貴金屬納米粒子與蛋白質相互作用的熱力學和譜學研究

《貴金屬納米粒子與蛋白質相互作用的熱力學和譜學研究》是依託河南師範大學，由盧雁擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：貴金屬納米粒子與蛋白質相互作用的熱力學和譜學研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：盧雁
• 依託單位：河南師範大學

項目摘要

貴金屬納米粒子在生物、醫藥等領域得到許多套用。但納米粒子與典型的細胞組分及蛋白質具有相似的大小，有可能繞過通常的反應障礙導致有害的組織反應。但人們對納米級物體對生命體系的影響還知之甚少，對把貴金屬納米粒子用於生物、醫藥領域所冒的生物學風險也不甚了解。這已經引起警惕並開始納米毒理學的研究。蛋白質作為生物體的基礎物質在生命科學中占重要位置，人們對納米粒子與蛋白質相互作用在生物學中暗含的意義越來越感到重要。該相互作用會改變蛋白質的結構、干擾其正常功能，甚至可能導致目前還不能預期的生物反應。因此納米粒子與蛋白質相互作用在納米毒理學中已成為一個關鍵參數。但文獻中還沒有納米粒子濃度的準確測定，因此定量的研究還沒有開展。本項目擬利用熱力學手段進行納米粒子濃度的準確測定，系統地、定量地研究貴金屬納米粒子與蛋白質間的結合數、相互作用熱力學參數、對蛋白質結構造成的破壞等，詳細考察它們隨納米粒子粒徑的變化關係。

結題摘要

貴金屬納米粒子在生物、醫藥等領域得到廣泛套用。納米粒子與蛋白質相互作用的研究對於深入理解納米粒子的生物效應以及在納米粒子在生物體系的安全套用都具有十分重要的意義。本項目綜合運用光譜和微量熱技術，系統、定量地研究不同粒徑的納米粒子與蛋白質相互作用的結合參數、結合力性質、熱力學函式、蛋白質構象的變化及其影響因素。我們利用實驗室自主設計的整套滲透壓測定裝置，得到了金溶膠的濃度和每個金顆粒表面的平均淨電荷數以及一定尺寸的金顆粒所含的平均金原子數。該方法解決了小粒徑納米粒子摩爾濃度的直接精確測定的問題。利用紫外、螢光光譜法研究了金溶膠與胰蛋白酶、卵清蛋白分子的相互作用，探討了它們之間的結合方式以及主要作用力類型，研究結果表明蛋白分子吸附到金溶膠表面，對蛋白分子的結構影響很大。利用螢光光譜研究了木瓜蛋白酶、鳳梨蛋白酶、胃蛋白酶和牛血清白蛋白這四種蛋白質分子與金納米粒子的相互作用，得出了研究體系的猝滅常數、結合常數以及結合位點數。運用同步螢光光譜和紫外可見吸收光譜，分析了金納米粒子對這幾種蛋白質構象的影響。利用光譜法研究了三種球蛋白（牛血清白蛋白、溶菌酶和人血清白蛋白）與納米銀之間的相互作用以及相關效應。光譜結果表明，三種球蛋白都能吸附在納米銀粒子的表面，納米銀粒子能夠靜態猝滅三種球蛋白的內源螢光，與其可能形成比較穩定的蛋白-銀納米粒子複合物。結契約步螢光和紫外光譜研究發現，蛋白質分子對納米銀粒子的包覆以及本身構象的變化具有雙重滯後效應。同時，運用紫外可見光譜對此過程的吸附類型以及反應級數進行研究，結果表明三種球蛋白對納米銀粒子的作用是多層吸附的二級反應。此外，運用等溫滴定量熱（ITC）和差示掃描量熱（DSC）技術測定了納米銀與三種蛋白質分子作用的熱力學函式，表明它們之間的主要作用力為疏水作用和范德華力。