甲氧基聚氧化乙烯丙基三甲氧基硅烷改性硅片表面的蛋白质吸附行为.pdf

孙海燕等:甲氧基聚氧化乙烯丙基三甲氧基硅烷改性硅片表面的蛋白质吸附行为
甲氧基聚氧化乙烯丙基三甲氧基
硅烷改性硅片表面的蛋白质吸附行为
孙海燕,马文石,邓帮君
(华南理工大学材料科学与工程学院?广东广州510640)
摘要:以甲氧基聚氧化乙旆丙基三甲氧基硅烷对氧基氧化乙烯丙基三甲氧基硅烷6,并以它对硅片
硅片表面进行改性,使其表面具有良好的亲水性能。表面进行改性,使其具有良好的亲水性能。通过考马
用考马斯亮蓝法考察了硅片在不同浸泡时间和不同蛋斯亮蓝法探讨了硅片在不同时间、不同初始牛血清白
白质初始溶液浓度下,牛血清白蛋白(BSA)在硅片表蛋白浓度条件下,蛋白质在硅片表面的吸附行为,并对
面的吸附行为。研究发现,蛋白质吸附是一个动态过其吸附机制和吸附形貌进行了分析,为抗蛋白质吸附
程,符合 Langmuir理论吸附模型,浸泡120min后,吸
和材料制备提供参考
附和解吸附达到动态平衡。当蛋白质初始溶液浓度达
到0.04mg/mL后,硅片表面蛋白质吸附量达到最大2实验
值,不再随溶液浓度的增大而增大,分子量为M,=:442
2.1实验材料
和882的硅烷改性硅片表面蛋白质最大吸附量分别是
甲氧基聚氧化乙烯丙基三甲氧基硅烷(SM),实验
90.41和85.76g/cm2。原子力显微镜(AFM)分析表
明,未改性的硅片表面吸附蛋白质较多,蛋白质层厚度室自制;牛血清自蛋自(BSA),分子量44000上海伯
最高达到24.81nm;改性后的硅片表面具有较好的抗奥生物科技有限公司,按不同实验要求用磷酸缓冲液
蛋白质吸附性能,吸附蛋白质較少,M=442和882的(PBS,pHI=7.4)配置成一定浓度的蛋白质溶液;硅片
硅烷改性硅片表面蛋白质层最大厚度分别为19.20和(10mm×1omm),浓硫酸/双氧水混合液浸泡60min
16.2nm。
后,依次用甲苯、丙酮、无水乙醇、纯水超声清洗各
关键词:甲氟基聚氧化乙烯丙基三甲氧基硅烷;表面5min,高纯氮吹干待用。考马斯亮蓝G250染料试剂
改性;考马斯亮蓝法;蛋白质吸附
称取100mg考马斯亮蓝G-250,溶于50mL95%乙醇,
中图分类号:R318.08
文献标识码:A再加入120mL85%磷酸,用水稀释至1L即得考马斯
文章编号:1001-9731(2011)増刊T-0133-04
亮蓝试剂。
引言
2硅片的亲水性改性
将经浓硫酸/双氧水混合液预处理过的硅片置于
蛋白质与人造生物材料表面接触时,很容易发生一定浓度的SM溶液中.漫泡一定时间后取出,依次用
吸附、沉积现象,这不仅对人造生物材料造成污染,严丙酮、乙醇、去离子水飄洗,除去未反应的亲水性硅烷,
重影响了其性能,而且也使生物体产生变异。如何使然后用高纯氮气吹于,即得SM改性的亲水性硅片。
生物材料表面不受或者尽可能少受生物污染,制备性2.3BSA的吸附行为研究
能优良的抗蛋白质吸附材料,涉及到生物、材料、化学、
控制环境温度为(28士3)℃,考察不同浸泡时间和
医学等多个学科,是当今生物医用材料、生化分离、船不同BSA溶液浓度对蛋白质吸附行为的影响。根据
体涂层材料等领域的研究热点和难点。聚乙二醇不同实验要求,将硅片在20 ML BSA溶液中浸泡一定
(PEG)、聚氧化乙烯(PEO)5由于分子链具有良好时间后取出,采用考马斯亮蓝法测定残余蛋白质的
的柔软性和亲水性,当它们与蛋白质接近时,表面极易浓度,即可计算出蛋白质在硅片表面的吸附量。根据
形成水合层,可以有效地降低蛋白质和生物体在其表 Langmuir单分子层吸附理论,绘制样品表面吸附蛋白
面的吸附,因而被广泛用作抗蛋白质吸附与生物相容质的等温吸附曲线,并计算出最大吸附量。
性材料。
2.4样品的AFM表征
具有特定结构的高反应性和自组装功能的活性硅
原子力显微镜(AFM):日本 Seiko仪器公司
烷常被用于材料的表面自组装改性,是实现通用材料SPI3800-SPA-400型原子力屁微镜,矩形Sia,N4探针,
高性能化、高功能化的一个重要途径。本文将聚氧化轻敲模式。将充分吸附蛋白质后的样品用乙醇、水反
乙烯和具有自组装功能的硅烷结合于一体,令成了甲复冲洗于净,观察样昴表面形貌
收到初稿日期:2010-07-18
收到修改稿日期:2010-11-16
通讯作者;马文石
作者简介:孙海燕(1985~),女,河南新乡人、在读硕士,师承马文石副教授,从事功能高分子材料研究。
2011年增刊I(42)卷
实验结果分析
初始浓度的变化而变化,表明改性硅片表面有较好的
抗蛋白质吸附性能。根据 Langmuir单分子层吸附理
3.1不同浸泡时间硅片对蛋白质吸附行为的影响
论,得到BSA在改性硅片表面的吸附等温线(如图
BSA溶液浓度为0.04mg/mL时,溶液中蛋白质3所示)。通过对等温吸附线进行拟合计算,得到分子
浓度随硅片漫泡时间的变化如图1所示。从图中可以量为Mn=442和82的亲水性硅烷改性硅片表面蛋
看出,未处理的硅片(空白硅片,下同)表面的蛋白质吸白质最大吸附量分别是90.41和85.76g/em2
附量随时间的延长而增大,在浸泡前的5min内,蛋白
4 Hydrophilic silane M=882
质迅速被吸附到硅片的表面;浸泡60min之后,溶液中
v Hydrophilic silane M=442
0.06?· Blank silicon
的蛋白质已经全部被吸附到硅片的表面,表明空白碓
0.05
片表面极易吸附蛋白质。而蛋白质在经表面亲水改性
0.04
?0.03
过的硅片表面吸附情况明显不同,在前120min内,蛋
?0.02
白质吸附量起伏较大,变化很不规律;浸泡120min之
0.0?
后,蛋白质吸附量基本保持不变。表明蛋白质在改性
0.00
硅片表面的吸附是一个吸附与解吸附的动态过程,当
620.040.06
Initial concentration/mgml
吸附速率小于解吸附速率时,蛋白质溶液浓度上升;当图2不同硅片漫泡后BSA溶液中蛋白质浓度随初始
吸附速率大于解吸附速率时,蛋白质溶液浓度下降;浸
溶汶浓度变化的曲线
泡120min后,吸附和解吸附达到动态平衡,蛋白质溶Fig2 The change of the protein concentration in dif-
液浓度基本稳定。
ferent BAS solutions immersed by different sili
A Hydrophilic silane M=882
w Hydrophillc silane M=442
a0.0160
0,040
◆ Blank silicon
01106+0.08602
0.0150
0.025
0.0145
0.01?
0.013
0.005
0,00
?0.012
M=442
160200
soaking time/h
0.0120
图1不同硅片漫泡后BSA溶液中蛋白质浓度随时间
00
.0
Reciprocal of residual protein concertra