作为细胞、组织或器官再生的支架与模板,生物材料在组织工程中起着不可或缺的重要作用。随着干细胞生物学、分子生物学和基因工程的发展,新一代生物材料的设计理念已逐渐浮出水面,即从分子水平上控制材料与细胞间的相互作用,从而引发特异性的细胞反应,如实现可控的细胞黏附、增殖、分化、凋亡及细胞外基质的重建。本文设计了一种特定的化学模型系统,将带有不同官能团(烷基、羧基、羟基、氨基)的硫醇分子自组装在金片表面,研究接枝不同官能团的材料表面对蛋白吸附的影响。实验结果表明:四种硫醇自组装膜结构均一致密,呈现刚性膜的特征。当硫醇膜吸附上牛血清蛋白之后,吸附层由原来的刚性变为粘弹性。且越远离表面,结构越松散。比较四种硫醇自组装膜对蛋白质的ΔD-ΔF曲线,烷基硫醇膜吸附BSA所形成的蛋白吸附层|ΔD/ΔF|值更小,刚性更大。这表明疏水性表面更容易吸附蛋白质分子,疏水性较强的烷基硫醇自组装膜表面的蛋白吸附层的结构也较致密,刚性较大。对于两种不同蛋白质牛血清蛋白(BSA)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF),带有烷基链的硫醇膜对两种蛋白的吸附都是最大的,这说明材料表面的亲疏水性是决定蛋白质在材料表面吸附的关键因素。疏水性官能团的存在有利于蛋白在材料表面的吸附。材料所带电荷也是影响蛋白吸附的重要因素。由于BSA在人体生理环境下带负电,趋向于在带正电材料的吸附,因此BSA在氨基硫醇上的吸附量是大于带有羧基和羟基的硫醇自组装膜,而对于带正电的bFGF而言,则刚好相反,氨基硫醇的吸附量小于其他两种。用三种动力学模型拟合蛋白吸附动力学过程发现Langmuir模型拟合度较高,使用Langmuir吸附动力学模型可较好地拟合实验曲线,比较四种硫醇自组装膜的吸附动力学曲线,发现吸附速率常数:K(CH3) > K(NH2) > K(COOH) >K(OH),这说明烷基硫醇膜对牛血清蛋白的吸附速率最快,其次是氨基硫醇膜,最后是羧基和羟基硫醇膜。这可能是因为疏水相互作用是诱导蛋白质向材料表面扩散和吸附的主要驱动力,所以蛋白吸附速率与疏水性成正相关关系。另外发现不同材料表面都有蛋白分子随时间延长而发生构象重构的现象。