烷基硫醇自組膜分子間氫鍵的控制及其對蛋白質固定化的影響.pdf

1、生物傳感器是當今高科技領域的研究熱點，生物大分子的固定化是制備生物傳感器的關鍵技術之一。自組裝單分子膜(SAM)技術已廣泛應用于生物大分子固定化，為生物傳感器的研究提供了有效途徑。但是，用于進一步固定蛋白質分子的SAM表面上的羧基或氨基容易形成表面分子間氫鍵，對蛋白質分子的固定化產(chǎn)生不利影響。本文利用偏振模式-傅里葉變換反射-吸收紅外光譜(PM-FT-IRRAS)、循環(huán)伏安法(CV)和電化學交流阻抗技術(EIS)對三種不同硫醇自組膜以及

2、固定化蛋白質進行了表征，提出阻止巰基丙酸(MPA)SAM羧酸基團、巰基十一酸(MUA)SAM羧基基團形成氫鍵的方法，優(yōu)化了蛋白質的固定條件，考察了L-半胱氨酸(L-Cys)的最佳組裝條件，對生物傳感器的研究與應用具有重要意義。本論文工作主要包括以下三個方面：
　　 1.金電極表面MPA SAM分子間氫鍵控制及其對蛋白質固定化的影響
　　 利用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N-羥基硫代琥珀酰亞

3、胺(NHS)對金表面MPA SAM上的羧基進行活化，可有效地固定功能蛋白質分子。本章以牛血清蛋白(BSA)為模型蛋白，考察了MPA SAM間氫鍵對蛋白質固定化的影響以及控制MPA SAM表面氫鍵形成的方法。結果表明，通過調(diào)節(jié)MPA溶液pH或通過制備混合硫醇自組膜(MSAMs)增加分子間距離，都可以有效抑制氫鍵的產(chǎn)生。在pH3.0條件下，或MPA：苯硫酚(TP)濃度比為1:3時，都可以使MPA SAM的羧基以單體形式存在，而MPA/TP

4、MSAMs更有利于蛋白質分子的固定化。
　　 2.金電極表面MUA SAM分子間氫鍵的控制及其對蛋白質固定化的影響
　　 烷基硫醇上烷基鏈的長短對其SAM的結構與功能都有重要影響。為了與前一章所得到的實驗結果進行對比，本章對巰基十一酸(MUA)SAM進行了研究，分別選用巰基十一醇(MUOH)、巰基己醇(MHOH)、巰基庚烷(MHT)為間隔分子，分別采用共吸法和分步法制備MSAMs以阻止氫鍵的產(chǎn)生。實驗中發(fā)現(xiàn)，利用分步法制

5、備的MSAMs的結構優(yōu)于共吸法，能更有效地抑制MUA分子間氫鍵的產(chǎn)生。在分步法中，對間隔分子的濃度及組裝時間進行了優(yōu)化。結果表明，利用分步法制備MSAMs時，MUA與MUOH的最佳濃度比為1:3，MUA與MHOH的最佳濃度比為1:6，MUA與MHT的最佳濃度比為1:6，三種間隔分子的最佳組裝時間皆為20 min。對三種MSAMs進行比較，MUA/MUOH MSAMs上固定的蛋白質量最多，說明MUA/MUOHMSAMs結構更有序。

6、　　 3.L-半胱氨酸的最佳組裝條件及紅外表征過程中最佳偏振角的選擇
　　 L-半胱氨酸(L-Cys)既含有巰基，又含有羧基和氨基，是制備用于固定蛋白質分子的SAM理想材料。但是，自組裝溶液對L-Cys SAM的性能有顯著影響。本章分別利用在含有一定濃度L-Cys的醋酸鹽緩沖溶液(ABS)和磷酸鹽緩沖溶液(PBS)中，在金電極表面制備L-Cys SAM，并進行CV、PM-FT-IRRAS表征，對自組裝溶液的pH條件及IR表征過