以两个亲水羟基封端的自组装单分子层上出人意料的抗蛋白质吸附性
应用物理
2022-12-08 v1 介观与纳米尺度物理
生物物理
摘要
以 OH 封端的自组装单分子层作为抗蛋白表面，在生物相容性植入器件中具有显著潜力，可避免或减轻由蛋白质黏附于生物材料表面引起的不良反應，如血栓、免疫响应和炎症。本文通过分子动力学模拟，在堆积密度（{\Sigma}）分别为 4.5 nm-2 和 6.5 nm-2 下，评估了以两个亲水 OH 基团封端的自组装单分子层（(OH)2-SAM）上的蛋白质吸附程度。结果表明，(OH)2-SAM 本身可显著改善其抗蛋白质吸附性能。这归因于 (OH)2-SAM 本身的结构，即在 {\Sigma} = 4.5 nm-2 时，(OH)2-SAM 的 OH 基质中形成了近乎完美的六方冰状氢键结构，从而急剧减少了疏水 (OH)2-SAM 表面与蛋白质之间形成的氢键数目（即 0.9）。而对于 {\Sigma} = 6.5 nm-2，亲水的 (OH)2-SAM 表面可提供更多的氢键位点与蛋白质形成氢键（即 7.3）。在 {\Sigma} = 6.5 nm-2 时 (OH)2-SAM 与蛋白质形成的氢键数目约为 {\Sigma} = 4.5 nm-2 时的 8 倍，反映出在 {\Sigma} = 4.5 nm-2 时 (OH)2-SAM 本身结构所展现的优异抗蛋白质吸附性。与在 {\Sigma} = 6.5 nm-2 时由 (OH)2-SAM 与上述水之间大量氢键形成的传统物理屏障效应相比，本研究提出的在 {\Sigma} = 4.5 nm-2 时 (OH)2-SAM 本身的结构显著提升了抗蛋白质吸附性，这为 (OH)2-SAM 上抗蛋白质吸附的机理提供了新见解。
引用
@article{arxiv.2212.03671,
title = {Unexpectedly resisting protein adsorption on self-assembled monolayers terminated with two hydrophilic hydroxyl groups},
author = {Dangxin Mao and Yuan-Yan Wu and Yusong Tu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.03671},
year = {2022}
}