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纤连蛋白在二氧化钛表面吸附的分子动力学模拟

作　者: 李凯
导　师: 李旦；陈明君
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 纤连蛋白二氧化钛吸附氯化钠溶液分子动力学模拟
分类号: R318.0
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

生物医用材料与细胞的黏附结合,在生物医学中的置换损伤组织、器官或增进其功能的过程中具有重要的作用。细胞黏附时一系列反应的开端是蛋白质在生物用材料表面的吸附。尽管近年来,人们对细胞与植入体结合的研究取得了很大的进展,但对纤连蛋白在生物材料表面吸附的机理仍缺乏深入了解,并不能准确掌握纤连蛋白在植入体材料表面吸附的微观细节以及材料表面微结构、水溶剂、电解质溶液等对纤连蛋白吸附的影响。这些研究对于控制植入体与细胞有效结合,获得满意生物相容性、结合强度是非常重要的。分子动力学模拟是研究吸附等表面现象的强有力手段。该方法在对体系进行全原子描述的基础上,在微观层次能准确模拟系统行为,可以从分子水平上研究吸附的机理和吸附动力学,获取在实际实验中无法获得的微观细节。本课题根据有机分子与植入体相结合的理论,采用分子动力学方法,建立了细胞粘附蛋白中的纤连蛋白(FNIII10)与二氧化钛晶体层全原子模型,模拟了蛋白分子在表面吸附的过程,从蛋白分子与表面间的吸附能,分子构象等方面分析了纤连蛋白的吸附机理以及表面微结构对吸附的影响。同时模拟了纯水溶液和NaCl溶液中纤连蛋白的吸附过程,分析了溶液环境下纤连蛋白吸附的特点。分子动力学模拟结果表明:纤连蛋白能够在TiO2(110)面吸附,初始方位不同的蛋白分子在表面的吸附构象不同,由于与表面作用的残基侧链数目和种类的差异,吸附能大小不同;纤连蛋白在具有台阶微结构的表面吸附时,与表面间的吸附能增加。在溶液环境中吸附的纤连蛋白,其分子构象变化不大,紧密排布在TiO2表面的双层水分子对吸附具有调节作用;NaCl溶液中的Na+可以更蛋白侧链上的羧基形成共同的吸附构型,而Cl-对蛋白吸附点位无影响。

纤连蛋白在二氧化钛表面吸附的分子动力学模拟

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