全反射赤外分光法による生体適合性高分子へのタンパク質吸着のその場追跡

通过全内反射红外光谱原位跟踪生物相容性聚合物上的蛋白质吸附

基本信息

批准号：
17750208
负责人：
森田成昭
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Kwansei Gakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17750208/
关键词：
抗血栓性高分子変性タンパク質 in-situ ATR-IR法時間分解赤外スペクトル水和構造中間水摂動相関二次元相関分光法 PMEA 生体適合性高分子タンパク質吸着 PCMW2D法二次元相関分光法ケモメトリックス

项目摘要

高分子フィルムにタンパク質水溶液を接触させ,固液界面の全反射赤外スペクトルを時間分解測定することで,生体適合性高分子フィルムヘタンパク質が吸着する過程をその場追跡した.これにより,被吸着高分子の違いによる吸着過程と吸着構造との相関を議論した.また,乾燥フィルムが含水する過程を時間分解全反射赤外測定することで,タンパク質吸着に影響を与えるといわれている高分子フィルムの水和構造を議論した.抗血栓性高分子であるpoly(2-methoxyethyl acrylate)(PMEA)は,これまでの研究により,不凍水,中間水,自由水と呼ばれる三種類の水和水を持っことが知られている.本研究によりPMEAへの含水過程を時間分解全反射赤外測定したところ,三種類の水に帰属されるバンドが観察された.このようにして得られた時間分解スペクトルを解析して有用な情報を抽出するために,多変量解析を応用した摂動相関二次元相関分光(PCMW2D)法を開発した.また,測定スペクトルから予測される水和構造の妥当性を確認するために,量子化学計算によるシミュレーションスペクトルを計算し,測定スペクトルとの比較を行った.これらの解析結果から,PMEAの不凍水は,側鎖カルボニル基と水素結合しており,この強い束縛が不凍水を-100℃まで結晶化させないことがわかった.また,中間水は,PMEAの化学構造に特徴的な側鎖末端メトキシ基に,数個の水分子がクラスターを形成して水和していることがわかり,この特徴的な水和構造がタンパク質の吸着を抑制するなど,血液適合性に重要な役割を果たしていることがわかった.さらに,自由水はバルク水と類似した水素結合ネットワーク構造を持つことがわかった.

通过将蛋白质水溶液与聚合物膜接触并在固液界面处进行全反射红外光谱的时间分辨测量，我们追踪了蛋白质在生物相容性聚合物膜上的原位吸附过程和吸附结构。由于聚合物的差异我们还通过对干膜水合过程的时间分辨全内反射红外测量讨论了聚合物膜的水合结构，据说这会影响蛋白质的吸附。根据之前的研究，丙烯酸酯 (PMEA) 具有三种类型的水合水，称为解冻水、中间水和游离水。本研究提供了进行全内反射时 PMEA 水合过程的时间分辨分析。红外测量中，观察到三种水的谱带。为了通过分析获得的时间分辨光谱来提取有用的信息，为了确认和结构的有效性，我们使用量子化学计算进行了模拟光谱。这些分析结果表明，PMEA中的防冻水与侧链羰基形成氢键，这种强结合使防冻水冷却至-100°C，发现中间水不会引起结晶。此外，中间水的侧链末端有一个甲氧基，这是 PMEA 化学结构的特征。研究发现，多个水分子形成簇并水合，这种特征性水合结构在血液相容性方面发挥着重要作用，例如通过抑制蛋白质吸附。此外，还发现游离水具有与此类似的氢键网络结构。散装水。