利用原子力顯微鏡AFM研究環(huán)境因素誘導(dǎo)的膠原的聚集不同環(huán)境條件下膠原的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)

 新聞資訊     |      2022-04-21 10:17:04

利用AFM研究環(huán)境因素誘導(dǎo)的膠原的聚集不同環(huán)境條件下膠原的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)也是研究的一個熱點,因為它與膠原材料的性能相關(guān),對于理解鞣制機(jī)理也有重要意義。

利用AFM研究不同來源的膠原在不同濃度、不同pH條件下的聚集行為,國內(nèi)外已有較多報道。Chernoff等應(yīng)用AFM觀察到胃蛋白酶法提取的牛皮膠原在pH值為7.4的磷酸鹽緩沖液中,濃度為0.11mg/mL時,吸附在云母片上可形成D周期為70nm的原纖維,同時形成一些小纖維;用0.012mol/L的鹽酸溶液做溶劑在pH=3時,觀察到低聚纖維呈網(wǎng)狀吸附在云母片上。王小燕等人研究不同來源的Ⅰ型膠原聚集行為,通過圖像并結(jié)合平均粗糙度的計算,說明在高濃度時,來源不同的膠原纖維聚集形態(tài)有較大差異。

利用AFM檢測溫度、剪切力、紫外、超聲波等因素對膠原的影響方面也有較多報道。王香梅等研究溫度對酶解法提取的牛膠原聚集態(tài)的影響,AFM測試表明,40℃時牛膠原分子由螺旋結(jié)構(gòu)的長鏈斷裂為小鏈段和一些小碎片。Li等對比胃蛋白酶法提取的牛跟腱膠原與超聲波結(jié)合胃蛋白酶法提取的膠原形態(tài),二者均保持典型的膠原纖維結(jié)構(gòu),從這個角度說明低頻率(40kHz,120W)的超聲波不會導(dǎo)致膠原變性。AFM可用于離子、乙醇、表面活性劑等其它物質(zhì)與膠原相互作用調(diào)控膠原組裝行為的研究。Grant等利用AFM系統(tǒng)研究了溶劑環(huán)境中的水分、一價鹽以及乙醇等,會導(dǎo)致牛跟腱膠原纖維的彈性模量從2MPa到200MPa的變化。這一結(jié)果表明:膠原分子間有多種相互作用力影響著膠原纖維的彈性模量,包括水合作用、氫鍵、離子鍵或者疏水作用等,通過調(diào)節(jié)這些作用力的強(qiáng)弱,即可調(diào)節(jié)纖維的彈性模量。Loo等利用AFM研究了K+調(diào)控膠原在云母表面的組裝行為,隨著K+濃度的提高,膠原纖維逐漸聚集成為有序結(jié)構(gòu)。

本課題組研究了Cr3+/COO-絡(luò)合作用誘導(dǎo)明膠稀溶液的聚集情況,利用AFM觀察到明膠聚集的分形結(jié)構(gòu),并計算出分維,以推測聚集過程的動力學(xué)機(jī)理;而在研究原花青素與膠原的相互作用時,發(fā)現(xiàn)由于氫鍵作用膠原細(xì)纖維聚集成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),聚集后的纖維直徑約20~50nm。