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.

将聚合物膜与水溶液接触，并在原位测量固液界面处的总反射红外光谱，并跟踪蛋白质对生物相容性聚合物膜的吸附过程。这样做是为了讨论由于吸附聚合物和吸附结构的差异而引起的吸附过程之间的相关性。聚合物膜的水合结构，据说通过时间分辨的总反射红外测量干膜的水含量来影响蛋白质的吸附。还讨论了抗强化聚合物聚合物聚（2-甲氧基乙基）。已知丙烯酸酯（PMEA）具有三种类型的水合水，称为抗冻水，中等水和游离水。这项研究通过时间分辨的总反射红外，测量了PMEA中的水含量过程，并观察到分配给三种水的频带。为了分析以这种方式获得的时间分辨频谱，我们使用多变量分析开发了一种扰动相关二维相关光谱（PCMW2D）方法。为了确认根据测量光谱预测的水合结构的有效性，我们使用量子化学计算开发了模拟谱。我们计算了病变，并将其与测量的光谱进行了比较。这些分析结果表明，PMEA的抗冻水与侧链羰基键合，并且这种强的结合阻止了防冻水结晶至-100°C。还发现，将中等水聚集在侧链末端的甲氧基甲氧基在PMEA化学结构的特征上进行水合，并且这种独特的水合结构在血液兼容性中起着重要作用，例如抑制蛋白质的吸附。此外，发现游离水具有类似于大量水的氢键网络结构。