课题基金 / 基金详情

漆酶/多酚介体协同催化交联天然胶原及其调控机理研究

批准号:
22078206
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
李国英
依托单位:
学科分类:
农业与食品化工
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李国英

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
采用漆酶催化交联增强蛋白质结构稳定性以制备高性能的蛋白基功能材料是生物化工和食品领域的研究热点,但目前关于漆酶对天然胶原的催化交联机理以及多酚介体对漆酶催化交联胶原的调控机制尚不清楚。本项目基于胶原分子在溶液中的聚集行为特征,将溶液中胶原的聚集态结构与漆酶/多酚催化交联胶原的结构性能相关联,以此实现采用漆酶/多酚对胶原的协同催化交联过程的调控。拟采用氨基酸分析、氧气消耗测定等技术分别研究酪氨酸分布和多酚介体对漆酶催化交联胶原的影响;采用荧光、电泳等方法研究交联溶液中胶原的聚集态结构;采用热分析、力学测试等手段研究漆酶/多酚催化交联胶原的结构与性能;阐明溶液中胶原的聚集态结构与漆酶/多酚催化交联胶原结构性能的关系,揭示漆酶-多酚-胶原的相互作用规律及多酚对漆酶催化交联胶原的调控机制。本项目研究对采用酶交联制备高性能胶原基生物材料具有重要理论意义和应用价值,也为制革鞣制理论提供新的实验依据。
英文摘要
The use of laccase-catalyzed cross-linking to enhance the structural stability of proteins to prepare high-performance protein-based functional materials is a research hot-spot in the fields of biochemical engineering and food. However, the mechanism of catalytic cross-linking of laccase on natural collagen and the regulation mechanism of polyphenol mediator on laccase-catalyzed cross-linked collagen are still unclear. Based on the aggregation behavior of collagen molecules in solution, this project is to correlate the aggregate structure of collagen in solution with the structural properties of laccase/polyphenol-catalyzed cross-linked collagen, and to achieve the regulation of the catalytic crosslinking process for collagen by laccase/polyphenols. The effects of tyrosine distribution and polyphenol mediator on laccase-catalyzed cross-linked collagen were studied by means of amino acid analysis and oxygen consumption measurement etc. Fluorescence, electrophoresis and other methods were used to study the aggregation structure of collagen in the cross-linking solution. Thermal analysis, mechanical test and other means were used to study the structure and properties of laccase/polyphenol catalyzed cross-linked collagen. The relationship between the aggregation structure of collagen in solution and the structure and performance of laccase/polyphenol-catalyzed cross-linked collagen was elucidated. The interactions of laccase-polyphenol-collagen and the regulation mechanism of polyphenols on laccase-catalyzed cross-linked collagen were revealed. This project has important theoretical significance and application value for the preparation of high-performance collagen-based biomaterials by enzyme cross-linking, and provides a new experimental basis for the tanning theory of leather manufacture.
从动物组织中提取的天然胶原保留了完整的三螺旋结构,具有抗原性低、可生物降解、生物相容性良好等优点,能够促进细胞生长、血小板凝结和组织修复,作为一种重要的生物材料已被广泛应用于组织工程、生物医药、整形修复等领域。但是,天然胶原作为一种蛋白质而固有的性能缺陷限制了其实际应用,如热稳定性低、不耐酶降解、机械力学性能差等。因此,研究如何增强天然胶原的结构和性能以满足其在生物医学领域的应用需求,对于人类生命健康以及皮胶原资源的高值利用都有重要的现实意义。漆酶的催化副产物只有水,被公认为是极具广泛应用价值的绿色催化剂。漆酶的底物范围很广,不仅能直接作用于儿茶素等酚类物质,而且能直接氧化蛋白质分子中的酪氨酸等残基并引发共价键交联。本项目从分子水平理解漆酶/多酚介体对胶原的协同催化机理,将漆酶催化共价交联与多酚网络反应位点巧妙结合,系统研究了不同胶原(牛胶原和鱼胶原、酸溶胶原和酶溶胶原)的酪氨酸分布及多酚介体(结构类型、加入顺序)对漆酶催化交联胶原的影响规律,揭示溶液中胶原的聚集态结构与漆酶/多酚催化交联胶原结构性能之间的关系,阐明漆酶-多酚介体-胶原的相互作用及多酚对漆酶催化交联胶原的调控机理。将漆酶/酚酸交联制备的胶原水凝胶应用于大鼠全层伤口愈合模型中展现出良好的促进愈合效果,制备的改性胶原膜能够有效抑制肉类食品的脂质氧化,从而延长保鲜期限。这些研究成果为以漆酶/多酚交联体系开发和制备绿色安全胶原生物材料提供了科学依据。. 在本项目执行期间,共发表学术论文28篇,其中SCI收录论文22篇,北大中文核心期刊5篇,参加学术会议4篇,其中墙报展示1篇,大会报告3篇,授权中国发明专利4项。此外,培养博士研究生毕业 7人,硕士研究生毕业9人。
基于矿化液中胶原聚集行为调控的胶原纤维矿化机理研究
  • 批准号:
    21776184
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    李国英
  • 依托单位:
基于天然胶原自组装及多元羧酸NHS酯调控的胶原水凝胶制备及其结构与性能
  • 批准号:
    21476147
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    95.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    李国英
  • 依托单位:
基于未变性胶原生物表面活性剂的可控制备及性能研究
  • 批准号:
    21276167
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    82.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    李国英
  • 依托单位:
溶液中天然胶原分子的聚集行为研究
  • 批准号:
    21076129
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    38.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    李国英
  • 依托单位:
国内基金
海外基金