ph 响应的包覆超顺磁性纳米颗粒的γ-聚谷氨酸二级结构研究

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1、第29卷,第8期　　　　光谱学与光谱分析　　　　　　Vol.29,No.8,pp2148-21512009年8月　　　　　SpectroscopyandSpectralAnalysisMay,2009pH响应的包覆超顺磁性纳米颗粒的γ-聚谷氨酸二级结构研究张菊花1,2，邢建民1*，江洋洋1,2，高红帅1,2，刘会洲11.中国科学院过程工程研究所，中国科学院绿色过程与工程重点实验室，北京1001902.中国科学院研究生院，北京100049摘要用傅里叶红外光谱法(FTIR)定量研究了pH对包覆超顺磁性纳米颗

2、粒的γ-聚谷氨酸(γ-PGA)二级结构变化的影响。结合傅里叶去卷积技术和二阶导数法对原始谱带(酰胺Ⅰ带)进行高斯拟合，计算了二级结构的相对百分含量。红外结果显示：pH变化影响γ-PGA的二级结构。γ-聚谷氨酸磁性纳米微球中γ-PGA的β-折叠和β-转角的总含量很大，达65％以上，而α-螺旋和无规卷曲的含量则比较少。随着pH值的增大，β-折叠的含量逐渐减少相反β-转角的含量逐渐增大。γ-PGA二级结构变化与γ-聚谷氨酸磁性纳米微球在水溶液的稳定性有关。考察了γ-聚谷氨酸纳米微球的zeta电位随pH的变化。

3、结果表明，pH为10.2时zeta电位出现极小值，其绝对值最大，颗粒稳定性最好。关键词傅里叶红外光谱法；γ-聚谷氨酸；磁性纳米微球；pH；zeta电位中图分类号：O657.3文献标识码：ADOI：10.3964/j.issn.1000-0593(2009)08-2148-04第29卷,第8期　　　　光谱学与光谱分析　　　　　　Vol.29,No.8,pp2148-21512009年8月　　　　　SpectroscopyandSpectralAnalysisMay,2009引言红外光谱法是最早用于研究多肽

4、和蛋白质二级结构的手段之一［1,2］，它具有准确及实用性强等特点。γ-聚谷氨酸(polyglutamicacid，γ-PGA)是由谷氨酸经肽键结合形成的生物可降解大分子多肽，能被机体吸收，代谢和排泄，不易产生积蓄和毒副作用，是理想的药用载体材料。了解γ-PGA二级结构的信息，对研究药物负载和释放有重要的意义［3,4］。γ-PGA二级结构对pH非常敏感。据研究报道，γ-PGA的二级结构与侧链羧基的电离度有关，未电离的侧链羧基对二级结构的分子内氢键有稳定作用，当羧基电离时会破坏其氢键稳定从而发生结构转变［5

5、,6］。所以，改变pH值可以调控γ-PGA的二级结构。γ-PGA包覆超顺磁性纳米颗粒可得到γ-PGA磁性纳米微球。这种新型的生物材料在生物医药和生物医学工程领域中具有广泛的应用前景。近年来，聚合物固体颗粒在溶液中的结构变化以及稳定性研究成为热点之一［7-9］。本文主要研究目的是，结合傅里叶去卷积技术、二阶导数法以及高斯曲线拟合［10］定量研究在不同pH值溶液里经冷冻干燥得到的固体γ-聚谷氨酸以及γ-聚谷氨酸磁性纳米微球二级结构的信息，并分析二级结构变化对磁性微球在水溶液中分散稳定性的影响。1实验部分1.

6、1材料收稿日期：2008-05-10，修订日期：2008-08-20基金项目：国家“973”重点基础研究发展规划项目(2007CB714301)，国家“863”高技术研究发展计划项目(2006AA02Z215)和国家自然科学基金重大基金项目(20490200)资助作者简介：张菊花，女，1982年生，中国科学院过程工程研究所硕士研究生e-mail:zhangjuhua05@yahoo.com.cn*通讯联系人e-mail:shijingsen@xjtu.edu.cn氯化亚铁(FeCl2·4H2O)，三氯化

7、铁(FeCl3·6H2O)，北京化学试剂公司，分析纯；聚已二醇(PEGMw400)，北京化学试剂公司，分析纯；γ-聚谷氨酸(γ-PGA)，珠海优茂生物科技有限公司，纯度90％，Mw50000～80000。1.2γ-聚谷氨酸磁性纳米微球制备用化学共沉淀法［11］制备超顺磁性Fe3O4颗粒，Fe3＋与Fe2＋摩尔比为2∶1。在制备过程中加入PEG得到了Fe3O4磁流体。将0.5g磁流体超声分散在γ-PGA溶液里(1.5gγ-PGA溶于100mL去离子水)在氮气保护下升温至80℃，pH值调至3(1mol·L－

8、1HCl溶液)，搅拌4h合成了γ-PGA包覆的磁性纳米微球(粒径在200～300nm之间)。1.3样品制备配置0.5mg·mL－1，pH值分别为2，7，10，13的γ-PGA溶液和γ-PGA磁性纳米微球分散液。pH值用0.5mol·L－1磷酸溶液，0.5mol·L－1氢氧化钠溶液，0.5mol·L－1磷酸氢二钠溶液进行调节。配好的样品放置2h，再置于冰箱冷冻2h。然后，放入冷冻干燥机(VirTis，SP公司)，在－60℃冷冻干燥24h。1.