無機表面手性對蛋白質組裝及后續(xù)細胞行為影響的研究.pdf

1、自然界中存在許多固有手性的無機礦物材料，它們的手性源自表面原子的不對稱排列，例如石英和方解石單晶。在生命起源前，生物分子與無機礦物材料表面之間的相互作用，很可能是一種普遍存在的物理化學過程。因此，關于無機手性表面與生物系統(tǒng)間相互作用的研究，將有助于深入理解生命體的手性起源與礦物材料的關系。
　　無機手性材料的表面手性即使在高溫以及強酸、強堿等相對極端的條件下，也能夠得以維持。相對于通過物理吸附或者化學鍵合手性有機分子等表面改性手段

2、構建的手性表面，無機手性表面具備更高的機械和熱穩(wěn)定性。此外，無機手性表面的相關應用受到越來越多的關注，例如，無機手性表面可作為不對稱合成的界面、區(qū)分對映異構體的電極表面以及用于手性分子分解的自催化表面。然而，據我們所知，有關無機手性表面與生物分子或細胞之間相互作用的研究還很少。
　　近年來，相關研究者已經發(fā)現手性有機分子修飾的表面能夠對蛋白質的生物活性和表面上的細胞行為產生調節(jié)作用。然而，目前的大多數工作主要側重于研究表面手性對于

3、細胞行為的影響，而很少關注相關蛋白質在該過程中所起到的作用?？紤]到細胞粘附于基底表面之前通常會伴隨著蛋白質的吸附，本研究組前期已經系統(tǒng)地研究了酒石酸對映異構體修飾的云母表面對胰島素組裝行為的影響，以及后續(xù)該吸附有胰島素的手性表面對PC12細胞增殖和分化的影響。結果表明手性有機分子修飾的表面和生物分子或細胞之間存在著顯著的相互作用。受此啟發(fā)，本論文進一步將無機手性表面引入到蛋白質組裝和細胞行為的研究中。無機手性表面的引入有助于從空間構象的

4、角度解釋手性表面的影響，并且為組織工程學的發(fā)展和新型生物相容性材料的開發(fā)提供新的思路。此外，有關無機手性表面與蛋白質或細胞間的相互作用的研究，可能為生物體手性偏向性的起源問題提供有價值的信息。
　　本論文構建了基于手性TiO2納米纖維的無機手性表面，首次系統(tǒng)研究了無機手性表面對蛋白質組裝和細胞行為的影響。令人欣喜的是，無機表面手性對模型蛋白質胰島素的組裝產生了顯著的影響。胰島素在D-TiO2納米纖維修飾的表面（D-表面）上能夠維持

5、著其天然的α-螺旋為主的二級結構；然而，胰島素在L-TiO2納米纖維修飾的表面（L-表面）上會形成富含β-折疊結構的淀粉樣蛋白纖維。由于胰島素與D-表面和L-表面間的相互作用強度存在差異，這可能導致了胰島素在這兩種表面上組裝行為的不同。另一方面，無機手性表面還會通過影響胰島素的吸附構象，進一步調節(jié)PC12細胞在表面的行為。具體來講，胰島素在D-表面能夠維持其原本的構象，因此其生物活性得以保持，對PC12細胞的增殖和分化也都起著促進作用；