文题释义:
石墨相氮化碳:是一种人工合成的二维层状结构软质相聚合物,在常温常压下稳定。C、N原子以sp2杂化形成π电子基团,可与血红蛋白卟啉环发生π-π相互作用,进而使血红蛋白吸附在石墨相氮化碳材料表面,实现血红蛋白的分离纯化且不影响蛋白质构象,因此在实现血液中血红蛋白的特异性吸附方面具有很大优势。
响应面分析法:是一种最优化方法,是将影响结果的多个因素作为函数的因变量,结果作为自变量,通过一系列实验数据作图(一般为等高线图),以图片显示因变量与自变量的函数关系,以便找到实验的最优条件,实现实验条件的优化。
背景:心脏外科体外循环的安全时限仅6 h的主要原因是游离血红蛋白堆积,目前临床尚无有效的解决办法。
目的:利用石墨相氮化碳可特异性吸附游离血红蛋白的特性,探究其可特异性吸附血红蛋白的最佳条件可达到的最高吸附效率。
方法:配制不同质量浓度的血红蛋白溶液,研究石墨相氮化碳对血红蛋白的吸附能力。基于这些结果,考虑临床应用条件,探究pH值、石墨相氮化碳∶血样、反应温度、反应时间这4个单因素对吸附效率的影响。应用Design-Expert.8.0.6响应面分析软件提供的模型,设pH值、石墨相氮化碳∶血样、反应温度、反应时间4个因素为自变量,全血中游离血红蛋白吸附效率为因变量,设计四因素三水平实验,根据单因素实验结果选定三因素的零水平和波动区,检测吸光度值,计算血红蛋白吸附效率。利用电泳验证石墨相氮化碳对全血中血红蛋白的特异性吸附效果。
结果与结论:①随着血液中血红蛋白质量浓度的增大,石墨相氮化碳对游离血红蛋白的吸附量也逐渐增大,但不满足线性关系;②单因素实验显示,pH=8.0时,石墨相氮化碳对游离血红蛋白的吸附效率为93.5%,对其他蛋白吸附很少,当pH值进一步升高时,对游离血红蛋白的吸附效率先维持平稳后逐渐下降;随着石墨相氮化碳∶血样比值、反应温度及反应时间的增加,石墨相氮化碳对游离血红蛋白的吸附效率呈现上升趋势;③通过Design-Expert.8.0.6软件计算实验的多元回归方程,可以得到4个因素的最佳作用值:pH=7.5,石墨相氮化碳∶血样为6.00 mg∶1 mL,反应温度为36.5 ℃,反应时间为60 min,全血中游离血红蛋白的吸附效率为54.34%;SDS-聚丙烯酰胺凝胶实验,在最佳吸附条件下,石墨相氮化碳可实现对全血中血红蛋白的特异性吸附;④结果显示,石墨相氮化碳可特异性吸附游离血红蛋白,且在最佳吸附条件下可提高吸附效率,有望作为一种新型生物医用材料进一步推动组织工程材料的发展。
https://orcid.org/0000-0002-7392-7582(陆甜)
中国组织工程研究杂志出版内容重点:生物材料;骨生物材料;口腔生物材料;纳米材料;缓释材料;材料相容性;组织工程