID16-I、KVD12-I与KFD12-I四条多肽水凝胶。探索研究了多肽溶液的浓度、加入盐溶液的种类与浓度、盐溶液的加入方式及凝胶形成时间对凝胶形成的影响,同时考察了超声功率与超声时间对这四种凝胶形成的影响。对比不同方法下凝胶的形成情况与凝胶的性状得出:多肽溶液的浓度为10mg/m L时,加入DMEM后形成的凝胶性状优于分别加入PBS与NaCl溶液,且DMEM要加入到多肽黏状液的表面,则在12h内能形成完整的凝胶。本实验的第二部分进行了KID12-I、KID16-I、KVD12-I与KFD12-I凝胶的结构研究。分别用圆二色谱与扫描电镜测定离子互补型多肽在水溶液中的二级结构及其凝胶内部的三维结构。圆二色谱检测出KID12-I、KID16-I、KVD12-I与KFD12-I在水溶液中均能形成β-折叠结构。在适宜的超声条件下,扫描电镜图像中的KID12-I、KID16-I、KVD12-I与KFD12-I凝胶内部都是膜状结构。本实验的第三部分进行了KID12-I、KID16-I、KVD12-I与KFD12-I凝胶的流变学测定。通过动态频率扫描实验测定凝胶在连续变化的频率范围内的储能模量G’与损耗模量G’’。动态频率扫描结果显示,KID12-I、KID16-I、KVD12-I与KFD12-I凝胶的G’都远高于G’’、且G’与G’’保持相对稳定,表现出固体状凝胶的性质。其中,KID12-I与KFD12-I凝胶的G’值明显高于KID16-I与KVD12-I凝胶的G’值,也明显高于KLD-12凝胶的G’值,说明这两种凝胶的力学性能更好。本实验的第四部分进行了力学性能较好的KID12-I与KFD12-I凝胶的安全性的初步研究,主要进行了多肽溶液的细胞毒性实验与溶血活性实验。细胞毒性结果显示,KID12-I与KFD12-I溶液对NIH 3T3细胞的毒性较低,在最大浓度200μM时细胞的存活率仍接近80%,而且细胞在不同浓度KID12-I、KFD12-I溶液中的存活率与在KLD-12溶液中的存活率并没有显著性差异。溶血活性结果中,KID12-I溶液的溶血活性低,在所有浓度下的溶血率均低于1.0%,KFD12-I的溶血活性也非常低,除在部分浓度时的溶血率在2.0%以下外,在其它浓度时的溶血率均在1.0%以下,而且对照组KLD-12溶液的溶血活性与KFD12-I类似。根据这些结果,我们初步得出KID12-I与KFD12-I的安全性较好。本研究设计的离子互补型多肽是第一代离子互补型自组装多肽,可为第二代功能自组装多肽的设计合成提供研究基础。研究制备出的凝胶,尤其是力学性能较好的KID12-I与KFD12-I凝胶,经进一步安全性、降解性及组织相容性评价后,可望用于细胞培养与组织工程等方面。