蛋白結合與吸附 | 下篇

在生物材料的相容性研究中，蛋白質與(yu) 材料表麵的相互作用極其關(guan) 鍵，一直是研究的重點之一。

吸附的動力學、構象變化和變性

1980年前後，研究人員發現蛋白質吸附是不可逆的，他們(men) 認為(wei) 這種不可逆性是由多個(ge) 附著在表麵的位點引起的，且蛋白的活性在吸附後顯著降低。現在研究發現蛋白質吸附發生有兩(liang) 種情況：可逆吸附和不可逆構象變化。第二種情況有一個(ge) 著名的例子是BSA（牛血清白蛋白）的側(ce) 麵和端部構象，這最初被認為(wei) 是由簡單的方向變化引起的，但現在已知是通過蛋白的展開。下圖顯示了BSA構象變化的示意圖，該蛋白質吸附結果是不可逆的。

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材料表麵特性對吸附的影響

根據前麵介紹的離子/靜電相互作用和疏水相互作用，就可以對材料表麵性能，對蛋白吸附做出評估。

常用的PBS緩衝(chong) 液pH 7.4，如果蛋白的PI小於(yu) 7.4，在此條件下蛋白呈陰性，如果材料含氨基，表麵就有正電性。蛋白就會(hui) 通過靜電相互作用吸附在表麵。如果材料含氨基，表麵就有正電性。在PBS緩衝(chong) 液pH 7.4環境中，PI小於(yu) 7.4 的正電性蛋白，就會(hui) 被表麵就會(hui) 排斥，減少表麵吸附。

非極性材料表麵對於(yu) 蛋白的具有顯著的吸附作用。這些材料包括聚苯乙烯、矽膠材料、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等大量合成材料，以及這些材料和長碳鏈脂 肪族塗敷的表麵聚苯乙烯製成的 96 孔板通過表麵非極性吸附用來固定抗體(ti) ，從(cong) 而進行ELISA 定量檢測蛋白。非極性醫療器材表麵的蛋白吸附，是造成雪凝的主要原因之一。

極性的，交聯後的水溶性高分子，如葡聚糖、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸羥乙酯，則具有較少的蛋白吸附。這些高分子也經常被用來共聚成材，或表麵塗層，以減少蛋白吸附。采用反相表麵聚合技術在強非極性的醫用矽膠 (Silastic®) 和中等非極性的醫用聚氨酯 (Tecoflex®) 表麵接枝聚合親(qin) 水性高分子塗層後，置於(yu) 在不同濃度的纖維蛋白原（Fibrinogen）的溶液中，通過放射性同位素標記來檢測表麵纖維蛋白原吸附。塗層對表麵吸附都有了顯著降低。

減少蛋白吸附的的方法

對於(yu) 現有不能做表麵改性的材料表麵，為(wei) 減少蛋白吸附，特別是幹擾蛋白檢測或分離過程中的非特異結合NSB，常見的辦法包括：

1.調整緩衝(chong) 液的pH值。

2.使用蛋白質封閉添加劑。

3.添加非離子表麵活性劑。

4.增加鹽濃度。

為(wei) 了選擇最佳方法，了解分析物和配體(ti) 的特性非常重要。了解分子的等電點、電荷、大小和組成（親(qin) 水性、疏水性）可以幫助確定在實驗中減少NSB的*條件。

1. 調整緩衝(chong) 液的pH值

緩衝(chong) 液的pH值會(hui) 對NSB產(chan) 生重大影響，因為(wei) 它決(jue) 定了生物分子的總電荷（正或負）。例如，如果使用的pH值使的分析物帶正電，分析物將與(yu) 帶負電的表麵發生非特異性相互作用。在這種情況下，可以選擇將緩衝(chong) 液調整到蛋白質等電點範圍（預測的中性總電荷）內(nei) 的pH值，或中和表麵靜電。

2. 為(wei) 增加特異性結合檢測，

使用緩衝(chong) 添加劑——蛋白質阻滯劑

防止非特異性結合的良好第一步是將牛血清白蛋白 (BSA)，一種常用的蛋白質封閉添加劑，添加到緩衝(chong) 液和樣品溶液中。作為(wei) 由具有不同電荷密度的域組成的球狀蛋白質，BSA可以圍繞著檢測蛋白，以保護其免受非特異性蛋白質-蛋白質相互作用、與(yu) 帶電表麵或非極性表麵的相互作用。因此，可以使用BSA等添加劑將NSB降至Z低。

3. 添加表麵活性劑——吐溫 20

如果由於(yu) 係統中的疏水相互作用而發生非特異性結合，使用非離子表麵活性劑（例如Tween 20）可能會(hui) 有所幫助。低濃度吐溫20會(hui) 降低蛋白和非極性表麵之間的疏水相互作用。

4. 增加鹽濃度

在主要由於(yu) 基於(yu) 電荷的相互作用而發生 NSB 的係統中，在緩衝(chong) 液中使用更高的鹽濃度可以通過對分析蛋白產(chan) 生屏蔽效應來減少這些相互作用。可以使用不同濃度的鹽類（例如NaCl）來防止帶電蛋白質與(yu) 其他帶電表麵的相互作用。

作者

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王國斌，美籍華人博士，在生命科學和表麵化學領域有著20多年的產(chan) 品研發經驗。曾就職於(yu) SRU Biosesystems，開發了 BIND™生物傳(chuan) 感器，現就職於(yu) BMT Biosesystems，任副總裁，管理生物醫學和診斷產(chan) 品中特殊材料及表麵應用的開發和生產(chan) 。

王國斌博士憑借在高分子化學、表麵科學、蛋白質兼容表麵等方麵的豐(feng) 富經驗，在加入月旭科技後，主持研製了“續淨一號"銀離子消毒液，並對月旭科技的蛋白純化係列產(chan) 品的研發提供了極大的技術支持。為(wei) 今後月旭科技在生命科學領域的發展注入一劑強心針。